一种分布式光伏发电区域集成控制方法技术

一种分布式光伏发电区域集成控制方法，采用的集成控制系统包括光伏电池阵列、分布式逆变控制系统、传感网络、区域内电气控制系统、区域集控中心系统和电力调度控制中心，光伏电池阵列将光伏能转换为直流电能；分布式逆变控制系统用于光伏电池阵列控制与直流逆变；传感网络和区域内电气控制系统用于区域内各电气设备监测与控制、保障电气设施安全；区域集控中心系统管理区域内发电运行与集中并网；电力调度控制中心用于区域状态的监控与电力调度。本发明专利技术能将一定区域内小功率、分布式光伏发电装置互联集中管理并网，并能接受电力调度中心的调度，实现了光伏电力的灵活高效可靠的利用形式、光伏发电系统的参数远程测控方法以及电力调度方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分布式光伏发电并网系统及其检测与控制领域，尤其是涉及分布式光伏发电区域集成并网的控制方法和分布式电力调度策略。
技术介绍
随着经济的发展，能源短缺是全世界各个国家都面临的问题。同时作为最重要的可利用的石化能源物质如煤炭、石油、天然气等正面临着枯竭的危险，能源短缺问题正变得越来越严重，并影响到人们的生活水平。另一方面，石化能源所带来的环境污染、气候变暖等问题已无法忽视，影响了可持续发展、节能环保理念的发展与推广，正越来越受到人们的关注。在众多的新型能源中，太阳能具有清洁无污染、安全可靠、制约少、用之不尽取之不竭、可持续利用等优点，从而具有不可比拟的优势。分布式发电可以电力就地消纳，节省输变电投资和运行费用，减少集中输电的线路损耗；而且与大电网供电互为补充，减少电网容量，改善电网峰谷性能，提高供电可靠性。但是光伏发电本身具有不同于常规电源的随机性和间歇性的特点，其并网运行对电网的电能质量和安全稳定运行构成一定的威胁。一方面，光伏功率的注入改变了局部电网的潮流分布，对局部电网的电压质量和稳定性有很大影响，限制了光伏发电接入系统的方式和规模。另一方面，光伏发电的原动力可控性不强，是否处于发电状态以及出功的大小受限于天气状况和光伏系统的性能。从电网的角度看，并网运行的光伏发电相当于一个具有随机性的扰动源，随时可能对电网的可靠运行造成影响。因此，上述光伏发电系统由于电能质量、不稳定性、孤岛效应等导致的电网运行及安全问题将极大限制我国小规模分布式光伏发电系统的大规模推广和应用。中国的分布式光伏发电还未进入推广阶段，目前的示范项目工程仍以大容量的光伏电站的建设为主。除了大光伏电站外，“金太阳示范工程”具有分布式光伏发电的优点，但由于技术原因，其电力主要以就地消纳为主，其控制中心只能监测分布式电站参数，无法控制更无法进行电力调度。在以德国、日本为代表的太阳能发电发达国家中，普遍以独栋建筑物为分布式光伏发电单元并网，取得了较好的应用。但现有的这种分布式光伏发电并网方式在具体实施应用过程中，存在这许多缺陷1)每个分布式光伏发电单元独立成为一个系统，其单元规模较小，数量太多，成本高不经济。2)分布式光伏单元规模小，为不同业主所拥有，电能质量管理不方便，也不便于电网定期维护，存在安全隐患。3)由于规模小，数量多，无法进行电力统一调度，为现有电网的电力调度来巨大负担，且存在孤岛运行的危险。4)独立分散，电网接入点众多，智能仪表安装复杂，参数检测成本高，为智能电网的推广带来负担。综上所述，现有的分布式光伏发电并网方式与控制方法不能满足电力调度的需3求，而且不经济实用，不具备大规模推广的技术基础。
技术实现思路
为了克服现有的分布式光伏发电并网方式与控制方法稳定性较差、不能集中并网监控、维护性较差的不足，满足电力调度的需求，本专利技术提供一种提高分布式光伏发电系统稳定性、集中并网、集中监控调度、增强维护性的分布式光伏发电区域集成控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是，采用的集成控制系统包括光伏电池阵列、分布式逆变控制系统、传感网络、区域内电气控制系统、区域集控中心系统和电力调度控制中心，所述光伏电池阵列与分布式逆变控制系统连接，分布式逆变控制系统与区域集控中心系统连接，所述传感网络分别与光伏电池阵列、分布式逆变控制系统、区域集控中心系统连接，所述区域内电气控制系统分别与分布式逆变控制系统、区域集控中心系统连接， 所述区域集控中心系统与市电网连接，区域集控中心系统与电力调度控制中心连接；分布式光伏发电区域集成控制方法将小功率、分布式光伏电池阵列互联集中并网，并接受当地电力调度控制中心的控制，具体过程为所述光伏电池阵列所转化的直流电能经汇流后分别接入各自对应的分布式逆变控制系统中，分布式逆变系统将直流电能逆变为380伏特的工频交流电能，分布式逆变系统输出的380伏特工频交流电能由区域集控中心系统并联后集中在同一个节点并网。作为优选的一种方案所述区域集控中心系统根据区域内分布式光伏电源的状态模型和区域内负载特性匹配，并结合传感网络的信号参数调整并控制各个分布式光伏电源的工作状态。进一步，所述区域集控中心系统与电力调度控制中心通信，上报区域内光伏发电工作状态与环境参数，同时接收电力调度中心的调度命令，执行其停止、调整、启动发电操作。再进一步，所述传感网络由传感器网络与数据融合模块组成，包括温度传感器组、 光照辐射度传感器组、霍尔电流传感器组、霍尔电压传感器组、频率传感器组和热像漏电流传感器组，所述温度传感器组、光照辐射度传感器组布置与所述光伏电池阵列现场，所述霍尔电流传感器组、霍尔电压传感器组、频率传感器组和热像漏电流传感器组布置于所述分布式逆变控制中；所述数据融合模块采集每个传感器模块数据并通过安培定律、维恩位移黑体辐射定律计算出功率、功率因素、有功与无功功率、温度，并采用定量权数归一化算法对数据进行处理并发出紧急针对现场命令。更进一步，所述定量权数归一算法将功率变化偏移量、频率变化偏移量、电压变化偏移量、电流变化偏移量、温度变化偏移量进行加权，然后归一化为W 1]区间的紧急程度，当归一化紧急程度大于既定阈值矢量时，即为对应的危险状况，将发出对应的紧急针对现场命令。进一步，所述分布式逆变系统采用自适应模糊神经推理(adaptive neuro-fuzzyinference,ANFI)算法根据光伏电池的I_V、P_V特性曲线与温度、太阳辐射度等工作环境参数的关系特性，对光伏电池阵列的最大功率点(Maximum PowerPoint,MPP)进行跟踪，并通过双BOOST-BUCK控制电路实时调节控制光伏电池阵列的最佳工作电压，使其输出功率始终最大化。进一步，所述自适应模糊神经推理算法基于自适应神经网络的模糊推理系统，采用Sugeno模糊模型的五层ANFI神经网络结构，由当前电压、电流、功率、温度、太阳辐射度等参数组成输入向量u (V，I，P，T，R)，输出f (u)为最大功率点的最佳工作电压。本专利技术的技术构思为将多层分布式微网的控制方法、通信技术以及电力调度策略引入到太阳能光伏发电并网系统中，将一定区域范围内的小功率、分布式光伏发电装置利用网络通讯技术加以互联并进行集中并网与调度控制，可与现有集中电力供电系统结合形成一个整体的高效灵活电力系统，提高整个供电系统的稳定性、可靠性和电力质量。由光伏电池阵列、分布式逆变控制系统、传感网络、区域内电气控制系统、区域集控中心系统、电力调度控制中心等主要部分组成，采用优化的控制方法，如附图3所示，将一定区域范围内的小功率、分布式光伏发电装置互联集中并网，并可接受当地电力的调度控制。其中光伏电池阵列为太阳能转换电能装置，因地制宜布置在区域内的多栋建筑物顶端，光伏电池阵列所转化的直流电能经汇流后分别接入各自对应的分布式逆变控制系统中。分布式逆变系统一方面将直流电能逆变为380伏特的工频交流电能，另一方面对光伏电池阵列的最大功率点进行跟踪控制，实时调节光伏电池阵列的工作电压，使其输出功率始终最大化。分布式逆变系统输出的380伏特工频交流电能由区域集控中心系统并联后集中在同一个节点并网。此外，区域集控中心根据区域内分布式光伏发电电源的状态模型和传感网络的信号参数，调整并控制各个分布式本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种分布式光伏发电区域集成控制方法，其特征在于：所采用的集成控制系统包括光伏电池阵列、分布式逆变控制系统、传感网络、区域内电气控制系统、区域集控中心系统和电力调度控制中心，所述光伏电池阵列与分布式逆变控制系统连接，分布式逆变控制系统与区域集控中心系统连接，所述传感网络分别与光伏电池阵列、分布式逆变控制系统、区域集控中心系统连接，所述区域内电气控制系统分别与分布式逆变控制系统、区域集控中心系统连接，所述区域集控中心系统与市电网连接，区域集控中心系统与电力调度控制中心连接；分频交流电能，分布式逆变系统输出的３８０伏特工频交流电能由区域集控中心系统并联后集中在同一个节点并网。布式光伏发电区域集成控制方法将小功率、分布式光伏电池阵列互联集中并网，并接受当地电力调度控制中心的控制，具体过程为：所述光伏电池阵列所转化的直流电能经汇流后分别接入各自对应的分布式逆变控制系统中，分布式逆变系统将直流电能逆变为３８０伏特的工

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张立彬，潘国兵，胥芳，蒋建东，鲍官军，张洪涛，谭大鹏，吴乐彬，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：86