一种新能源电站无功电压协调控制方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种新能源电站无功电压协调控制方法和装置，包括：根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值；根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值；调节新能源电站各具体机组的无功功率输出值为所述无功功率输出参考值。本发明专利技术采用分层控制的思路，将新能源电站无功电压控制方法分为两个层级实现，各层级控制功能清晰，能够改变并网点电压以实现整个电站的无功/电压闭环控制；可实现电网调度不同的无功控制模式，控制适应性强，并具备通用性，其控制结构适用于不同装机容量，不同接入等级的新能源电站。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源电站无功电压协调控制方法和装置
本专利技术涉及新能源发电运行控制
，具体涉及一种新能源电站无功电压综合协调控制方法和装置。
技术介绍
随着环境污染、石化能源日渐枯竭及能源供应安全等问题的出现，可再生能源的开发及利用越来越受到国际社会的关注。风力、太阳能是一种可再生的清洁能源，与传统发电技术相比，风力发电、光伏发电具有能源可持续、安全环保等优点，近年来得到了快速发展。新能源发电系统并入电网，当自身的容量相对于电网较小时，其功率的扰动对电网安全稳定影响可以忽略，随着新能源发电的电网渗透率不断增大，其对电网的影响逐渐显现，新能源发电在提供有功能量的同时，也会对电网带来安全性的危害，并随着新能源并网发电并网容量的不断提高，这一问题将日益凸显。新能源电站参与电力系统控制，具备调节并网点的有功/无功输出、响应电网的电压、频率变化的能力已经成为各个国家新能源并网的普遍要求。与火电机组、水电机组相比，风电机组和光伏发电单元具有单机容量小、交流侧电压低等特点，一个风电场或光伏发电站往往包含几十台到几百台风电机组或光伏逆变器，采用组串式光伏逆变器的光伏电站，光伏逆变器数量甚至达到几千台，要实现并网点功率、电压、频率等电气量的控制，必须依靠电站级的整体协调控制。目前，独立的电站级功率控制系统已经成为风电场、光伏电站的标准配置，由于电站控制系统的作用，新能源电站的并网特性，特别是在秒级以上时间尺度的特性，已经不完全由风/光资源以及发电设备决定，更与电站控制系统的控制性能密切相关。因此，在研究相对较长时间尺度的新能源发电并网问题时，电站控制系统的模型是必须考虑的重要因素之一。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种新能源电站无功电压综合协调控制方法与装置，将新能源电站无功控制方法分为无功需求整定和无功参考计算两部分，通常，电压控制点为新能源电站并网点。无功需求整定层通过获取并网点输出功率以及实时电压值计算整站所需无功功率需求值；无功参考计算层将计算所得无功功率需求值按照制定的控制策略分解至电站内各发电机组/单元和无功补偿设备，作为控制信号改变发电机组/单元和无功补偿装置的无功功率输出，进而改变并网点电压以实现整个电站的无功/电压闭环控制。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的：一方面，本专利技术提供一种新能源电站无功电压协调控制方法，其改进之处在于，所述方法包括：根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值；根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值；调节新能源电站各具体机组的无功功率输出值为所述无功功率输出参考值。优选的，所述根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值，包括：当电网调度系统采用无功功率控制模式时，所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点无功功率参考值Qref，并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值：Qord＝Qref+Qloss当电网调度系统采用功率因数控制模式时，所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点功率因数参考值PFref，并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值：当电网调度系统采用定电压制模式时，所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压Uref时，并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值：当电网调度系统采用无功/电压下垂控制模式时，所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压Uref时，并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值：Qord＝Q0+Qadj+Qloss上式中，Qref为调度下发的无功功率指令；Qloss为新能源发电站无功功率损耗；PPOI为并网点的有功功率测量值；Qadj为新能源发电站无功功率调整量；QSVC为新能源发电站内部无功补偿装置的无功功率；为新能源发电机组发出的无功功率总值；n为新能源电站的机组数量；Q0为电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压时对应的无功功率。进一步的，按下式确定新能源电站无功功率调整量Qadj：Qadj＝kqv×(Uref-UPOI)上式中，Uref为调度下发的无功电压；kqv为无功电压调节系数；UPOI为并网点的电压测量值。优选的，所述根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值，包括：按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值：或按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值：或当新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时，按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值：Qref_i＝Qmeas_i当新能源发电机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时，按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值：Qref_i＝D′i×Qord上式中，Qref_i为分配到第i台新能源发电机组的无功功率参考值；PFplant为新能源电站功率因数；为参与无功控制的第i台新能源发电机组的最大无功容量；为参与无功控制的所有新能源发电机组的最大无功容量的总和；Qmeas_j为第j个新能源发电机组的无功功率测量值；D′i为机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组无功功率分配因子。进一步的，按下式确定新能源电站功率因数PFplant:上式中，∑Pmeas_i为新能源发电机组有功功率总和。进一步的，按下式确定新能源发电机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组无功功率分配因子D′i：其中，按下式确定新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组输出无功功率的分配因子Di”'：Di”'＝Qmeas_i/Qord上式中，Di为第i台新能源发电机组输出无功功率的初始分配因子；Di”为新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时，第i台新能源发电机组输出无功功率的初始分配因子。另一方面，本专利技术还提供了一种新能源电站无功电压协调控制装置，其改进之处在于，所述装置包括：计算模块：根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值；确定模块：根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值；调节模块：调节新能源电站各具体机组的无功功率输出值为所述无功功率输出参考值。优选的，所述计算模块，用于：当电网调度系统采用无功功率控制模式时，所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点无功功率参考值Qref，并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值：Qord＝Qref+Qloss当电网调度系统采用功率因数控制模式时，所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点功率因数参考值PFref，并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值：当电网调度系统采用定电压制模式时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新能源电站无功电压协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：/n根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值；/n根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值；/n调节新能源电站各具体机组的无功功率输出值为所述无功功率输出参考值。/n

【技术特征摘要】
1.一种新能源电站无功电压协调控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值；
根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值；
调节新能源电站各具体机组的无功功率输出值为所述无功功率输出参考值。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值，包括：
当电网调度系统采用无功功率控制模式时，所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点无功功率参考值Qref，并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值：
Qord＝Qref+Qloss
当电网调度系统采用功率因数控制模式时，所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点功率因数参考值PFref，并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值：



当电网调度系统采用定电压制模式时，所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压Uref时，并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值：



当电网调度系统采用无功/电压下垂控制模式时，所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压Uref时，并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值：
Qord＝Q0+Qadj+Qloss
上式中，Qref为调度下发的无功功率指令；Qloss为新能源发电站无功功率损耗；PPOI为并网点的有功功率测量值；Qadj为新能源发电站无功功率调整量；QSVC为新能源发电站内部无功补偿装置的无功功率；为新能源发电机组发出的无功功率总值；n为新能源电站的机组数量；Q0为电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压时对应的无功功率。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按下式确定新能源电站无功功率调整量Qadj：
Qadj＝kqv×(Uref-UPOI)
上式中，Uref为调度下发的无功电压；kqv为无功电压调节系数；UPOI为并网点的电压测量值。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值，包括：
按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值：



或按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值：



或当新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时，按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值：
Qref_i＝Qmeas_i
当新能源发电机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时，按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值：
Qref_i＝D′i×Qord
上式中，Qref_i为分配到第i台新能源发电机组的无功功率参考值；PFplant为新能源电站功率因数；为参与无功控制的第i台新能源发电机组的最大无功容量；为参与无功控制的所有新能源发电机组的最大无功容量的总和；Qmeas_j为第j个新能源发电机组的无功功率测量值；D′i为机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组无功功率分配因子。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按下式确定新能源电站功率因数PFplant:



上式中，∑Pmeas_i为新能源发电机组有功功率总和。


6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按下式确定新能源发电机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组无功功率分配因子D′i：



其中，按下式确定新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组输出无功功率的分配因子D″′i：
D″′i＝Qmeas_i/Qord
上式中，Di为第i台新能源发电机组输出无功功率的初始分配因子；D″i为新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时，第i台新能源发电机组...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱敏慧，赵大伟，马进，姜达军，吴福保，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网上海市电力公司，华北电力大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32