基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑控制方法及控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑控制方法及控制系统。本发明专利技术克服传统功率储备控制需要估计最大可用功率方面的局限性，结合光伏模块在最大功率点右侧的运行特征，提出了自适应功率储备

【技术实现步骤摘要】
基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑控制方法及控制系统


[0001]本专利技术属于分布式光伏变流器控制
，涉及一种基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法及控制系统。本专利技术可基于本地量测对分布式光伏实时出力定量研判。

技术介绍

[0002]随着光伏发电技术的日趋成熟，光伏发电成本进一步下探，高比例分布式光伏接入后，系统的转动惯量降低、调频能力受限，受到功率扰动后，低惯量电力系统频率波动更大，一旦到达频率最低点将触发低频减载，危害电力系统安全运行。因此，为了维持低惯量电力系统的频率稳定，新的电网标准要求通过逆变器并网的新能源机组具有一定的频率支撑能力。
[0003]光伏直接参与频率支撑一般需要预先储备部分功率，通过偏离最大功率点运行以获得一定功率可调裕量。在功率可调裕量内，变流器根据母线频率自适应调整光伏出力。用功率储备的光伏进行主动支撑频率时，其当前最大可用功率P
MAP
的获取十分关键，现有技术需要根据P
MAP
和功率储备量制定当前的光伏出力指令。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法，其利用分布式光伏自身的出力特性，设计了光伏功率储备特征量可量化表征分布式光伏的当前出力状态和功率储备率，从而无需获取P
MAP
。然后，提出基于特征量X下垂的频率主动支撑控制，多机分布式光伏可根据频率变化自适应调整其特征量X，进而等比例调控其储备功率以主动支撑频率。
[0005]为此，本专利技术采用的技术方案为：
[0006]基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法，所述分布式光伏通过DC
‑
DC变流器接入电网，其中DC
‑
DC变流器用于调节光伏阵列的出力；所述基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法包括如下步骤：
[0007](1)实时采样获得分布式光伏当前循环的输出电流I
pv,a
、输出端口的直流电压U
pv,a
和并网点的频率f；
[0008](2)基于步骤(1)采样获得的数据计算当前循环的功率储备系数X和功率储备系数参考值X
ref
：
[0009][0010]X
ref
＝
‑
1+m(f
min
‑
f)
[0011]式中，dI
pv
、dU
pv
分别表示分布式光伏当前循环的输出电流、输出端口的直流电压
相较DC
‑
DC变流器上一循环的输出电流、输出端口的直流电压的变化量；f
min
表示电网正常运行时频率的下限；m代表频率
‑
功率的下垂系数，设计下垂系数m为功率储备系数和系统正常运行的频率范围之比；
[0012](3)依据功率储备系数X和功率储备系数参考值X
ref
的关系产生当前循环的输出端口的直流电压参考值U
pvref
：当X＜X
ref
时，U
pvref
应当减少，当X＞X
ref
时，U
pvref
应当增加，当X＝X
ref
时，U
pvref
保持不变。
[0013](4)步骤(3)获得的当前循环的输出端口的直流电压参考值U
pvref
经光伏电压控制的PI环节得到电流参考，加入到电流环后得到占空比，进而通过PWM调制控制DC
‑
DC变流器开关管，完成当前循环的频率主动支撑。
[0014]本专利技术提出一种基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法，根据并网点测量的频率决定光伏发出的实际功率占最大可用功率的比例，并且实现了不同光伏根据下垂曲线均匀分担功率削减，从而降低由源、荷功率波动引起的频率波动。
[0015]进一步地，所述分布式光伏还通过DC
‑
AC逆变器接入电网，其中，DC
‑
DC变流器为PV侧，DC
‑
AC逆变器为电网侧；所述DC
‑
AC逆变器采用直流链路电容电压控制模块通过电压电流双闭环控制保持直流链路电容C
dc
上的电压U
dc
恒定，实现功率从直流环节到交流环节的输送。
[0016]进一步地，所述基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法还包括通过锁相环确定并网点电压的角度，保持DC
‑
AC逆变器与电网的同步。
[0017]进一步地，所述步骤(3)中，若当前的功率储备系数X与X
ref
的差值超过一定范围，则采用最大步长D
max
进行跟踪，反之则采用最小步长D
min
进行跟踪。
[0018]进一步地，所述基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法还包括依据电网的频率支撑情况决定分布式光伏是否参与频率主动支撑，若当前电网的频率支撑情况不需要分布式光伏参与，则决定光伏运行于最大功率点跟踪模式，此时X
ref
＝
‑
1保持不变。
[0019]本专利技术提供的基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑控制系统，其包括：
[0020]DC
‑
DC变流器，用于调节光伏阵列的出力；
[0021]频率主动支撑控制模块：用于基于采样获得的数据计算当前循环的功率储备系数X和功率储备系数参考值X
ref
：
[0022][0023]X
ref
＝
‑
1+m(f
min
‑
f)
[0024]式中，dI
pv
、dU
pv
分别表示分布式光伏当前循环的输出电流、输出端口的直流电压相较分布式光伏上一循环的输出电流、输出端口的直流电压的变化量；f
min
表示电网正常运行时频率的下限；m代表频率
‑
功率的下垂系数，设计下垂系数m为功率储备系数和系统正常运行的频率范围之比；
[0025]依据功率储备系数X和功率储备系数参考值X
ref
的关系产生当前循环的输出端口的直流电压参考值U
pvref
：当X＜X
ref
时，U
pvref
应当减少，当X＞X
ref
时，U
pvref
应当增加，当X＝
X
ref
时，U
pvref
保持不变。
[0026]光伏阵列电压控制模块，通过电压电流双闭环控制将光伏阵列的电压调整为当前循环的输出端口的直流电压参考值U
pvrrf...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法，所述分布式光伏通过DC
‑
DC变流器接入电网，其中DC
‑
DC变流器用于调节分布式光伏的出力；其特征在于，所述基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法包括如下步骤：(1)实时采样获得分布式光伏当前循环的输出电流I
pv,a
、输出端口的直流电压U
pv,a
和并网点的频率f；(2)基于步骤(1)采样获得的数据计算当前循环的功率储备系数X和功率储备系数参考值X
ref
：X
ref
＝
‑
1+m(f
min
‑
F)式中，d
pv
、dU
pv
分别表示分布式光伏当前循环的输出电流、输出端口的直流电压相较分布式光伏上一循环的输出电流、输出端口的直流电压的变化量；f
min
表示电网正常运行时频率的下限；m代表频率
‑
功率的下垂系数，设计下垂系数m为功率储备系数和系统正常运行的频率范围之比；(3)依据功率储备系数X和功率储备系数参考值X
ref
的关系产生当前循环的输出端口的直流电压参考值U
pvref
：当X＜X
ref
时，U
pvref
应当减少，当X＞X
ref
时，U
pvref
应当增加，当X＝X
ref
时，U
pvref
保持不变；(4)步骤(3)获得的当前循环的输出端口的直流电压参考值U
pvref
经光伏电压控制的PI环节得到电流参考，加入到电流环后得到占空比，进而通过PWM调制控制DC
‑
DC变流器开关管，完成当前循环的频率主动支撑。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分布式光伏还通过DC
‑
AC逆变器接入电网，其中，DC
‑
DC变流器为PV侧，DC
‑
AC逆变器为电网侧；所述DC
‑
AC逆变器采用直流链路电容电压控制模块通过电压电流双闭环控制保持直流链路电容C
dc
上的电压U
dc
恒定，实现功率从直流环节到交流环节的输送。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法还包括通过锁相环确定并网点电压的角度，保持DC
‑
AC逆变器与电网的同步。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，若当前的功率储备系数X与X
ref
的差值超过阈值，则采用最大步长D
max
进行跟踪，反之则采用最小步长D
min
进行跟踪。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于自适应功率储备的分布式光伏参与频率主动支撑方法还包括依据电网的频率支撑情况决定分布式光伏是否参与频率主动支撑，若当前电网的频率支撑情况不需要分布式光伏参与，则决定光伏运行于最大功率点跟踪模式，此时X
ref...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱重希，徐宏，顾雷春，花志伟，李鑫，冯启帆，夏杨红，
申请(专利权)人：桐乡市电力工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：