光伏发电厂及其二次调频控制方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏发电厂及其二次调频控制方法。该光伏发电厂方法包括光伏发电站和有功功率控制系统；其中，光伏发电站，包括光伏阵列和光伏逆变器，光伏逆变器被配置为将光伏阵列产生的直流电能转换为交流电能；有功功率控制系统，被配置为当光伏发电厂的运行数据满足预设的二次调频条件的情况下，基于功率控制AGC指令值对光伏逆变器进行功率分配，并基于功率分配后的光伏逆变器的AGC指令值，调整光伏逆变器输出的有功功率。根据本发明专利技术实施例提供的光伏发电站，可以提高功率控制的精度和电力系统稳定性。

【技术实现步骤摘要】
光伏发电厂及其二次调频控制方法
本专利技术涉及电力系统功率控制领域，尤其涉及光伏发电厂及其二次调频控制方法。
技术介绍
随着新能源发电机组渗透率的不断增加，大规模新能源场站集中接入对电力系统的安全、稳定和高效运行带来了新的挑战。在电网实际运行中，当电量消耗与电量供给不匹配时，即可引起电网频率出现变化较小以及变动周期较短的微小分量，通常可以与通过发电机组调节系统的自身频率修正电网频率的波动，这个过程即可称为发电机组的一次调频。新能源场站参与电力系统的一次调频控制时，要求光伏发电站满足实时限功率需求，也就是说，光伏发电站输出的有功功率大于有功功率下限阈值，以使新能源场站具有备用功率进行能量储备。针对该电网需求，通常是在原有能量管理平台基础上进行改造，或者采用能量管理平台进行有功功率功率控制，功率控制精度低，电力系统稳定性差。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种光伏发电厂及其二次调频控制方法，可以提高功率控制的精度和电力系统稳定性。根据本专利技术实施例的一方面，提供一种光伏发电厂，包括：光伏发电站和有功功率控制系统；其中，光伏发电站，包括光伏阵列和光伏逆变器，光伏逆变器被配置为将光伏阵列产生的直流电能转换为交流电能；有功功率控制系统，被配置为当光伏发电厂的运行数据满足预设的二次调频条件的情况下，基于功率控制AGC指令值对光伏逆变器进行功率分配，并基于功率分配后的光伏逆变器的AGC指令值，调整光伏逆变器输出的有功功率。根据本专利技术实施例的另一方面，提供一种二次调频控制方法，包括：监测光伏发电厂的运行数据；确定光伏发电厂的运行数据满足预设的二次调频条件；基于功率控制AGC指令值对光伏逆变器进行功率分配；并且，根据功率分配后的光伏逆变器的AGC指令值，调整光伏逆变器输出的有功功率。根据本专利技术实施例中的光伏发电厂及其二次调频控制方法，在光伏发电厂满足二次调频条件时，根据电网下发的AGC指令值对每台非标杆机进行AGC指令值的平均分配，并在AGC指令值的平均分配后，再次对非标杆机的输出功率进行调整，从而对基于一次调频需求的二次调频限功率测量进行优化，光伏电站整场功率控制响应速度快，精度高，进一步提高电力系统的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是示出根据本专利技术实施例的光伏发电厂的框架结构示意图；图2是示出根据本专利技术示例性实施例的光伏发电厂的拓扑结构示意图；图3是示出根据本专利技术实施例的场级控制器的结构示意图；图4是示出根据本专利技术另一实施例的光伏发电厂的结构示意图；图5是示出根据本专利技术实施例的二次调频控制方法的流程图。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本专利技术，并不被配置为限定本专利技术。对于本领域技术人员来说，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术更好的理解。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。为了更好的理解本专利技术，下面将结合附图，详细描述根据本专利技术实施例的，应注意，这些实施例并不是用来限制本专利技术公开的范围。图1示出了根据本专利技术实施例的光伏发电厂的框架结构示意图。如图1所示，在一个实施例中，光伏发电厂可以包括光伏发电站和有功功率控制系统；其中，光伏发电站，包括光伏阵列111和光伏逆变器112，光伏逆变器112与光伏阵列111中对应的光伏发电机组10连接，光伏逆变器112被配置为将多个光伏阵列111产生的直流电能转换为交流电能，升压站可以用于将转换得到的交流电能进行电压升高处理，将电压升压处理得到的高压交流电能输送至电网。有功功率控制系统，被配置为当光伏发电厂的并网点的频率值满足预设的一次调频触发条件时，根据光伏逆变器112的运行状态确定单机有功功率变化量，控制光伏发电厂进行一次调频。具体地，根据每个光伏逆变器112的运行状态，调整每个光伏逆变器输出的有功功率。有功功率控制系统，还被配置为当光伏发电厂的运行数据满足预设的二次调频条件的情况下，基于功率控制AGC指令值对光伏逆变器进行功率分配，并基于功率分配后的光伏逆变器的AGC指令值，调整光伏逆变器输出的有功功率。在本专利技术实施例中，有功功率控制系统采用集中控制方案，调节整个电网输出的有功功率，在满足光伏发电厂的一次调频需求的情况下，可以按照自动发电量控制AGC指令，控制每个光伏逆变器输出的有功功率，实现二次调频，对光伏发电厂整场控制速度快，精度高，从而增加系统的稳定性，改善风电的并网友好性。需要说明的是，本专利技术实施例中的光伏发电厂不包括储能装置，利用有功功率控制系统控制光伏逆变器的有功出力。继续参考图1，在一个实施例中，有功功率控制系统包括场级控制器121和单机调频模块122，其中，场级控制器121，被配置为在光伏发电厂的运行数据满足二次调频条件的情况下，基于AGC指令值对光伏逆变器112进行功率分配，对于功率分配后满足预设的指令值调整条件的光伏逆变器112，生成对应的功率调整指令；单机调频模块122，与对应的光伏逆变器112连接，单机调频模块122被配置为根据AGC指令值和功率调整指令调整光伏逆变器112输出的有功功率。其中，单机调频模块122包括：单机通信接口，与场级控制器121连接，被配置为接收场级控制器121下发的AGC指令值和功率调整指令，将接收到的AGC指令值和功率调整指令发送至对应的待调频光伏逆变器；光伏控制器，被配置为根据AGC指令值和功率调整指令，按照预设的功率调节步长和调节速率，调整待调频光伏逆变器输出的有功功率。图2描述根据本专利技术示例性实施例的光伏发电厂的拓扑结构示意图，图2与图1相同或等同的组件使用相同的标号。如图2所示，在一个实施例中，光伏发电站中，每个光伏逆变器(图中未示出)与光伏阵列中对应的光伏发电机组连接，每个光伏逆变器将连接的光伏阵列产生的直流电能转换为交流电能，并将转换得到的交流电能汇入光伏母线；光伏母线通过与低压母线的电缆连接传输该交流电能到低压母线，低压母线通过升压站与高压母线相连接，低压母线上的交流电能经过升压处理成符合电网要求的交流电能，通过为与高压母线上的并网点接入电网。继续参考图2，有功功率控制系统的场级控制器121与每个单机调频模块122可以通过光纤连接。场级控制器121作为一个精细化的能量管理平台，实时监测光伏发电厂的运行数据，根据监本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏发电厂，其特征在于，包括光伏发电站和有功功率控制系统；其中，所述光伏发电站，包括光伏阵列和光伏逆变器，所述光伏逆变器被配置为将所述光伏阵列产生的直流电能转换为交流电能；所述有功功率控制系统，被配置为当所述光伏发电厂的运行数据满足预设的二次调频条件的情况下，基于功率控制AGC指令值对所述光伏逆变器进行功率分配，并基于功率分配后的所述光伏逆变器的AGC指令值，调整所述光伏逆变器输出的有功功率。

【技术特征摘要】
1.一种光伏发电厂，其特征在于，包括光伏发电站和有功功率控制系统；其中，所述光伏发电站，包括光伏阵列和光伏逆变器，所述光伏逆变器被配置为将所述光伏阵列产生的直流电能转换为交流电能；所述有功功率控制系统，被配置为当所述光伏发电厂的运行数据满足预设的二次调频条件的情况下，基于功率控制AGC指令值对所述光伏逆变器进行功率分配，并基于功率分配后的所述光伏逆变器的AGC指令值，调整所述光伏逆变器输出的有功功率。2.根据权利要求1所述的光伏发电厂，其特征在于，所述有功功率控制系统包括场级控制器和单机调频模块，其中，所述场级控制器，被配置为在所述光伏发电厂的运行数据满足所述二次调频条件的情况下，基于所述AGC指令值对所述光伏逆变器进行功率分配，对于所述功率分配后满足预设的指令值调整条件的光伏逆变器，生成对应的功率调整指令；所述单机调频模块，与对应的光伏逆变器连接，所述单机调频模块被配置为根据所述AGC指令值和所述功率调整指令调整所述光伏逆变器输出的有功功率。3.权利要求2所述的光伏发电厂，其特征在于，所述单机调频模块包括：单机通信接口，与所述场级控制器连接，被配置为接收所述场级控制器下发的所述AGC指令值和功率调整指令，将接收到的AGC指令值和功率调整指令发送至对应的待调频光伏逆变器；光伏控制器，被配置为根据所述AGC指令值和所述功率调整指令，按照预设的功率调节步长和调节速率，调整所述待调频光伏逆变器输出的有功功率。4.根据权利要求3所述的光伏发电厂，其特征在于，所述场级控制器包括：二次调频功率分配装置，被配置为所述光伏发电厂的运行数据满足预设的二次调频条件时，根据检测的所述光伏逆变器输出的有功功率，选择对应的分配方式对所述光伏逆变器中的非标杆机进行功率分配；AGC指令值调整装置，被配置为根据获取的所述功率分配后的所述非标杆机的单机AGC指令值，依次判定每个非标杆机是否满足预设的指令值重新调整条件，生成功率调整指令，对满足所述指令值重新调整条件的非标杆机进行功率调整。5.根据权利要求4所述的光伏发电厂，其特征在于，所述二次调频功率分配装置包括：第一指令值分配模块，被配置为所述光伏发电厂的运行数据满足所述AGC指令值的直接分配条件时，向满足所述直接分配条件的非标杆机发送对应的第一单机AGC指令值；第二指令值分配模块，被配置为基于所述非标杆机的单机AGC指令值，按照不同的光伏阵列平均分配所述单机AGC指令值，向所述光伏逆变器中满足所述指令值下发条件的非标杆机发送第二单机AGC指令值。6.根据权利要求5所述的光伏发电厂，其特征在于，所述第二指令值分配模块具体用于：根据所述非标杆机的单机AGC指令值和所述非标杆机的个数，计算得到所述光伏逆变器中非标杆机的AGC总指令值；基于监测的所述标杆机输出的有功功率，将所述非标杆机的AGC总指令值平均分配到每个光伏阵列，得到所述每个光伏阵列对应的AGC指令值；将所述每个光伏阵列对应的AGC指令值平均分配到所述每个光伏阵列中的光伏发电机组。7.根据权利要求5所述的光伏发电厂，其特征在于，所述二次调频条件包括如下条件中的任一个：本次功率控制总指令值与上一次功率控制总指令值的差值大于预设的第一功率限制阈值；本次执行所述功率分配的时间点与上一次执行所述功率分配的时间点的时间间隔大于第一时间阈值；或者本次AGC总指令值与所述光伏发电厂的并网点有功功率值的差值小于预设的第二功率限制阈值，其中，所述AGC总指令值是通过对所述每个非标杆机的单机AGC指令进行求和计算得到的；所述预设的指令值直接分配条件包括如下条件中的任一个：所述光伏发电厂的并网点有功功率值小于预设的并网点有功功率下限阈值；所述光伏逆变器中的标杆机均为故障状态；或者所述并网点的运行数据不满足所述二次调频条件；所述指令值下发条件包括如下条件中的任一个：将所述第一单机AGC指令值或所述第二单机AGC指令值作为单机AGC分配值，所述非标杆机的单机AGC分配值与上一次单机AGC分配值的差值大于预设的第三功率限制阈值；当前时间距离上一次发送所述单机AGC分配值的时间间隔大于第一时间间隔阈值；所述单机AGC分配值与所述非标杆机功率值的差值小于第四功率限制阈值。8.根据权利要求4所述的光伏发电厂，其特征在于，所述AGC指令值调整装置包括：指令值筛选模块，被配置为遍历所述光伏逆变器中非标杆机的单机AGC指令值，确定所述单机AGC指令值中的最小单机AGC指令值和最大单机AGC指令值；待调频机组确定模块，被配置为当所述最小单机AGC指令值小于预设的机组有功功率下限阈值，且所述最大单机AGC指令值大于所述机组有功功率下限阈值时，将具有所述最小单机AGC指令值的非标杆机和具有所述最大单机AGC指令值的非标杆机分别作为待调频光伏逆变器；指令值调整模块，被配置为根据生成的功率调整指令，对所述待调频光伏逆变器执行指令值调整步骤，直到所述遍历次数达到预设的次数阈值或者所有非标杆机的单机AGC指令值均大于所述机组有功功率下限阈值。9.根据权利要求8所述的光伏发电厂，其特征在于，所述指令值调整步骤包括：将所述待调频光伏逆变器的单机AGC指令值上调至所述机组有功功率下限阈值，并获取所述上调的上调额度，使用与所述上调额度等额的下调额度下调具有所述最大AGC指令值的非标杆机。10.根据权利要求4所述的光伏发电厂，其特征在于，所述光伏逆变器对应的标杆机被配置为按照预设的标杆机选取方法获得，所述标杆机选取方法包括：选取每个分组的光伏逆变器中具有相似地理位置和相同输出容量的光伏逆变器的一台，将选取的所述光伏逆变器作为所述分组中其他光伏发电机连接的逆变器的标杆机，所述标杆机被配置为按照光伏逆变器额定功率运行。11.根据权利要求4所述的光伏发电厂，其特征在于，所述场级控制器还包括：逆变器运行状态监测装置，被配置为根据预设的无故障运行条件，判定所述光伏逆变器对应的标杆机的运行状态是否正常，将运行状态不正常的标杆机作为故障标杆机；虚拟标杆机设置装置，被配置为按照预设的虚拟标杆机选取步骤为所述故障标杆机对应的光伏逆变器选取对应的虚拟标杆机，将选取的虚拟标杆机作为所述光伏逆变器对应的新的运行状态正常的标杆机，实时更新运行状态正常的标杆机的个数。12.根据权利要求2所述的光伏发电厂，其特征在于，所述场级控制器还包括：功率变化率控制装置，被配置为在对所述光伏发电厂进行一次调频时，如果所述光伏发电厂满足一次调频和二次调频闭锁叠加工况，且所述光伏发电厂的并网点的有功功率增加量大于并网点有功功率下限阈值时，按照指定的第一调节速率和第一调节步长，对所述光伏发...

【专利技术属性】
技术研发人员：包献文，乔元，张毅，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11