[发明专利]一种光伏发电集群参与电力系统动态电压控制的方法

说明书

本发明涉及一种光伏发电集群参与电力系统动态电压控制的方法，属于电力系统运行和控制技术领域。首先建立光伏集群PI控制架构；集群协调层测量并网点电压、有功与无功功率完成对外等值辨识，产生光伏集群输出无功功率参考值；依照潮流线性化方法，建立各光伏发电单元无功出力分配模型，计算各单元无功出力。本方法利用发电单元逆变器的无功补偿能力，通过广域PI控制，实现光伏集群整体的电压动态无差调节，并实现发电单元间无功功率的合理分配。集群协调层通过周期性测量并网点数据完成与更新对外等值辨识，获取外部系统参数。本方法使得光伏集群对系统呈现整体的电压动态无差调节特性，合理安排各发电单元无功出力，改善电压控制的动态特性。

技术领域

本发明一种光伏发电集群参与电力系统动态电压控制的方法，属于电力系统运行和控制技术领域。

背景技术

随着人类社会的高速发展，对于能源的需求也呈现爆发式增长。但传统能源的过度消耗以及其对于环境的破坏迫使人们寻求例如太阳能这种清洁可再生的新能源作为替代形式。光伏发电近年来发展迅猛，全球光伏发电装机容量增长迅速，我国由于供需资源的地理不平衡，大规模光伏并网并不是实现就地消纳，而是从低负荷地区输送向远方负荷较重的发达地区。光伏集群可以是一个光伏电站，也可以是在配网中电气距离相近的含多个分布式光伏发电的局部配电网络及其分布式光伏发电单元。因为太阳能天然的随机性与波动性，光伏集群并网引起的无功电压问题日益突出，大规模光伏集群必须具备无功调压能力，必要时参与电力系统的无功调节。

目前，光伏集群主要采用无功补偿装置与逆变器共同协作完成集群整体对于系统的无功输出调整。但现有的逆变器控制策略大多为定功率、定功率因素、下垂控制这种较为死板的控制方式，并未充分考虑集群内部各发电单元的协作，实时电压跟踪能力也较差，方法还不够灵活，并不能完全调动每个光伏发电单元的无功调节能力，不适合实际使用中动态调压的快速与稳定要求。因此需要有一种整体协调集群内部各发电单元无功出力并能快速跟踪电压的光伏集群动态调压方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种光伏发电集群参与电力系统动态电压控制的方法，以克服已有技术的不足之处，利用分解协调架构与通信技术，基于广域PI调节方法，满足光伏集群整体参与系统动态电压调节的目标，使其实现电压的实时无差调节，且可按照不同光伏发电单元的调节能力在发电单元之间合理分配功率，保证发电单元的安全运行，改善光伏集群动态调压性能。

本发明提出的光伏发电集群参与电力系统动态电压控制的方法，包括以下步骤：

(1)设定光伏发电集群并网点状态采样周期T_u为0.5秒，设定光伏发电集群的对外等值辨识周期T_p为10秒，记采样周期T_u中的任意时刻为的t_u，记对外等值辨识周期T_p中的任意时刻为t_p，初始化时，分别设t_u、t_p为零；

(2)采集光伏发电集群并网点的电压U_c、有功功率P_c与无功功率Q_c，在每个采样周期中对上述状态变量进行一次采样，记第t个采样周期中采样得到的光伏发电集群并网点的电压为U_c^t，有功功率为P_c^t，无功功率为Q_c^t，初始化时，设t＝1；

(3)对t_p进行判断，若t_p≥T_p，则进行步骤(4)，若t_p＜T_p，则进行步骤(6)；

(4)采用戴维南等值方法，进行光伏发电集群对外等值辨识，得到光伏发电集群外部等值电路的电阻R、电抗X和外部等值电势E，具体过程如下：

(4-1)建立光伏发电集群并网点电压与光伏发电集群外部等值电势的关系如下：