CN116826788A - 一种光伏发电主动支撑集群构建及控制方法 - Google Patents
一种光伏发电主动支撑集群构建及控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116826788A CN116826788A CN202311102739.9A CN202311102739A CN116826788A CN 116826788 A CN116826788 A CN 116826788A CN 202311102739 A CN202311102739 A CN 202311102739A CN 116826788 A CN116826788 A CN 116826788A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- unit
- active
- cluster
- active support
- power generation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 238000010248 power generation Methods 0.000 title claims abstract description 75
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 28
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 13
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 9
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 7
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000010977 unit operation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
- H02J3/241—The oscillation concerning frequency
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/381—Dispersed generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
- H02J3/48—Controlling the sharing of the in-phase component
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
- H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation
- H02J2300/20—The dispersed energy generation being of renewable origin
- H02J2300/22—The renewable source being solar energy
- H02J2300/24—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin
- H02J2300/26—The renewable source being solar energy of photovoltaic origin involving maximum power point tracking control for photovoltaic sources
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种光伏发电主动支撑集群构建及控制方法,涉及光伏发电控制领域。本发明的光伏发电主动支撑集群的控制方法首选确定构建的光伏发电集群中各单元机组的运行模式,确定哪些是以功率参考模式运行的机组,哪些是以主动支撑模式运行的机组,以功率参考模式运行的机组,为主动支撑模式运行的机组提供功率参考值,主动支撑模式运行的机组根据功率参考值确定稳态运行点,在受到扰动时,自主响应***变化,提供主动支撑能力。能够增强新型电力***稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电控制领域,更具体地说涉及一种光伏发电主动支撑集群构建及控制方法。
背景技术
近年来,随着构建以新能源为主体的新型电力***建设的逐步推进,光伏发电在能源***中的比例迅速提高。
目前,光伏机组发电原理、控制方式、并网设备和外部特性均与常规机组有较大差别。如光伏机组本身的电力电子装备属于不具备转动惯量的静止元件,无法像同步机一样自发响应频率变化。并且为了最大化利用能源,光伏机组通常采用追踪最大功率的控制方式,不提供有功备用,因此不具备类似同步机在***频率变化时的惯量支撑和主动一次调频能力。另一方面,当前光伏机组普遍存在单机容量小、数量多,光伏电站调控运行复杂、缺乏协同控制的问题,降低了能源利用效率。
随着光伏发电在整个能源***中的占比快速提高,电力***基础的并网技术由交流同步向发电装备控制转变。光伏机组怎样为新型电力***提供主动支撑(如惯量支撑、主动调频以及主动调压等)是增强新型电力***安全稳定运行和新能源高效消纳的迫切需求。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足,本发明提供了一种光伏发电主动支撑集群构建及控制方法,本发明的发明目的在于解决光伏机组为新型电力***提供主动支撑的问题。本发明的光伏发电主动支撑集群构建方法是利用光伏电站各单元机组的基本参数进行相似性分析,选取相似单元机组构建具有主动支撑能力的光伏发电集群。本发明的光伏发电主动支撑集群的控制方法首选确定构建的光伏发电集群中各单元机组的运行模式,确定哪些是以功率参考模式运行的机组,哪些是以主动支撑模式运行的机组,以功率参考模式运行的机组,为主动支撑模式运行的机组提供功率参考值,主动支撑模式运行的机组根据功率参考值确定稳态运行点,在受到扰动时,自主响应***变化,提供主动支撑能力。
为了解决上述现有技术中存在的问题,本发明是通过下述技术方案实现的。
本发明第一方面提供了一种光伏发电主动支撑集群构建方法,该构建方法具体为,对光伏电站各单元机组的基础参数进行相似性分析,选取相似单元机组构建光伏主动支撑集群;具体包括以下步骤:
S101、采集光伏电站各单元机组的基本参数;
S102、通过数据预处理的方式将基本参数转化为多维空间坐标;
S103、利用聚类算法选取相似机组,构建光伏主动支撑集群;
S104、判断构建的光伏主动支撑集群是否满足要求,即判断构建的光伏主动支撑集群所包含的单元机组数量和实际所需的规模数量,若实际数量大于或等于所需的规模数量,则该集群被确定为光伏主动支撑集群;否则返回S101步骤,采集数量更多的单元机组的基本参数,重复上述步骤,直至构建的光伏主动支撑集群满足要求。
更进一步优选的,所述基本参数是单元机组各组成部件的标定参数或单元机组的运行参数,所述标定参数包括光伏面板的总峰值功率Skwp和光伏逆变器的额定功率Sinv;所述运行参数包括单元机组某特定日期的单日发电量Qday和单元机组某特定月份的月发电量Qmon;这些数据共同组成单元机组的基本参数Ci{ci1,ci2,…,ciN},其中,i为单元机组的索引值(1≤i≤m),N为基本参数的总个数。
更进一步优选的,S102步骤中,所述数据预处理的方式包括去均值、归一化、PCA和或LDA方式。
更进一步优选的,S102步骤中,利用数据归一化方法将单元机组的基本参数Ci{ci1,ci2,…,ciN}转化为多维空间坐标Pi{zi1,zi2,…,zik},归一化方法数据输出与输入维度相等,即k=N;多维空间坐标的计算公式为,
,式中,/>表示基本参数各维度的均值,/>表示基本参数各维度的方差。
更进一步优选的,S103步骤中,所述聚类算法为密度聚类、图论聚类或网格聚类。
更进一步优选的,S103步骤中聚类过程为:任意选定一个单元机组,统计该单元机组多维空间坐标距离小于设定领域阈值的单元机组的数量;若大于设定的数目,则该单元机组视为核心对象被纳入第一个集群,在此单元机组坐标领域范围内的其他单元机组也被纳入该集群,否则被视为噪声;
提取第一个集群中非核心对象的其他单元机组的领域范围,确定其他单元机组的领域范围内的单元机组是否也属于该集群,直至集群中所有单元机组都被确定;
选取一个新的单元机组坐标,重复上述步骤,直至所有单元机组对应的多维空间坐标均被访问且被判断为属于某个集群或噪声。
本发明第二方面提供了一种基于第一方面构建的光伏发电主动支撑集群的控制方法,该控制方法包括以下步骤:
S201、确定光伏发电主动支撑集群中各单元机组的运行模式,确定出以功率参考模式运行的单元机组和主动支撑模式运行的单元机组;
S202、以功率参考模式运行的单元机组工作在功率参考模式下,为主动支撑模式运行的单元机组提供功率参考值;
S203、主动支撑模式运行的单元机组根据功率参考值,确定稳态运行点;
S204、主动支撑模式运行的单元机组在受到扰动时,自主响应***变化,提供惯量支撑、主动调频或主动调压的主动支撑能力。
进一步优选的,所述S201步骤中,确定光伏发电主动支撑集群中各单元机组的运行模式,具体是指,
根据光伏发电主动支撑集群中各单元机组对应的多维空间坐标,确定光伏主动支撑集群的集群中心;
计算各单元机组对应的多维空间坐标到集群中心的距离,将距离集群中心最近的单元机组确定为参考机组,命名为PV0;剩余单元机组确定为主动支撑机组,命名为PVj,1≤j≤n,n为光伏发电主动支撑集群中单元机组的总数量;
指定参考机组以功率参考模式运行,通过功率参考模式获取最大功率,为主动支撑机组提供功率参考值,主动支撑机组以主动支撑模式运行。
更进一步优选的,S201步骤中,确定光伏主动支撑集群的集群中心的计算公式为,
,式中,/>表示集群中心坐标各维度的值,n表示光伏发电主动支撑集群中单元机组的总数量,/>表示构成光伏发电主动支撑集群的所有单元机组索引值的集合。
更进一步优选的,各单元机组对应的多维空间坐标到集群中心的距离,为欧式距离、马氏距离或闵式距离。
更进一步优选的,以欧式距离为例,各单元机组对应的多维空间坐标到集群中心的距离的计算公式为,
,式中,/>表示单元机组j对应的多维空间坐标到集群中心的距离,zjq表示单元机组j对应的多维空间坐标第d维度的值,/>表示集群中心坐标第d维度的值,k表示多维空间坐标的总维度。
进一步优选的,S203步骤中,确定稳态运行点的具体步骤包括:
计算各主动支撑机组PVj的比例因子αj;
计算各主动支撑机组PVj工作在稳态运行点时的基准功率Pj、Qj。
更进一步优选的,各主动支撑机组的比例因子的计算式为,
,式中,zjd表示第j个主动支撑机组坐标第d维度的值;z0d表示参考机组坐标第d维度的值,/>表示坐标各维度的比例系数。
更进一步优选的,各主动支撑机组工作在稳态运行点时的基准功率的计算式为,
Pj=γαjP0max;
Qj=Qj0;式中,Pj表示主动支撑机组稳态有功功率,Qj表示主动支撑机组稳态无功功率;γ表示***裕度,P0max表示参考机组最大功率,Qj0表示无功参数,默认为0。
进一步优选的,S204步骤中,主动支撑模式运行的单元机组在受到扰动时,自主响应***变化,提供惯量支撑、主动调频或主动调压的主动支撑能力,具体步骤为:
根据惯量支撑模型、主动调频模型和主动调压模型,计算光伏发电主动支撑集群整体所需的功率变化量、/>;
根据光伏发电主动支撑集群中各主动支撑机组的稳态基准功率及比例因子,计算各主动支撑机组需分配的功率变化量、/>;
重新确定各主动支撑机组工作在稳态运行点时的基准功率、/>。
更进一步优选的,所述惯量支撑模型的计算式由转子运动方程和励磁绕组得出:
;
;
式中,表示惯量支撑有功功率,Ki表示惯量支撑系数,f(t)表示***瞬时频率,TJ表示惯性时间常数,PN表示***额定功率,fN表示***额定频率。
更进一步优选的,所述主动调频模型采用比例调节,计算式为
;
;式中,/>表示主动调频有功功率,Kf表示有功调频系数;/>表示死区函数,/>表示***频率偏差,/>表示***功率差值。
更进一步优选的,所述主动调压模型采用比例积分调节,计算式为
;
;式中,/>表示主动调压无功功率,KP、KI表示比例积分系数,Vs表示***给定电压值,Vc表示***实际电压值。
更进一步优选的,光伏发电主动支撑集群整体所需的功率变化量的计算式为,
;
;式中,/>表示整体有功变化量,/>表示整体无功变化量,/>表示惯量支撑有功功率,/>表示主动调频有功功率,/>表示主动调压无功功率。
更进一步优选的,各主动支撑机组需分配的功率变化量的计算式为,
;
;式中,/>表示主动支撑机组有功变化量,/>表示主动支撑机组无功变化量。
更进一步优选的,各主动支撑机组工作在稳态运行点时的基准功率的计算式为,
;
;式中,/>表示主动支撑机组工作在稳态运行点时的有功功率基准值,/>表示主动支撑机组工作在稳态运行点时的无功功率基准值。
与现有技术相比,本发明所带来的有益的技术效果表现在:
1、本发明基于光伏电站各单元机组的基础参数进行相似性分析,选取相似机组构建光伏主动支撑集群,本发明还提供一种应用于上述光伏主动支撑集群的控制方法。在电力***受到扰动时光伏主动支撑集群自主响应***变化,为***提供惯量支撑、主动调频、主动调压等主动支撑能力,能够增强新型电力***稳定运行。
2、能源转型背景下电力***高比例新能源化、高比例电力电子化发展,导致电力***由传统的高惯量向低惯量过渡发展,传统跟踪电网型并网电力电子装备由于无主动调压调频能力,已无法满足新型电力***发展提出的提供惯量支撑、主动调频、主动调压等主动支撑能力要求。针对上述问题,本发明基于光伏电站各单元机组的基础参数进行相似性分析并提供了一种具有主动支撑能力的光伏发电集群,具有能够让传统光伏发电机组具备主动支撑能力,并在电力***受到扰动时由光伏主动支撑集群自主响应***变化,为***提供惯量支撑、主动调频、主动调压等主动支撑能力,增强新型电力***稳定运行的显著效果。
3、本发明提供的光伏单元机组相似性分析方法可构建具有相似特征的光伏集群,在上述集群的基础上,除了实施本发明提供的主动支撑控制方法外,还可用于分布式光伏***的集群化运维,解决分布式光伏机组因配置参数、地理位置、安装环境等条件差异呈现不同的发电特性,造成无法建立评价指标进行集中运维的问题,能够提高分布式光伏电站运维检修效率。
附图说明
图1为本发明光伏发电主动支撑集群构建及控制流程图;
图2为本发明光伏发电主动支撑集群的构建流程图;
图3为本发明光伏发电主动支撑集群的控制流程图;
图4为本发明光伏主动支撑集群中主动支撑机组的控制模型框图。
具体实施方式
以下是结合附图的以帮助全面理解由权利要求及其等同物限定的本发明的示例性实施例,其中所述特定细节将仅被视为示例性的,而不限制本发明的范围。因此,本领域普通技术人员可在不脱离本发明的范围和精神的情况下,对实施例进行各种改变和修改。
实施例1
作为本发明一较佳实施例,参照说明书附图1和说明书附图2所示,本实施例公开了一种光伏发电主动支撑集群构建方法,该构建方法具体为,对光伏电站各单元机组的基础参数进行相似性分析,选取相似单元机组构建光伏主动支撑集群。
作为本实施例的一种具体实施方式,参照说明书附图2所示,该构建方法具体包括以下步骤:
S101、采集光伏电站各单元机组的基本参数;
S102、通过数据预处理的方式将基本参数转化为多维空间坐标;
S103、利用聚类算法选取相似机组,构建光伏主动支撑集群;
S104、判断构建的光伏主动支撑集群是否满足要求,即判断构建的光伏主动支撑集群所包含的单元机组数量和实际所需的规模数量,若实际数量大于或等于所需的规模数量,则该集群被确定为光伏主动支撑集群;否则返回S101步骤,采集数量更多的单元机组的基本参数,重复上述步骤,直至构建的光伏主动支撑集群满足要求。
实施例2
作为本发明又一较佳实施例,本实施例是在上述实施例1的基础上,对本发明的技术方案做出的进一步详细的阐述和补充。在本实施例中,在步骤S101中,采集光伏电站各单元机组基本参数。基本参数可以是单元机组各组成部件的标定参数,例如光伏面板的总峰值功率Skwp、光伏逆变器的额定功率Sinv等,也可以是单元机组的海量运行参数,例如机组某特定日期的单日发电量Qday、机组某特定月份的月发电量Qmon等,这些数据共同组成单元机组的基本参数Ci{ci1,ci2,…,ciN},其中i为单元机组的索引值(1≤i≤m),N为基本参数的总个数。
在步骤S102中,通过数据预处理将基本参数转化为多维空间坐标。数据预处理的方法可以是去均值、归一化等数据标准化方法,也可以是PCA、LDA等数据降维方法,可通过以下公式(1)利用数据归一化方法将单元机组的基本参数Ci{ci1,ci2,…,ciN}转化为多维空间坐标Pi{zi1,zi2,…,zik},由于归一化方法数据输出与输入维度相等,因此k等于N。
(1),式中,/>表示基本参数各维度的均值,/>表示基本参数各维度的方差。
在步骤S103中,利用聚类算法选取相似机组构成光伏主动支撑集群。所述聚类算法可以是密度聚类、图论聚类、网格聚类等。以密度聚类DBSCAN方法为例,聚类过程包括:任意选定一个单元机组,统计与该机组多维空间坐标距离小于设定领域阀值的单元机组的数量;若大于设定的数目,则该单元机组视为核心对象被纳入第一个集群,在此单元机组坐标领域范围内的其他单元机组也被纳入该集群,否则被视为噪声;提取第一个集群中非核心对象的其他单元机组的领域范围,确定领域范围内的单元机组是否也属于该集群,直至集群中所有单元机组都被确定;选定一个新的单元机组坐标,重复上述步骤,直至所有单元机组对应的多维空间坐标均被访问且被判定为属于某个集群或噪声。
根据本发明的示例性实施例,提供了一种光伏发电主动支撑集群构建方法,通过对光伏电站各单元机组的基本参数进行相似性分析,选取相似机组构建光伏主动支撑集群。
实施例3
作为本发明又一较佳实施例,参照说明书附图3所示,本实施例提供了一种基于上述实施例1或实施例2构建的光伏发电主动支撑集群的控制方法,该控制方法包括以下步骤:
S201、确定光伏发电主动支撑集群中各单元机组的运行模式,确定出以功率参考模式运行的单元机组和主动支撑模式运行的单元机组;
S202、以功率参考模式运行的单元机组工作在功率参考模式下,为主动支撑模式运行的单元机组提供功率参考值;
S203、主动支撑模式运行的单元机组根据功率参考值,确定稳态运行点;
S204、主动支撑模式运行的单元机组在受到扰动时,自主响应***变化,提供惯量支撑、主动调频或主动调压的主动支撑能力。
实施例4
作为本发明又一较佳实施例,本实施例是在实施例3的基础上,对本发明的技术方案做出的进一步详细地补充和阐述。在本实施例中,确定集群中各单元机组运行模式是功率参考模式或是主动支撑模式。具体确定过程如下:
根据光伏发电主动支撑集群中各单元机组对应的多维空间坐标,确定光伏主动支撑集群的集群中心;
计算各单元机组对应的多维空间坐标到集群中心的距离,将距离集群中心最近的单元机组确定为参考机组,命名为PV0;剩余单元机组确定为主动支撑机组,命名为PVj,1≤j≤n,n为光伏发电主动支撑集群中单元机组的总数量;
指定参考机组以功率参考模式运行,通过功率参考模式获取最大功率,为主动支撑机组提供功率参考值,主动支撑机组以主动支撑模式运行。
作为本实施例的一种实施方式,S201步骤中,确定光伏主动支撑集群的集群中心的计算公式为,,式中,/>表示集群中心坐标各维度的值,n表示光伏发电主动支撑集群中单元机组的总数量,/>表示构成光伏发电主动支撑集群的所有单元机组索引值的集合。
作为本实施例的又一种实施方式,各单元机组对应的多维空间坐标到集群中心的距离,为欧式距离、马氏距离或闵式距离。
作为一个示例,以欧式距离为例,各单元机组对应的多维空间坐标到集群中心的距离的计算公式为,
,式中,/>表示单元机组j对应的多维空间坐标到集群中心的距离,zjq表示单元机组j对应的多维空间坐标第d维度的值,/>表示集群中心坐标第d维度的值,k表示多维空间坐标的总维度。
实施例5
作为本发明又一较佳实施例,本实施例是在上述实施例3或实施例4的基础上,对本发明的技术方案做出的进一步详细的补充和阐述。在本实施例中,S203步骤中,确定稳态运行点的具体步骤包括:
计算各主动支撑机组PVj的比例因子αj;
计算各主动支撑机组PVj工作在稳态运行点时的基准功率Pj、Qj。
作为本实施例的一种实施方式,各主动支撑机组的比例因子的计算式为,
,式中,zjd表示第j个主动支撑机组坐标第d维度的值;z0d表示参考机组坐标第d维度的值,/>表示坐标各维度的比例系数。
各主动支撑机组工作在稳态运行点时的基准功率的计算式为,
Pj=γαjP0max;
Qj=Qj0;式中,Pj表示主动支撑机组稳态有功功率,Qj表示主动支撑机组稳态无功功率;γ表示***裕度,P0max表示参考机组最大功率,Qj0表示无功参数,默认为0。
实施例6
作为本发明又一较佳实施例,本实施例是在上述实施例3、实施例4或实施例5的基础上,对本发明的技术方案做出的进一步详细的补充和阐述。在本实施例中,参照说明书附图4所示,S204步骤中,主动支撑模式运行的单元机组在受到扰动时,自主响应***变化,提供惯量支撑、主动调频或主动调压的主动支撑能力,具体步骤为:
根据惯量支撑模型、主动调频模型和主动调压模型,计算光伏发电主动支撑集群整体所需的功率变化量、/>;
根据光伏发电主动支撑集群中各主动支撑机组的稳态基准功率及比例因子,计算各主动支撑机组需分配的功率变化量、/>;
重新确定各主动支撑机组工作在稳态运行点时的基准功率、/>。
作为一个示例,参照图4中a所示的结构,所述惯量支撑模型的计算式由转子运动方程和励磁绕组得出:
;
;
式中,表示惯量支撑有功功率,Ki表示惯量支撑系数,f(t)表示***瞬时频率,TJ表示惯性时间常数,PN表示***额定功率,fN表示***额定频率。
作为又一个示例,参照图4中b部分所示结构,所述主动调频模型采用比例调节,计算式为
;
;式中,/>表示主动调频有功功率,Kf表示有功调频系数;/>表示死区函数,/>表示***频率偏差,/>表示***功率差值。
作为又一个示例,参照说明书附图4中c部分结构,所述主动调压模型采用比例积分调节,计算式为
;
;式中,/>表示主动调压无功功率,KP、KI表示比例积分系数,Vs表示***给定电压值,Vc表示***实际电压值。
更进一步优选的,光伏发电主动支撑集群整体所需的功率变化量的计算式为,
;
;式中,/>表示整体有功变化量,/>表示整体无功变化量,/>表示惯量支撑有功功率,/>表示主动调频有功功率,/>表示主动调压无功功率。
更进一步优选的,各主动支撑机组需分配的功率变化量的计算式为,
;
;式中,/>表示主动支撑机组有功变化量,/>表示主动支撑机组无功变化量。
更进一步优选的,各主动支撑机组工作在稳态运行点时的基准功率的计算式为,
;
;式中,/>表示主动支撑机组工作在稳态运行点时的有功功率基准值,/>表示主动支撑机组工作在稳态运行点时的无功功率基准值。
根据上述实施例,本发明还提供一种应用于上述光伏主动支撑集群的控制方法。在电力***受到扰动时光伏主动支撑集群自主响应***变化,为***提供惯量支撑、主动调频、主动调压等主动支撑能力,能够增强新型电力***稳定运行。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体显示和描述了本发明构思,但是本领域的技术人员应该理解,在不脱离权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对其进行形式和细节上的各种改变。
Claims (21)
1.一种光伏发电主动支撑集群构建方法,其特征在于:对光伏电站各单元机组的基础参数进行相似性分析,选取相似单元机组构建光伏主动支撑集群;具体包括以下步骤:
S101、采集光伏电站各单元机组的基本参数;
S102、通过数据预处理的方式将基本参数转化为多维空间坐标;
S103、利用聚类算法选取相似机组,构建光伏主动支撑集群;
S104、判断构建的光伏主动支撑集群是否满足要求,即判断构建的光伏主动支撑集群所包含的单元机组数量和实际所需的规模数量,若实际数量大于或等于所需的规模数量,则该集群被确定为光伏主动支撑集群;否则返回S101步骤,采集数量更多的单元机组的基本参数,重复上述步骤,直至构建的光伏主动支撑集群满足要求。
2.如权利要求1所述的一种光伏发电主动支撑集群构建方法,其特征在于:所述基本参数是单元机组各组成部件的标定参数或单元机组的运行参数,所述标定参数包括光伏面板的总峰值功率Skwp和光伏逆变器的额定功率Sinv;所述运行参数包括单元机组某特定日期的单日发电量Qday和单元机组某特定月份的月发电量Qmon;这些数据共同组成单元机组的基本参数Ci{ci1,ci2,…,ciN},其中,i为单元机组的索引值(1≤i≤m),N为基本参数的总个数。
3.如权利要求1所述的一种光伏发电主动支撑集群构建方法,其特征在于:S102步骤中,所述数据预处理的方式包括去均值、归一化、PCA和或LDA方式。
4.如权利要求1-3任意一项所述的一种光伏发电主动支撑集群构建方法,其特征在于:S102步骤中,利用数据归一化方法将单元机组的基本参数Ci{ci1,ci2,…,ciN}转化为多维空间坐标Pi{zi1,zi2,…,zik},归一化方法数据输出与输入维度相等,即k=N;多维空间坐标的计算公式为,
,式中,/>表示基本参数各维度的均值,/>表示基本参数各维度的方差。
5.如权利要求1所述的一种光伏发电主动支撑集群构建方法,其特征在于:S103步骤中,所述聚类算法为密度聚类、图论聚类或网格聚类。
6.如权利要求1-3任意一项或5所述的一种光伏发电主动支撑集群构建方法,其特征在于:S103步骤中聚类过程为:任意选定一个单元机组,统计该单元机组多维空间坐标距离小于设定领域阈值的单元机组的数量;若大于设定的数目,则该单元机组视为核心对象被纳入第一个集群,在此单元机组坐标领域范围内的其他单元机组也被纳入该集群,否则被视为噪声;
提取第一个集群中非核心对象的其他单元机组的领域范围,确定其他单元机组的领域范围内的单元机组是否也属于该集群,直至集群中所有单元机组都被确定;
选取一个新的单元机组坐标,重复上述步骤,直至所有单元机组对应的多维空间坐标均被访问且被判断为属于某个集群或噪声。
7.一种基于权利要求1-6任意一项所述的构建方法构建的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:该控制方法包括以下步骤,
S201、确定光伏发电主动支撑集群中各单元机组的运行模式,确定出以功率参考模式运行的单元机组和主动支撑模式运行的单元机组;
S202、以功率参考模式运行的单元机组工作在功率参考模式下,为主动支撑模式运行的单元机组提供功率参考值;
S203、主动支撑模式运行的单元机组根据功率参考值,确定稳态运行点;
S204、主动支撑模式运行的单元机组在受到扰动时,自主响应***变化,提供惯量支撑、主动调频或主动调压的主动支撑能力。
8.如权利要求7所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:所述S201步骤中,确定光伏发电主动支撑集群中各单元机组的运行模式,具体是指,
根据光伏发电主动支撑集群中各单元机组对应的多维空间坐标,确定光伏主动支撑集群的集群中心;
计算各单元机组对应的多维空间坐标到集群中心的距离,将距离集群中心最近的单元机组确定为参考机组,命名为PV0;剩余单元机组确定为主动支撑机组,命名为PVj,1≤j≤n,n为光伏发电主动支撑集群中单元机组的总数量;
指定参考机组以功率参考模式运行,通过功率参考模式获取最大功率,为主动支撑机组提供功率参考值,主动支撑机组以主动支撑模式运行。
9.如权利要求8所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:确定光伏主动支撑集群的集群中心的计算公式为,
,式中,/>表示集群中心坐标各维度的值,n表示光伏发电主动支撑集群中单元机组的总数量,/>表示构成光伏发电主动支撑集群的所有单元机组索引值的集合。
10.如权利要求8所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:各单元机组对应的多维空间坐标到集群中心的距离,为欧式距离、马氏距离或闵式距离。
11.如权利要求10所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:以欧式距离为例,各单元机组对应的多维空间坐标到集群中心的距离的计算公式为,
,式中,/>表示单元机组j对应的多维空间坐标到集群中心的距离,zjq表示单元机组j对应的多维空间坐标第d维度的值,/>表示集群中心坐标第d维度的值,k表示多维空间坐标的总维度。
12.如权利要求7-11任意一项所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:S203步骤中,确定稳态运行点的具体步骤包括:
计算各主动支撑机组PVj的比例因子αj;
计算各主动支撑机组PVj工作在稳态运行点时的基准功率Pj、Qj。
13.如权利要求12所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:各主动支撑机组的比例因子的计算式为,
,式中,zjd表示第j个主动支撑机组坐标第d维度的值;z0d表示参考机组坐标第d维度的值,/>表示坐标各维度的比例系数。
14.如权利要求12所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:各主动支撑机组工作在稳态运行点时的基准功率的计算式为,
Pj=γαjP0max;
Qj=Qj0;式中,Pj表示主动支撑机组稳态有功功率,Qj表示主动支撑机组稳态无功功率;γ表示***裕度,P0max表示参考机组最大功率,Qj0表示无功参数,默认为0。
15.如权利要求7-11任意一项所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:S204步骤中,主动支撑模式运行的单元机组在受到扰动时,自主响应***变化,提供惯量支撑、主动调频或主动调压的主动支撑能力,具体步骤为:
根据惯量支撑模型、主动调频模型和主动调压模型,计算光伏发电主动支撑集群整体所需的功率变化量、/>;
根据光伏发电主动支撑集群中各主动支撑机组的稳态基准功率及比例因子,计算各主动支撑机组需分配的功率变化量、/>;
重新确定各主动支撑机组工作在稳态运行点时的基准功率、/>。
16.如权利要求15所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:所述惯量支撑模型的计算式由转子运动方程和励磁绕组得出:
;
;
式中,表示惯量支撑有功功率,Ki表示惯量支撑系数,f(t)表示***瞬时频率,TJ表示惯性时间常数,PN表示***额定功率,fN表示***额定频率。
17.如权利要求15所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:所述主动调频模型采用比例调节,计算式为
;
;式中,/>表示主动调频有功功率,Kf表示有功调频系数;表示死区函数,/>表示***频率偏差,/>表示***功率差值。
18.如权利要求15所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:所述主动调压模型采用比例积分调节,计算式为
;
;式中,/>表示主动调压无功功率,KP、KI表示比例积分系数,Vs表示***给定电压值,Vc表示***实际电压值。
19.如权利要求15所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:光伏发电主动支撑集群整体所需的功率变化量的计算式为,
;
;式中,/>表示整体有功变化量,/>表示整体无功变化量,表示惯量支撑有功功率,/>表示主动调频有功功率,/>表示主动调压无功功率。
20.如权利要求15所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:各主动支撑机组需分配的功率变化量的计算式为,
;
;式中,/>表示主动支撑机组有功变化量,/>表示主动支撑机组无功变化量。
21.如权利要求15所述的光伏发电主动支撑集群的控制方法,其特征在于:各主动支撑机组工作在稳态运行点时的基准功率的计算式为,
;
;式中,/>表示主动支撑机组工作在稳态运行点时的有功功率基准值,/>表示主动支撑机组工作在稳态运行点时的无功功率基准值。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311102739.9A CN116826788B (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种光伏发电主动支撑集群构建及控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311102739.9A CN116826788B (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种光伏发电主动支撑集群构建及控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN116826788A true CN116826788A (zh) | 2023-09-29 |
CN116826788B CN116826788B (zh) | 2024-01-05 |
Family
ID=88114919
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311102739.9A Active CN116826788B (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种光伏发电主动支撑集群构建及控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN116826788B (zh) |
Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103605360A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-02-26 | 国家电网公司 | 一种风电场功率控制策略的测试***及方法 |
CN104573879A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-04-29 | 河海大学 | 基于最优相似日集的光伏电站出力预测方法 |
CN105703364A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-06-22 | 哈尔滨工业大学 | 光伏电站等效建模方法 |
CN106529731A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-03-22 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种区域电网光伏电站集群划分方法 |
CN107134788A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-09-05 | 清华大学 | 一种光伏发电集群参与电力***动态电压控制的方法 |
CN108242807A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-07-03 | 广东电网有限责任公司河源供电局 | 一种考虑多维安全约束的含光伏电源配电网重构方法 |
CN110474348A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-19 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种配电网的调峰方法及装置 |
CN110970939A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-07 | 华北电力大学 | 一种分布式能源集群优化方法及*** |
CN111030173A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-17 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 新能源电厂并网逆变器的控制方法及装置、逆变器 |
CN111525550A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-11 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种功率预测对断面输送功率影响的评估方法及*** |
CN112085621A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-15 | 杭州华电下沙热电有限公司 | 一种基于K-Means-HMM模型的分布式光伏电站故障预警算法 |
CN113541205A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-10-22 | 山东大学 | 基于集群学习的低碳csp***协同优化方法及装置 |
CN114094630A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-02-25 | 安徽继远软件有限公司 | 一种分布式可再生能源发电集群划分方法及*** |
CN115864995A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-03-28 | 东方电气集团科学技术研究院有限公司 | 基于大数据挖掘的逆变器转换效率的诊断方法和装置 |
CN116404647A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-07-07 | 山东大学 | 计及动态汇聚特性的分布式光伏短期功率预测方法及*** |
CN116667369A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-08-29 | 国网山西省电力公司晋城供电公司 | 一种基于图卷积神经网络的分布式光伏电压控制方法 |
-
2023
- 2023-08-30 CN CN202311102739.9A patent/CN116826788B/zh active Active
Patent Citations (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103605360A (zh) * | 2013-12-02 | 2014-02-26 | 国家电网公司 | 一种风电场功率控制策略的测试***及方法 |
CN104573879A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-04-29 | 河海大学 | 基于最优相似日集的光伏电站出力预测方法 |
CN105703364A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-06-22 | 哈尔滨工业大学 | 光伏电站等效建模方法 |
CN106529731A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-03-22 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种区域电网光伏电站集群划分方法 |
CN107134788A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-09-05 | 清华大学 | 一种光伏发电集群参与电力***动态电压控制的方法 |
CN108242807A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-07-03 | 广东电网有限责任公司河源供电局 | 一种考虑多维安全约束的含光伏电源配电网重构方法 |
CN110474348A (zh) * | 2019-08-20 | 2019-11-19 | 南方电网科学研究院有限责任公司 | 一种配电网的调峰方法及装置 |
CN111030173A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-17 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 新能源电厂并网逆变器的控制方法及装置、逆变器 |
CN110970939A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-07 | 华北电力大学 | 一种分布式能源集群优化方法及*** |
CN111525550A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-08-11 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种功率预测对断面输送功率影响的评估方法及*** |
CN112085621A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-15 | 杭州华电下沙热电有限公司 | 一种基于K-Means-HMM模型的分布式光伏电站故障预警算法 |
CN113541205A (zh) * | 2021-09-14 | 2021-10-22 | 山东大学 | 基于集群学习的低碳csp***协同优化方法及装置 |
CN114094630A (zh) * | 2021-12-03 | 2022-02-25 | 安徽继远软件有限公司 | 一种分布式可再生能源发电集群划分方法及*** |
CN115864995A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-03-28 | 东方电气集团科学技术研究院有限公司 | 基于大数据挖掘的逆变器转换效率的诊断方法和装置 |
CN116404647A (zh) * | 2023-06-09 | 2023-07-07 | 山东大学 | 计及动态汇聚特性的分布式光伏短期功率预测方法及*** |
CN116667369A (zh) * | 2023-08-01 | 2023-08-29 | 国网山西省电力公司晋城供电公司 | 一种基于图卷积神经网络的分布式光伏电压控制方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
YANG LIU等: "Distributed Photovoltaic Cluster Partition and Reactive Power Optimization Strategy Based on BAS-IGA Algorithm", 《2022 7TH ASIA CONFERENCE ON POWER AND ELECTRICAL ENGINEERING (ACPEE)》, pages 2198 - 2202 * |
崔杨等: "基于机器学习的集群式风光一体短期功率预测技术", 《中国电力》, vol. 53, no. 3, pages 1 - 7 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN116826788B (zh) | 2024-01-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11770098B2 (en) | Coordinated control of renewable electric generation resource and charge storage device | |
CN109256799B (zh) | 一种基于样本熵的新能源电力***优化调度方法 | |
CN109672184B (zh) | 一种含光伏的配电网电压控制方法和*** | |
CN107689638B (zh) | 一种基于相轨迹分析的含风电电力***暂态协调控制方法 | |
An et al. | Coordinative optimization of hydro-photovoltaic-wind-battery complementary power stations | |
CN110046780B (zh) | 基于分时电价的孤岛微电网需求响应经济调度方法及*** | |
CN112994051B (zh) | 一种含可变速机组的海水抽水蓄能电站容量优化配置方法 | |
CN115940292B (zh) | 基于圆圈搜索算法的含风储电力***优化调度方法及*** | |
CN116993205A (zh) | 一种面向城市综合能源***日内运行的调节能力评估方法 | |
Belkhier et al. | Novel design and adaptive coordinated energy management of hybrid fuel‐cells/tidal/wind/PV array energy systems with battery storage for microgrids | |
CN104767412B (zh) | 智能型逆变器的初级、次级控制***、控制***及控制方法 | |
CN116826788B (zh) | 一种光伏发电主动支撑集群构建及控制方法 | |
CN117574197A (zh) | 基于数据驱动的光伏电站集群划分方法 | |
CN112202202A (zh) | 一种多层递阶结构下的风电场群协调控制方法 | |
CN108683211B (zh) | 一种考虑分布式电源波动性的虚拟发电厂组合优化方法及模型 | |
CN113327065B (zh) | 针对发电侧的用户复杂用电情况的能源管理方法及*** | |
CN115882483A (zh) | 一种利用容量弹性实现***最优储能容量配置的方法 | |
CN110717694B (zh) | 基于新能源消纳期望值的储能配置随机决策方法及装置 | |
CN114552634A (zh) | 一种分布式电源规模化并网多目标动态集群划分方法及装置 | |
CN110970939B (zh) | 一种分布式能源集群优化方法及*** | |
CN113592125B (zh) | 一种特高压直流配套电源配比优化比选方法和*** | |
CN116388231B (zh) | 一种基于频率与风速的风电集群聚合等值方法 | |
Wang et al. | Design of renewable energy consumption scheduling model based on quantitative feedback theory | |
Soedibyo et al. | Strategic Policy Model of Wind Turbine Power Quality Control System Using Lookup Table in Remote Area | |
Wang et al. | Multi-objective Optimization Strategy for Virtual Power Plant with Flexible Data Center |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |