一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法技术方案

本发明专利技术公开了一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法，包括如下步骤：检测光伏直流母线电压，通过

【技术实现步骤摘要】
一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法


[0001]本专利技术属于光伏发电与光伏并网频率主动支撑控制领域，具体地，涉及一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法
。

技术介绍

[0002]由于传统化石能源储量日渐减少和燃烧带来的环境问题日益凸显，人们迫切需要发展清洁无污染的新能源发电技术，我国的电力系统也正在投入越来越多的新能源发电机，其中，光伏发电因为技术成熟且成本低廉的特性，使其不仅满足了用户的用电需求，还克服了化石能源的缺陷
。
然而，新能源发电占比升高会使得光伏发电系统在运行中表现出低阻尼特性，容易使并网系统缺乏调频能力
。
当发电机侧和负荷功率平衡被破坏而出现功率缺额的现象时，这种功率缺额现象会导致系统频率发生波动，若无法调频，会影响系统稳定性
。
[0003]为使光伏发电机组具备参与一次调频的能力，国内外学者将重点放在对新能源并网换流器控制策略的改造上
。
由于光伏机组不含旋转元件，系统缺乏惯性，只能利用减载控制或配备储能方式下的有功备用提供频率调节能力
。
本专利技术选择了减载控制的策略
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法，利用减载控制使光伏发电系统自身具备可参与调频的有功功率并结合
VSG
控制
。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法，包含以下步骤：
[0007]步骤
S1，光伏阵列依次经
Boost
升压电路和
LC
型三电平逆变器后并入电网，检测升压后直流母线电压
U
dc
；
[0008]步骤
S2，通过减载控制单元预留能够参与调频的有功功率，通过功率追踪单元改变
Boost
升压电路占空比，使光伏发电系统工作在减载后的功率点附近，保证光伏发电系统留有足够的有功功率；
[0009]步骤
S3，无功环单元需要读取电网侧
PCC
处的电压电流参数，计算无功功率；有功环单元读取升压后的直流母线电压并和电网侧无功功率一起作为基准值送入
VSG
，经过虚拟阻抗及压电流双闭环单元调制后改变逆变器的占空比，使并网系统也能参与调频并保持系统稳定
。
[0010]进一步的，所述步骤
S1具体包括：
[0011]S
1.1
、
建立光伏发电系统前级
Boost
升压电路模型；
[0012]S
1.2
、
建立光伏发电系统后级
LC
型并网逆变器模型
。
[0013]进一步的，所述步骤
S
1.1
具体为：
[0014]S
1.1.1
、
对于
Boost
电路的输入输出电压，即光伏电源
U
pv
和直流母线电压
U
dc
有以下
关系：
[0015][0016]式中，
d
为占空比；
[0017]S
1.1.2
、
直流电流经过
LC
型逆变器后输出逆变器侧三相电压和电流
u
1abc
和
i
1abc
在
PCC
处可以获得网侧三相电压电流数据
u
abc
和
i
2abc
，其关系为：
[0018][0019]式中
L
为滤波器电感，
L
g
为电网等效电感，
C
为滤波器电容，
u
c
‑
abc
为滤波器电容三相电压，
e
abc
为三相电网电压，
U
NN
’
为滤波电容中性点和电网中性点间的电压
。
[0020]进一步的，所述步骤
S2具体为：
[0021]S
2.1
、MPPT
单元接收采样得来的光伏电源电压
U
pv
和电流
I
pv
，得出最大功率点
P
max
后，输入到减载控制单元中，在减载控制下，输出光伏输出功率
P
o
：
[0022]P
o
＝
P
max
×
(1
‑
δ
)
[0023]式中
δ
为光伏的减载率；
[0024]S
2.2
、
下垂控制单元使系统根据电网频率的改变
(f
n
‑
f)
量调整输出功率，得到输出功率的改变量
△
P
的表达式为：
[0025]Δ
P
＝
K
×
(f
n
‑
f)
[0026]式中
K
为下垂系数，
(f
n
‑
f)
为系统频率偏差；
[0027]S
2.3
、
功率追踪单元接收光伏电源
U
pv
和电压参考量
U
ref
并输出占空比
d
来调整
Boost
电路，使系统工作在减载后的功率点附近
。
[0028]进一步的，所述步骤
S3具体为：
[0029]S
3.1
、
通过读取网侧电压电流
u
abc
和
i
2abc
并转换至
αβ
坐标系下：
[0030][0031][0032]S
3.2
、
计算网侧有功和无功功率
P
e
和
Q
e
：
[0033]P
e
＝
U
α
I2α
+U
β
I2β
[0034]Q
e
＝
U
β
I2α
‑
U
α
I2β
[0035]S
3.3
、
对于有功环单元，从直流母线侧读取直流母线电压
U
dc
，与直流母线电压参考值一起输入
PI
控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法，其特征在于：包含以下步骤：步骤
S1，光伏阵列依次经
Boost
升压电路和
LC
型三电平逆变器后并入电网，检测升压后直流母线电压
U
dc
；步骤
S2，通过减载控制单元预留能够参与调频的有功功率，通过功率追踪单元改变
Boost
升压电路占空比，使光伏发电系统工作在减载后的功率点附近，保证光伏发电系统留有足够的有功功率；步骤
S3，无功环单元需要读取电网侧
PCC
处的电压电流参数，计算无功功率；有功环单元读取升压后的直流母线电压并和电网侧无功功率一起作为基准值送入
VSG
，经过虚拟阻抗及压电流双闭环单元调制后改变逆变器的占空比，使并网系统也能参与调频并保持系统稳定
。2.
根据权利要求1所述的一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法，其特征在于，所述步骤
S1具体包括：
S
1.1
、
建立光伏发电系统前级
Boost
升压电路模型；
S
1.2
、
建立光伏发电系统后级
LC
型并网逆变器模型
。3.
根据权利要求2所述的一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法，其特征在于，所述步骤
S
1.1
具体为：
S
1.1.1
、
对于
Boost
电路的输入输出电压，即光伏电源
U
pv
和直流母线电压
U
dc
有以下关系：式中，
d
为占空比；
S
1.1.2
、
直流电流经过
LC
型逆变器后输出逆变器侧三相电压和电流
u
1abc
和
i
1abc
在
PCC
处可以获得网侧三相电压电流数据
u
abc
和
i
2abc
，其关系为：式中
L
为滤波器电感，
L
g
为电网等效电感，
C
为滤波器电容，
u
c
‑
abc
为滤波器电容三相电压，
e
abc
为三相电网电压，
U
NN
’
为滤波电容中性点和电网中性点间的电压
。4.
根据权利要求1所述的一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法，其特征在于，所述步骤
S2具体为：
S
2.1
、MPPT
单元接收采样得来的光伏电源电压
U
pv
和电流
I
pv
，得出最大功率点
P
max
后，输入到减载控制单元中，在减载控制下，输出光伏输出功率
P
o
：
P
o
＝
P
max
×
(1
‑
δ
)
式中
δ
为光伏的减载率；
S
2.2
、
下垂控制单元使系统根据电网频率的改变
(f
n
‑
f)
量调整输出功率，得到输出功率的改变量
△
P
的表达式为：
Δ
P
＝
K
×
(f
n
‑
f)
式中
K
为下垂系数，
(f
n
‑
f)
为系统频率偏差；
S
2.3
、
功率追踪单元接收光伏电源
U
pv
和电压参考量
U
ref
并输出占空比
d
来调整
Boost
电路，使系统工作在减载后的功率点附近
。5.
根据权利要求1所述的一种两级式光伏并网发电系统参与电网调频支撑的方法，其特征在于，所述步骤
S3具体为：
S
3.1
、
通过读取网侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：柏晶晶，袁源，包继，王泓法，郑杨，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司盐城供电分公司，
类型：发明
国别省市：