光伏电站的控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种光伏电站的控制系统，所述系统包括：设备及设施层包括光伏电站各边缘侧的信息处理单元及配套设施，各边缘侧信息处理单元及配套设施与光伏系统的测控装置和升压站的数据接口站连接以获取光伏电站的运行参数；通讯及网络层通过建立两端三网以将光伏电站的运行参数发送至监控及调度层，以及将监控及调度层下发的调节分配后的功率指令和管理指令发送至光伏电站；监控及调度层用于接收设备及设施层的运行参数，并对光伏电站的运行参数进行跟踪，以及接收生产与运营层下发的目标功率曲线指令，并根据目标功率曲线指令对功率指令进行调节，并对管理指令进行分配；生产与运营层用于建立本地数据库，以及生成目标功率曲线。率曲线。率曲线。

【技术实现步骤摘要】
光伏电站的控制系统


[0001]本专利技术涉及光伏电站
，尤其涉及光伏电站的控制系统。

技术介绍

[0002]大规模高比例新能源对电力系统运行与电力供应保障带来一定的影响，原因之一在于新能源发电 出力的间歇性、波动性、随机性特性。当前我国新能源发电的装机占比接近25％，发电量占比接近10％， 新能源还不具备与常规电源类似的系统友好特性。预计2030～2035年前后，新能源发电装机占比有望 超过50％，将成为新型电力系统的主体电源，且随着大基地项目开发成为趋势，快速增长的背后带来 两个重点难题，一是仅依靠剩余规模的常规电源项目，无法实现电力安全可靠供应，亟需集成应用相 关领域新技术，加快提升新能源发电项目的系统友好特性，提升电力支撑保障能力；二是平价时代全 生命周期内降本增效才能实现光伏电站效益最大化，因此在增加发电量、减少运维成本和技术创新驱 动方面提出了更高的要求，尤其是大型GW级光伏电站，占地面积上万亩，光伏阵列分布点多，上百 万个光伏组件、上万个逆变器、上百个变压器，仅逆变器测点数据量达到上百万个，组件效率、系统 效率问题影响由量变转为质变等等，亟需一套安全先进可靠的GW级大型光伏电站智慧控制系统，实 现大型光伏电站运营的少人高效。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少从一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
[0004]为此，本专利技术的目的在于提出一种光伏电站的控制系统，该系统是一套安全先进可靠的GW级大 型光伏电站的控制系统，该系统能够实现大型光伏电站运营的少人高效。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供了一种光伏电站的控制系统，该系统包括：设备及设施层、通讯及 网络层、监控及调度层和生产与运营层；其中，所述设备及设施层包括光伏电站各边缘侧的信息处理 单元及配套设施，所述光伏电站包含光伏系统和升压站，各所述边缘侧信息处理单元及配套设施与所 述光伏系统的测控装置和所述升压站的数据接口站连接，以获取所述光伏电站的运行参数；其中，所 述光伏电站的运行参数包括所述光伏电站的实时运行数据和状态信息；所述通讯及网络层通过建立两 端三网，以将所述光伏电站的运行参数发送至所述监控及调度层，以及将所述监控及调度层下发的调 节分配后的功率指令和管理指令发送至所述光伏电站；所述监控及调度层用于接收所述设备及设施层 的运行参数，并对所述光伏电站的运行参数进行跟踪，以及接收所述生产与运营层下发的目标功率曲 线指令，并根据所述目标功率曲线指令对功率指令进行调节，并对所述管理指令进行分配；所述生产 与运营层，用于根据所述光伏电站的运行参数和市场经营数据，建立本地数据库，并进行数据应用、 数据展示、光伏电站数字化协同生产运营和运行维护，以及生成所述目标功率曲线。
[0006]根据本专利技术实施例的光伏电站的控制系统，由设备及设施层、通讯及网络层、监控及调度层和生 产与运营层四个层构成，其中，设备及设施层包括光伏电站各边缘侧的信息
处理单元及配套设施，光 伏电站包含光伏系统和升压站，各边缘侧信息处理单元及配套设施与光伏系统的测控装置和升压站的 数据接口站连接，以获取光伏电站的运行参数；其中，光伏电站的运行参数包括光伏电站的实时运行 数据和状态信息；通讯及网络层通过建立两端三网，以将光伏电站的运行参数发送至监控及调度层， 以及将监控及调度层下发的调节分配后的功率指令和管理指令发送至光伏电站；监控及调度层用于接 收设备及设施层的运行参数，并对光伏电站的运行参数的跟踪，以及接收生产与运营层下发的目标功 率曲线指令，并根据目标功率曲线指令对功率指令进行调节，并对管理指令进行分配；生产与运营层， 用于根据光伏电站的运行参数和市场经营数据，建立本地数据库，并进行数据应用、数据展示、光伏 电站数字化协同生产运营和运行维护，以及生成目标功率曲线。由此，该系统是一种面向大型光伏电 站，容量达到1GW级别的光伏场站智慧控制系统，该专利技术专利区别于当前现有的任何光伏电站控制 系统或管理系统，其特点，一是一套成熟、可靠、适用度极高且融合一体的产品，同时可以模块化部 署(适用于大型基地光伏电站群)，可直接部署在任何场景的光伏电站环境中；二是大型光伏电站特 别是1GW级以上的光伏基地项目满足电网尤其是全景监控对功率快速响应的要求；三是控制系统和 管理系统融为一体设计、开发、部署，解决了信息流、管理流和控制流的数据贯通，各种智能装备、 智能传感、智能设备的配套系统亦与智慧管理数据联通，形成了一体化的管理系统；四是实现了各种 先进技术与光伏的融合，包括5G应用、云计算、无人机机巢，提供了一套融合各种先进技术、先进 成熟设备选型应用的成熟产品，该系统能够实现大型光伏电站运营的少人高效。
[0007]另外，本专利技术实施例提出的光伏电站的控制系统还可以具有如下附加的技术特征：
[0008]根据本专利技术的一个实施例，所述通讯及网络层通过建立两端三网，包括：采用云边协同控制技术， 建立所述边端信息处理单元和云端协调管控中心，用于实时接收数据；针对不同时间尺度、相应速度 和网络带宽要求，建立快速控制网、生产数据网和辅助管理网。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，所述光伏电站在各逆变器之间到各对应变压器之间，采用电力载波通 信方式；所述光伏电站在各所述测控装置之间，采用光纤通信方式；所述光伏电站采用5G通信、北 斗定位、无线AP通信方式，为管理区功能提供无线网络能力；根据区域划分隔离、网络边界保护、 终端安全防护、通信数据加密、集中审计管控策略手段，对通信及网络层进行等级保护。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，所述通讯及网络层根据数据通讯要求，建立三个相对独立的网络体系， 分别为：建立专用的快速控制的电网主动支撑网，以实现接入所述光伏电站的ms级快速控制；建立 生产数据网，用于对各设备进行转换协议、统一数据格式，并通过云边协同机制，在云端统计、分析、 诊断各数据，并将各所述设备的告警和诊断信息发送至快速控制网和辅助管理网，以为电网主动支撑 和各所述设备的运维检修提供数据支撑；建立辅助管理网，用于接入多源异构数据，所述多源异构数 据包括各感知传感器、火灾报警、气象预报、功率预测、视频监控的数据，并利用云边协同机制，将 各类报警联动、人脸识别、火灾烟雾视频流分析功能部署在云端，所述云端进行各信息汇总归集，并 根据各信息汇总归集的结果进行运维检修指令的分配。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，在满足电网电压支撑需求的情况下，通过所述光伏电站的控制系统中 各层的协调控制，对所述光伏电站的控制系统中的各电力电子器件的参
数进行调节。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，所述光伏电站与储能系统和煤电机组进行联合控制调整。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，所述通讯及网络层融合AGC、AVC、一次调频功能模块，以适应电 力系统电网功率、电压、频率响应的一体化控制，在所述光伏电站的控制系统的软件层面实现信息互 通，并依靠云边协同、快速网络使所述光伏电站具备主动适应电网功能，以接入所述光伏电站AGC、 AVC的ms级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光伏电站的控制系统，其特征在于，包括：设备及设施层、通讯及网络层、监控及调度层和生产与运营层；其中，所述设备及设施层包括光伏电站各边缘侧的信息处理单元及配套设施，所述光伏电站包含光伏系统和升压站，各所述边缘侧信息处理单元及配套设施与所述光伏系统的测控装置和所述升压站的数据接口站连接，以获取所述光伏电站的运行参数；其中，所述光伏电站的运行参数包括所述光伏电站的实时运行数据和状态信息；所述通讯及网络层通过建立两端三网，以将所述光伏电站的运行参数发送至所述监控及调度层，以及将所述监控及调度层下发的调节分配后的功率指令和管理指令发送至所述光伏电站；所述监控及调度层用于接收所述设备及设施层的运行参数，并对所述光伏电站的运行参数进行跟踪，以及接收所述生产与运营层下发的目标功率曲线指令，并根据所述目标功率曲线指令对功率指令进行调节，并对所述管理指令进行分配；所述生产与运营层，用于根据所述光伏电站的运行参数和市场经营数据，建立本地数据库，并进行数据应用、数据展示、光伏电站数字化协同生产运营和运行维护，以及生成所述目标功率曲线。2.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述通讯及网络层通过建立两端三网，包括：采用云边协同控制技术，建立所述边端信息处理单元和云端协调管控中心，用于实时接收数据；针对不同时间尺度、相应速度和网络带宽要求，建立快速控制网、生产数据网和辅助管理网。3.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，其中，所述光伏电站在各逆变器之间到各对应变压器之间，采用电力载波通信方式；所述光伏电站在各所述测控装置之间，采用光纤通信方式；所述光伏电站采用5G通信、北斗定位、无线AP通信方式，为管理区功能提供无线网络能力；根据区域划分隔离、网络边界保护、终端安全防护、通信数据加密、集中审计管控策略手段，对通信及网络层进行等级保护。4.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，所述通讯及网络层根据数据通讯要求，建立三个相对独立的网络体系，分别为：建立专用的快速控制的电网主动支撑网，以实现接入所述光伏电站的ms级快速控制；建立生产数据网，用于对各设备进行转换协议、统一数据格式，并通过云边协同机制，在云端统计、分析、诊断各数据，并将各所述设备的告警和诊断信息发送至快速控制网和辅助管理网，以为电网主动支撑和各所述设备的运维检修提供数据支撑；建立辅助管理网，用于接入多源异构数据，所述多源异构数据包括各感知传感器、火灾报警、气象预报、功率预测、视频监控的数据，并利用云边协同机制，将各类报警联动、人脸识别、火灾烟雾视频流分析功能部署在云端，所述云端进行各信息汇总归集，并根据各信息汇总归集的结果进行运维检修指令的分配。5.如权利要求1所述的光伏电站的控制系统，其特征在于，在满足电网电压支撑需求的
情况下，通过所述光伏电站的控制系统中各层的协调控制，对所述光伏电站的控制系统中的各电力电子器件的参数进行调节。...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁志宏，季明彬，魏江哲，是建新，陈忠，任献民，陈亮，冯建，
申请(专利权)人：华驰动能北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：