一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法和系统，所述方法包括：获取光伏电站并网点电压的实时值和上、下限值以及光伏逆变器和SVG无功的实时值、可调上限和可调下限，并根据获取的数据计算光伏电站总的无功缺额以及光伏电站、SVG的无功增减裕度总和；基于计算结果执行无功协调控制策略，将光伏电站并网点电压调节至预设正常范围；执行无功协调控制策略时，SVG、光伏电站中集群参与无功协调控制的时序基于容量大小、参与调节的时间间隔、故障信息确定；根据当前光伏电站并网点电压水平，以电压上下限中位值为目标进行电压优化和时序递进控制。可实现大型光伏电站向上兼容的电压协调控制。上兼容的电压协调控制。上兼容的电压协调控制。

【技术实现步骤摘要】
一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法和系统


[0001]本专利技术属于电网新能源场站无功电压优化控制领域，涉及一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法和系统。

技术介绍

[0002]在新型电力系统背景下，越来越多的新能源参与到电网调压的过程中来。大型光伏电站进行日常电压支撑已近常态，然而目前各新能源厂家的控制方案各具特色、形式各异，在应对各种复杂工况时表现差强人意。调节不到位，深度不够、精度不够或策略协调不好都会为电网埋下隐患。有文献分析表明，当光伏发电渗透率高于30％时，其调压能力将大大提升，可取代电容器的作用，大型光伏电站的调压水平将再升一个档次；其调压能力不应停留在满足自身的电压水平和响应调度的层次上，还应具备一定范围内的自适应调控能力，只有这样，无论在电网安全方面还是维持节点电压水平上都能再提升一个层次。
[0003]为解决光伏并网和电力系统安全运行的问题，目前已形成了框架式的规范和相关的标准，专家学者也在功率控制和无功调压方面做了大量研究，虽取得了一定成效，但在电力电子设备成倍剧增的背景下，也将越来越难以适应网源的快速发展；电压的波动、越限问题更加频繁，在大规模新能源场景下电压长期偏高及日波幅增大的问题更加常见；大多研究都集中在光伏电站内部的无功调压控制范围内，在包括光伏电站的向上兼容的无功电压控制目前较为少见。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法和系统。
[0005]本专利技术采用如下的技术方案。
[0006]一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1、获取光伏电站并网点电压的实时值和上、下限值以及光伏逆变器和SVG无功的实时值、可调上限和可调下限，并根据获取的数据计算光伏电站总的无功缺额以及光伏电站、SVG的无功增减裕度总和；
[0008]步骤2、基于光伏电站总的无功缺额以及光伏电站、SVG的无功增减裕度总和执行无功协调控制策略，将光伏电站并网点电压调节至预设正常范围；
[0009]其中，执行无功协调控制策略时，SVG、光伏电站中集群参与无功协调控制的时序基于容量大小、参与调节的时间间隔、故障信息确定；
[0010]步骤3、电压调节至预设正常范围之后，根据当前光伏电站并网点电压水平，以电压上下限中位值为目标进行电压优化和时序递进控制。
[0011]优选地，步骤1中，光伏电站总的无功缺额计算公式为：
[0012][0013]式中，ΔQ
up
、ΔQ
dn
分别为光伏电站增无功、减无功时的总无功缺额；
[0014]U
r
、U
up
和U
dn
分别为光伏电站接入电网的公共连接点PCC电压的实时值和上、下限值；
[0015]S为光伏电站、SVG和静止无功补偿器对PCC电压的灵敏度。
[0016]优选地，步骤1中，光伏电站、SVG的无功增减裕度总和的计算公式为：
[0017][0018]式中，分别为无功增、减裕度总和，表示无功输出能力；
[0019]Q
Xi_r
、Q
Xi_max
、Q
Xi_min
分别为第i台光伏逆变器或SVG无功的实时值、可调上限和可调下限；
[0020]N为光伏逆变器或SVG的台数；
[0021]下标X取G或SVG，分别代表光伏电站或SVG。
[0022]优选地，步骤2中，无功协调控制的策略为：基于光伏电站总的无功缺额以及光伏电站、SVG的无功增减裕度总和以及预设正常范围阈值判断如下内容并确定相应的光伏电站、SVG的无功增减量和投入静止无功补偿器容量以进行无功协调控制：是否增减无功、SVG当前输出是否非负/非正、光伏电站单独调节是否满足调压要求/SVG置零后和光伏电站一起调节是否能满足调压要求、光伏电站和SVG保持最大无功出力一起调节是否能满足调压要求、能否找到满足调压条件的静止无功补偿器，其中，确定无功增减量后SVG、光伏电站中集群参与无功协调控制的时序基于容量大小、参与调节的时间间隔、故障信息确定。
[0023]优选地，步骤2中，无功协调控制的策略具体为：
[0024]a)判断是否增减无功：根据当前光伏电站并网点电压水平，若当前光伏电站并网点电压低于预设正常范围的下阈值，则为需要增无功，转为b)继续执行；若当前光伏电站并网点电压高于预设正常范围的上阈值，则为需要减无功转为c)继续执行；
[0025]b)增无功，判断SVG当前输出是否非负：根据SVG输出值判断当前处于发出无功状态还是吸收无功状态进而执行对应策略；若SVG输出非负，则转为d)继续执行；若SVG输出为负，则转为e)继续执行；
[0026]c)减无功，判断SVG当前输出是否非正：根据SVG输出值判断当前处于发出无功状态还是吸收无功状态进而执行对应策略；若SVG输出非正，则转为f)继续执行；若SVG输出为正，则转为g)继续执行；
[0027]d)SVG输出非负，判断光伏电站单独调节是否能满足要求：将光伏电站的无功输出能力与总无功缺额ΔQ
up
比较进行判断；若则光伏电站单独调节即可满足要求，此时，光伏电站无功增量为：ΔQ
G
＝ΔQ
up
，SVG无功出力ΔQ
SVG
保持不变，本次调节结
束，进入轮回检测状态；若则光伏电站和SVG均须参与调节，此时，转到h)继续执行；
[0028]e)SVG输出为负，判断将SVG升至0后，剩下无功缺额光伏电站是否能补齐：将SVG当前无功值绝对值|Q
SVG_r
|、光伏当前无功增裕度与总无功缺额ΔQ
up
比较进行判断；若则可以满足，此时，SVG无功增量为：ΔQ
SVG
＝|Q
SVG_r
|，光伏电站无功增量为：ΔQ
G
＝ΔQ
up
‑
|Q
SVG_r
|，本次调节结束，进入轮回检测状态；若则不能满足，此时转到h)继续执行；
[0029]f)若SVG输出非正，判断光伏电站单独调节是否能满足需求：将光伏电站的无功输出能力与无功缺额ΔQ
dn
比较进行判断；若则光伏电站单独调节即可满足要求，此时，光伏电站无功减少量为：ΔQ
G
＝ΔQ
dn
，SVG无功出力ΔQ
SVG
保持不变，本次调节结束，进入轮回检测状态；若则光伏电站和SVG均须参与调节，此时，转到i)继续执行；
[0030]g)若SVG输出正，判断将SVG降至0后，剩下无功缺额光伏电站是否能补齐：将SVG当前值绝对值|Q
SVG_r
|、光伏当前裕度之和与总无功缺额ΔQ
dn
比较进行判断；若则可以满足，此时，SVG无功减少量为：Δ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1、获取光伏电站并网点电压的实时值和上、下限值以及光伏逆变器和SVG无功的实时值、可调上限和可调下限，并根据获取的数据计算光伏电站总的无功缺额以及光伏电站、SVG的无功增减裕度总和；步骤2、基于光伏电站总的无功缺额以及光伏电站、SVG的无功增减裕度总和执行无功协调控制策略，将光伏电站并网点电压调节至预设正常范围；其中，执行无功协调控制策略时，SVG、光伏电站中集群参与无功协调控制的时序基于容量大小、参与调节的时间间隔、故障信息确定；步骤3、电压调节至预设正常范围之后，根据当前光伏电站并网点电压水平，以电压上下限中位值为目标进行电压优化和时序递进控制。2.根据权利要求1所述的一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法，其特征在于：步骤1中，光伏电站总的无功缺额计算公式为：式中，ΔQ
up
、ΔQ
dn
分别为光伏电站增无功、减无功时的总无功缺额；U
r
、U
up
和U
dn
分别为光伏电站接入电网的公共连接点PCC电压的实时值和上、下限值；S为光伏电站、SVG和静止无功补偿器对PCC电压的灵敏度。3.根据权利要求1所述的一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法，其特征在于：步骤1中，光伏电站、SVG的无功增减裕度总和的计算公式为：式中，分别为无功增、减裕度总和，表示无功输出能力；Q
Xi_r
、Q
Xi_max
、Q
Xi_min
分别为第i台光伏逆变器或SVG无功的实时值、可调上限和可调下限；N为光伏逆变器或SVG的台数；下标X取G或SVG，分别代表光伏电站或SVG。4.根据权利要求1所述的一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法，其特征在于：步骤2中，无功协调控制的策略为：基于光伏电站总的无功缺额以及光伏电站、SVG的无功增减裕度总和以及预设正常范围阈值判断如下内容并确定相应的光伏电站、SVG的无功增减量和投入静止无功补偿器容量以进行无功协调控制：是否增减无功、SVG当前输出是否非负/非正、光伏电站单独调节是否满足调压要求/SVG置零后和光伏电站一起调节是否能
满足调压要求、光伏电站和SVG保持最大无功出力一起调节是否能满足调压要求、能否找到满足调压条件的静止无功补偿器，其中，确定无功增减量后SVG、光伏电站中集群参与无功协调控制的时序基于容量大小、参与调节的时间间隔、故障信息确定。5.根据权利要求1或4所述的一种大型光伏电站向上兼容的电压协调控制方法，其特征在于：步骤2中，无功协调控制的策略具体为：a)判断是否增减无功：根据当前光伏电站并网点电压水平，若当前光伏电站并网点电压低于预设正常范围的下阈值，则为需要增无功，转为b)继续执行；若当前光伏电站并网点电压高于预设正常范围的上阈值，则为需要减无功转为c)继续执行；b)增无功，判断SVG当前输出是否非负：根据SVG输出值判断当前处于发出无功状态还是吸收无功状态进而执行对应策略；若SVG输出非负，则转为d)继续执行；若SVG输出为负，则转为e)继续执行；c)减无功，判断SVG当前输出是否非正：根据SVG输出值判断当前处于发出无功状态还是吸收无功状态进而执行对应策略；若SVG输出非正，则转为f)继续执行；若SVG输出为正，则转为g)继续执行；d)SVG输出非负，判断光伏电站单独调节是否能满足要求：将光伏电站的无功输出能力与总无功缺额ΔQ
up
比较进行判断；若则光伏电站单独调节即可满足要求，此时，光伏电站无功增量为：ΔQ
G
＝ΔQ
up
，SVG无功出力ΔQ
SVG
保持不变，本次调节结束，进入轮回检测状态；若则光伏电站和SVG均须参与调节，此时，转到h)继续执行；e)SVG输出为负，判断将SVG升至0后，剩下无功缺额光伏电站是否能补齐：将SVG当前无功值绝对值|Q
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|、光伏当前无功增裕度Q
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与总无功缺额ΔQ
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比较进行判断；若则可以满足，此时，SVG无功增量为：ΔQ
SVG
＝|Q
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|，光伏电站无功增量为：ΔQ
G
＝ΔQ
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‑
|Q
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|，本次调节结束，进入轮回检测状态；若则不能满足，此时转到h)继续执行；f)若SVG输出非正，判断光伏电站单独调节是否能满足需求：将光伏电站的无功输出能力与无功缺额ΔQ
dn
比较进行判断；若则光伏电站单独调节即可满足要求，此时，光伏电站无功减少量为：ΔQ
G
＝ΔQ
dn
，SVG无功出力ΔQ
SVG
保持不变，本次调节结束，进入轮回检测状态；若则光伏电站和SVG均须参与调节，此时，转到i)继续执行；g)若SVG输出正，判断将SVG降至0后，剩下无功缺额光伏电站是否能补齐：将SVG当前值绝对值|Q
SVG_r
|、光伏当前裕度之和与总无功缺额ΔQ
dn
比较进行判断；若则可以满足，此时，SVG无功减少量为：ΔQ
SVG
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|，光伏电站无功减少量为：ΔQ
G
＝ΔQ
dn
‑
|Q
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|，本次调节结束，进入轮回检测状态；若则不能满足，此时转到i)继续执行；h)判断光伏电站和SVG保持最大无功出力一起调节是否能满足调压要求：将光伏电站无功输出裕度SVG裕度之和与无功缺额ΔQ
up
比较进行判断；若
则可以满足，此时，光伏电站无功增量为：SVG无功增量为：本次调节结束，进入轮回检测状态；若则判断能否找到满足调压条件的静止无功补偿器并确定投入的静止无功补偿器，根据投入的静止无功补偿器容量更新总无功缺额，返回a)，直到电压回归正常范围内；i)判断光伏电站和SVG保持最大无功出力一起调节是否能满足调压要求：将光伏电站无功输出裕度裕度之和与无功缺额ΔQ
dn
比较进行判断；若则可以满足，此时，光伏电站无功增量为：SVG无功增量为：本次调节结束，进入轮回检测状态；若则判断能否找到满足调压条件的静止无功补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓煜，金巧，贾耀坤，张登旭，熊枫，李巍威，杨婧颖，杨曙光，张焰明，肖代波，梁雅孜，熊一帆，冷爽，何舟，郭厚霖，黄永清，时伯年，孙刚，胡实，李玮，
申请(专利权)人：国家电网有限公司北京四方继保工程技术有限公司北京四方继保自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：