一种适用于光伏电站的快速调频装置及方法制造方法及图纸

技术编号:22172260 阅读:221 留言:0更新日期:2019-09-21 13:02
本发明专利技术公开了一种适用于光伏电站的快速调频装置及方法,该装置配置有:模拟量采集单元,用于采集并网点的实时电压、实时电流;频率、功率响应控制单元,用于根据采集的实时电压、实时电流,分别计算出电网的实时频率、实时功率;频率控制管理单元,根据所述电网的实时频率、实时功率,来控制并调节光伏电站中处于运行状态下的每台逆变器的有功功率,实现电网的快速调频。本发明专利技术在光伏电站所具备的现有设备前提下,通过增加频率控制管理单元,通过增加或减少在运行状态下可调节逆变器的有功功率,实现电网的快速调频,由于逆变器响应时间很短,调节迅速,因此本发明专利技术具有很强的实用性。

A Fast Frequency Modulation Device and Method for Photovoltaic Power Station

【技术实现步骤摘要】
一种适用于光伏电站的快速调频装置及方法
本专利技术涉及光电调频领域,更具体地说,涉及一种涉及在光伏场站中运用逆变器,从而提高电网的快速调频效果。
技术介绍
随着光伏发电装机容量越来越大,太阳能在电力系统中占据的地位越来越重要,光伏电场参与电力系统的一次调频得到大力推广及应用。目前,光伏逆变器调频方案已出台具体的推荐方案,与传统同步发电机相比,由于光伏逆变器的电力电子特性,调节迅速的特性,在西北电网已大面积推广应用。目前已投入的适用于光伏场的快速调频装置,从运行以及调节的程度来讲,基本满足预期。但是新能源发电机组通常采用电力电子变换器并网,并网变换器响应速度块,不具备维持系统安全稳定运行所需的惯性和阻尼,因此缺乏一种与配电网有效的“同步”机制,当大规模的能源机组并入电网后,系统总转动惯量相对下降,从而影响到系统的快速频率响应速度,使得电网的稳定性大大降低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于,针对现有技术的使得电网的稳定性大大降低的缺陷,提供一种涉及光伏场站运用逆变器的快速调节能力,实现电网快速调频的装置。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种适用于光伏电站的调频装置,该装置包括了第一、第二模拟量采集单元,所述第一、第二模拟量采集单元接入到电网并网点中,用于采集电网的实时电压和实时电流,该装置还包括与第一模拟量采集单元连接的功率响应控制单元,该装置还包括与第二模拟量采集单元连接的频率响应控制单元,其中,采集到的电网实时电压和实时电流,将进一步传输到功率、频率响应控制单元,由所述功率响应控制单元,根据接收到的实时电压、实时电流,计算出电网的实时有功功率P0;由所述频率响应控制单元,根据接收到的实时电压,计算电网的实时频率f;其特征在于,该装置还包括频率控制管理单元,所述功率、频率响应控制单元分别连接到所述频率控制管理单元,其中:所述频率、功率响应控制单元计算出的实时有功功率P0、实时频率f将上传到所述频率控制管理单元;由所述频率控制管理单元根据接收到的数据,对为电网进行供电的光伏电站的目标有功功率调节值P进行计算,并根据所得的目标有功功率调节值P,来控制光伏电站中处于运行状态下的逆变器的有功功率值,在所述运行状态下的逆变器有功功率的控制、调整作用下,从而实现对电网的快速调频。进一步的,通过所述频率控制管理单元计算光伏电站的目标有功功率调节值P的过程为:首先,将电网的实时频率f与电网的基准频率进行做差;然后,在所得的差值α大于或等于预设的阈值β时,则将所述电网的实时有功功率P0带入到公式(1)中,计算得到当前光伏电站的目标有功功率调节值P;所述公式(1)为:其中,PN为光伏电站的额定功率且为预设值,fd为针对调频而设置的门槛值即所述预设的阈值β,fN为电网母线的额定频率且为预设值,δ%为调差率且为预设值。进一步的,光伏电站中的每台逆变器和频率控制管理单元均集中接入环网交换机,其中,所有逆变器的运行状态将进一步通过环网交换机反馈到频率控制管理单元,所述频率控制管理单元根据接收到的有功功率调节数据,在确定了当前处于运行状态下的逆变器数量之后,根据所述运行状态下的逆变器数量值,对目标有功功率调节值P求平均,其中,得到的平均值即作为每台运行状态下的逆变器有功功率调节值ΔP1,所述有功功率调节值ΔP1将以遥调指令的形式,通过所述环网交换机下发到每台处于运行转态下的逆变器,而逆变器则根据接收到的遥调指令,进一步调节自身的有功功率。进一步的,所述频率控制管理单元中还包括录波子单元,通过所述录波子单元,对电网的母线频率、光伏电站的实发有功功率和目标有功功率进行录波,根据当前的录波数据对调频的动作时间、频率的恢复幅度进行分析评价,其中,根据所述调频的动作时间进一步验证调频动作是否正确,根据所述频率的恢复幅度调频时间验证当前是否满足规范指标。进一步的,所述频率控制管理单元中还包括延时处理子单元,所述延时处理子单元用于当所述差值α大于或等于预设的阈值β时,即判断为电网的实时频率已超过频率变化上限,当前对所述快速调频装置进行延时处理,即在延时x秒后,在进行有功功率调节值P的计算。本专利技术提供的一种适用于光伏电站的调频方法,该方法采用上述调频转置,实现对电网的快速调频,该方法具体包括以下步骤:S1、启动第一、第二模拟量采集单元,对电网的实时电压和实时电流进行采集;S2、启动频率、功率响应控制单元对电网的实时电压和实时电流进行接收,进一步在上述两个控制单元中,计算出电网的实时频率和实时功率,同时将得到的实时频率和实时功率上传到频率控制管理单元;S3、所述频率控制管理单元将接收到的电网实时频率,与电网的基准频率进行做差,当所得差值大于或等于预设的阈值时,判断当前电网的实时频率已超过频率变化上限,当前则通过延时处理子单元,进行延时处理,即在延时x秒后,在进行有功功率调节值P的计算;S4、在频率控制管理单元内,根据得到的有功功率调节值P,结合每台逆变器反馈到频率控制管理单元的运行状态数据,确定单台运行状态下的逆变器的有功功率设定值ΔP1,所述有功功率调节值ΔP1将以遥调指令的形式,通过所述环网交换机下发到每台运行转态下的逆变器,逆变器则根据接收到的遥调指令,进一步调节自身的有功功率。进一步的,步骤S4中,通过录波子单元,对电网的母线频率、光伏电站实发有功功率、光伏电站目标有功功率进行录波,根据录波数据对本次一次调频的动作时间、频率的恢复幅度等效果进行分析评价;进一步判断当前调频的精度。在本专利技术所述的一种适用于光伏电站的调频装置及方法中,通过增加频率控制管理单元,增加或减少在运行状态下可调节逆变器的有功功率,实现电网的快速调频,由于逆变器响应时间很短,调节迅速,因此本专利技术具有很强的实用性。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明,附图中:图1是本专利技术提出的光伏发电场快频响应控制装置主要设备结构示意图;图2是本专利技术提出的光伏发电场快频响应控制流程示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。请参考图1,其为本专利技术提出的光伏发电场快频响应控制装置主要设备结构示意图,本专利技术提出的一种适用于光伏电站的调频装置,基于现有的调频装置,增加了一个频率控制管理单元实现了对电网的快速调频,现有的调频装置具体包括了第一、第二模拟量采集单元(即图1中所示的模拟量采集单元1、模拟量采集单元2),以及与第一模拟量采集单元连接的功率响应控制单元,以及与第二模拟量采集单元连接的频率响应控制单元;其中:所述第一、第二模拟量采集单元通过二次线缆接入到电网并网点中,来采集电网的实时电压和实时电流,本实施例中,上述两个采集单元还包括采集并网点母线频率信号、有功功率;具体做法为接入并网点母线侧三相电压,以及线路测量组三相电流,而三相电流采用末端分相短接接入;上述两份模拟量采集单元采集到的电网实时电压和实时电流,将进一步传输到功率、频率响应控制单元,由所述功率响应控制单元,根据接收到的实时电压、实时电流,计算出电网的实时有功功率P0;由所述频率响应控制单元,根据接收到的实时电压,计算电网的实时频率f;本专利技术在该调频装置中设有频率控制管理单元,所述功率、频率响应控制单元分别连接到所述频率控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于光伏电站的调频装置,该装置包括了第一、第二模拟量采集单元,所述第一、第二模拟量采集单元接入到电网并网点中,用于采集电网的实时电压和实时电流,该装置还包括与第一模拟量采集单元连接的功率响应控制单元,该装置还包括与第二模拟量采集单元连接的频率响应控制单元,其中,采集到的电网实时电压和实时电流,将进一步传输到功率、频率响应控制单元,由所述功率响应控制单元,根据接收到的实时电压、实时电流,计算出电网的实时有功功率P0;由所述频率响应控制单元,根据接收到的实时电压,计算电网的实时频率f;其特征在于,该装置还包括频率控制管理单元,所述功率、频率响应控制单元分别连接到所述频率控制管理单元,其中:所述频率、功率响应控制单元计算出的实时有功功率P0、实时频率f将上传到所述频率控制管理单元;由所述频率控制管理单元根据接收到的数据,对为电网进行供电的光伏电站的目标有功功率调节值P进行计算,并根据所得的目标有功功率调节值P,来控制光伏电站中处于运行状态下的逆变器的有功功率值,在所述运行状态下的逆变器有功功率的控制、调整作用下,从而实现对电网的快速调频。

【技术特征摘要】
1.一种适用于光伏电站的调频装置,该装置包括了第一、第二模拟量采集单元,所述第一、第二模拟量采集单元接入到电网并网点中,用于采集电网的实时电压和实时电流,该装置还包括与第一模拟量采集单元连接的功率响应控制单元,该装置还包括与第二模拟量采集单元连接的频率响应控制单元,其中,采集到的电网实时电压和实时电流,将进一步传输到功率、频率响应控制单元,由所述功率响应控制单元,根据接收到的实时电压、实时电流,计算出电网的实时有功功率P0;由所述频率响应控制单元,根据接收到的实时电压,计算电网的实时频率f;其特征在于,该装置还包括频率控制管理单元,所述功率、频率响应控制单元分别连接到所述频率控制管理单元,其中:所述频率、功率响应控制单元计算出的实时有功功率P0、实时频率f将上传到所述频率控制管理单元;由所述频率控制管理单元根据接收到的数据,对为电网进行供电的光伏电站的目标有功功率调节值P进行计算,并根据所得的目标有功功率调节值P,来控制光伏电站中处于运行状态下的逆变器的有功功率值,在所述运行状态下的逆变器有功功率的控制、调整作用下,从而实现对电网的快速调频。2.根据权利要求1所述的调频装置,其特征在于,通过所述频率控制管理单元计算光伏电站的目标有功功率调节值P的过程为:首先,将电网的实时频率f与电网的基准频率进行做差;然后,在所得的差值α大于或等于预设的阈值β时,则将所述电网的实时有功功率P0带入到公式(1)中,计算得到当前光伏电站的目标有功功率调节值P;所述公式(1)为:其中,PN为光伏电站的额定功率且为预设值,fd为针对调频而设置的门槛值即所述预设的阈值β,fN为电网母线的额定频率且为预设值,δ%为调差率且为预设值。3.根据权利要求1或2所述的调频装置,其特征在于,光伏电站中的每台逆变器和频率控制管理单元均集中接入环网交换机,其中,所有逆变器的运行状态将进一步通过环网交换机反馈到频率控制管理单元,所述频率控制管理单元根据接收到的有功功率调节数据,在确定了当前处于运行状态下的逆变器数量之后,根据所述运行状态下的逆变器数量值,对目标有功功率调节值P求平均,其中,得到的平均值即作为每台运行状态下的逆变器有功功率调节值ΔP1,所述有功功率调节值ΔP1将以遥调指令的形式,通过所述环网交换...

【专利技术属性】
技术研发人员:税焱余灯朱宝姚蓉李泽城任志鹏戴雅雯雷柱宙
申请(专利权)人:武汉能众科技有限公司
类型:发明
国别省市:湖北,42

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