[发明专利]一种应用于光伏电站的虚拟同步发电机系统及控制方法

说明书

本发明提供一种应用于光伏电站的虚拟同步发电机系统及控制方法，简单有效，利于工程应用。该系统包括：光伏逆变器，用于实现并网发电功能；虚拟同步机控制器，与调度系统直接接口；储能变流器DC/AC，配置于光伏逆变器交流并网点或光伏阵列直流汇集点处，与虚拟同步机控制器直接接口，作为执行单元响应虚拟同步机控制器功率指令；虚拟同步机控制器与储能变流器DC/AC协调配合实现整个光伏电站虚拟同步发电机的功能，光伏逆变器仍以最大功率跟踪(MPPT)方式运行实现并网发电功能；虚拟同步机控制器与储能变流器DC/AC单独组建高速通讯网络，以实现有功/无功功率指令在两者间的高速互传。

技术领域

本发明属于电气工程领域，具体涉及一种应用于光伏电站的发电系统及控制方法。

背景技术

近年来，我国光伏发电产业得到持续快速发展。截至2016年底，我国光伏发电新增装机容量3454万千瓦，累计装机容量7742万千瓦，新增和累计装机容量均居世界第一。其中，光伏电站全年发电量662亿千瓦时，占我国全年总发电量的1％。然而大规模光伏电站接入电力系统，其动态响应特性和静态出力特性与常规同步发电机具有显著差异，对系统的运行稳定性和供电充裕性产生较大的影响，主要表现为：

1)光伏电站动态有功出力控制用于抑制电力系统频率扰动的能力趋于减弱，易引发频率稳定性问题。

2)光伏电站动态无功出力控制用于抑制电力系统电压扰动的能力趋于减弱，易引发电压稳定性问题。

3)光伏电站静态出力的波动性和不确定性，易引起系统供电充裕性不足的问题；

上述问题导致的直接后果就是大范围弃光，工程应用有限。

发明内容

针对上述问题，本发明将整个光伏电站等效为一台虚拟同步发电机，提出一种虚拟同步发电机系统及控制方法，实现了光伏逆变器与虚拟同步发电机的功能分置，高低速通讯网络的分置，可为整个光伏电站提供惯性/阻尼、一次调频与无功支撑，方案简单有效，利于工程应用。

本发明的技术方案如下：

整个光伏电站等效为一台虚拟同步发电机，该系统包括：

光伏逆变器，用于实现并网发电功能；

虚拟同步机控制器，与调度系统直接接口，作为核心控制单元实现虚拟同步发电机的控制；

储能变流器DC/AC，配置于光伏逆变器交流并网点或光伏阵列直流汇集点处，与虚拟同步机控制器直接接口，作为执行单元响应虚拟同步机控制器功率指令；

所述虚拟同步机控制器与储能变流器DC/AC协调配合实现整个光伏电站虚拟同步发电机的功能，光伏逆变器仍以最大功率跟踪(MPPT)方式运行实现并网发电功能；

虚拟同步机控制器与储能变流器DC/AC单独组建高速通讯网络，以实现有功/无功功率指令在两者间的高速互传。

上述储能变流器DC/AC可由储能电池与变流器单元和相应单独的储能变流器控制单元组成，其中储能变流器控制单元通过高速通讯网络与所述虚拟同步机控制器进行有功/无功功率指令的高速互传。

虚拟同步发电机与光伏逆变器功能分置，虚拟同步机控制器、储能变流器DC/AC两者通过配合实现整个光伏电站虚拟同步发电机功能，光伏逆变器仍以最大功率跟踪(MPPT)方式运行，具体是指：虚拟同步机控制器与储能变流器DC/AC共同实现光伏电站虚拟同步发电机功能，光伏逆变器实现并网发电功能，二者在物理(主电路)和控制层面完全独立，互不影响。