一種基于十一宮圖的配電網(wǎng)分布式光伏無功協(xié)調(diào)控制算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)無功控制領(lǐng)域的方法，具體是一種基于十一宮圖的配電網(wǎng)分 布式光伏無功協(xié)調(diào)控制算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國(guó)光伏系統(tǒng)并網(wǎng)需求的不斷增加，國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的多項(xiàng)政策激勵(lì)力度 持續(xù)加大，我國(guó)光伏并網(wǎng)容量急速增長(zhǎng)。截至2014年底，光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量28GW，2014 年新增裝機(jī)容量1060萬千瓦，約占全球新增裝機(jī)的20%。《太陽(yáng)能發(fā)電發(fā)展"十二五"規(guī)劃》 中指出到2015年底，我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量將超過35GW，預(yù)計(jì)新增光伏發(fā)電裝機(jī)及并網(wǎng) 容量將進(jìn)一步增加。
[0003] 然而，伴隨光伏發(fā)電規(guī)?；l(fā)展態(tài)勢(shì)，將引起電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性問題。光伏發(fā)電隨機(jī) 性特點(diǎn)可能導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)的電壓時(shí)常出現(xiàn)波動(dòng)，甚至引起線路電壓越限。另外，由于同一并網(wǎng) 點(diǎn)處的逆變器對(duì)光照變化的影響一致，將引起電壓的加劇波動(dòng)，可能會(huì)引起電壓/無功調(diào) 節(jié)裝置的頻繁動(dòng)作，由于配電網(wǎng)調(diào)度人員難以準(zhǔn)確掌握投入、退出時(shí)間以及發(fā)出的無功功 率的變化，當(dāng)光伏發(fā)電在電網(wǎng)電源中的比例持續(xù)增大時(shí)，其對(duì)電網(wǎng)調(diào)壓的影響將愈加顯著， 加大了電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí)的電壓調(diào)整難度。
[0004] 因此，希望光伏電站在正常運(yùn)行或者故障情況下，應(yīng)盡可能與傳統(tǒng)電源功能一致， 滿足節(jié)點(diǎn)電壓約束、線路容量約束和發(fā)電機(jī)容量約束等電網(wǎng)靜態(tài)安全約束條件，有一定的 靜態(tài)和動(dòng)態(tài)無功功率裕量，光伏電站能夠參與到電網(wǎng)調(diào)壓中，具備無功功率連續(xù)平滑調(diào)節(jié) 的能力，有電壓控制措施和一定的故障穿越容量，具備無功功率調(diào)節(jié)及電壓控制能力，保證 電力系統(tǒng)調(diào)壓功能。
[0005] 綜上所述，亟需開展針對(duì)不同類型的分布式光伏無功功率控制研究，提出適應(yīng)配 電網(wǎng)無功優(yōu)化的分布式光伏無功協(xié)調(diào)控制算法，為開展不同類型的分布式光伏無功調(diào)節(jié)與 控制提供技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)區(qū)域配電網(wǎng)中分布式光伏無功功率的調(diào)節(jié)與控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明目的：本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有發(fā)明中明顯不足，提出了一種基于十一宮圖的無功協(xié) 調(diào)控制方法對(duì)配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的分布式光伏進(jìn)行無功協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)了配網(wǎng)區(qū)域內(nèi)各分布式 光伏的無功協(xié)調(diào)控制，確保了配電網(wǎng)在正常、合理的電壓下進(jìn)行運(yùn)行。
[0007] 技術(shù)方案：
[0008] -種基于十一宮圖的配電網(wǎng)分布式光伏無功協(xié)調(diào)控制算法，其特征在于，包括以 下步驟：
[0009] 1)采用十一宮圖的選擇控制策略，以并網(wǎng)點(diǎn)電壓和功率因數(shù)作為綜合判據(jù)選擇無 功控制的調(diào)節(jié)方法；
[0010] 2)采用等比例法使各可調(diào)節(jié)的光伏發(fā)電單元具有相同的無功調(diào)節(jié)裕度，各光伏發(fā) 電單元在無功功率的上下極限范圍內(nèi)按照偏移量相同的原則進(jìn)行分配；
[0011] 3)采用等功率因數(shù)法使得各可調(diào)節(jié)的光伏發(fā)電單元具有相同的功率因數(shù)，根據(jù)目 標(biāo)指令計(jì)算出全場(chǎng)站目標(biāo)總無功功率。
[0012] 有益效果：
[0013] (1)本發(fā)明能夠適應(yīng)于配電網(wǎng)區(qū)域內(nèi)的各分布式光伏的無功協(xié)調(diào)控制且控制效果 準(zhǔn)確、快速；
[0014] (2)評(píng)價(jià)結(jié)果客觀、合理；
[0015] (3)滿足電網(wǎng)發(fā)展和工程實(shí)際應(yīng)用的需求。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明涉及的無功電壓控制^^一宮圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于十一宮圖的配電網(wǎng)分布式光伏無功協(xié)調(diào)控制 算法，包括：1)采用十一宮圖的選擇控制策略，以并網(wǎng)點(diǎn)電壓和功率因數(shù)作為綜合判據(jù)選 擇無功控制的調(diào)節(jié)方法；2)采用等比例法使各可調(diào)節(jié)的光伏發(fā)電單元具有相同的無功調(diào) 節(jié)裕度，各光伏發(fā)電單元在無功功率的上下極限范圍內(nèi)按照偏移量相同的原則進(jìn)行分配； 3)采用等功率因數(shù)法使得各可調(diào)節(jié)的光伏發(fā)電單元具有相同的功率因數(shù)，排除不可調(diào)節(jié)的 光伏發(fā)電單元后根據(jù)目標(biāo)指令計(jì)算出全場(chǎng)站目標(biāo)總無功功率。
[0019] 本發(fā)明方法所述的步驟1)中所述的采用十一宮圖的選擇控制策略，以并網(wǎng)點(diǎn)電 壓和功率因數(shù)作為綜合判據(jù)選擇無功控制的調(diào)節(jié)方法，具體步驟如下：
[0020] 建立控制原理圖，如圖2所示。
[0021] 圖中：
[0022] Uniax-電網(wǎng)規(guī)定的并網(wǎng)點(diǎn)電壓上限；
[0023] U_-電網(wǎng)規(guī)定的并網(wǎng)點(diǎn)電壓下限；
[0024] Uha-并網(wǎng)點(diǎn)電壓接近上限警戒電壓；
[0025] Ula-并網(wǎng)點(diǎn)電壓接近下限警戒電壓；
[0026] cos%-一輸出容性時(shí)的最小功率因數(shù)；
[0027] COS一輸出感性時(shí)的最大功率因數(shù)。
[0028] 系統(tǒng)進(jìn)行無功調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)同時(shí)滿足電壓調(diào)節(jié)和功率因數(shù)調(diào)節(jié)時(shí)，電壓調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的 優(yōu)先級(jí)高于功率因數(shù)調(diào)節(jié)，具體的控制策略如下：
[0029] 0區(qū)：U_〈U〈U_，功率因數(shù)滿足要求，光伏電站不進(jìn)行無功調(diào)節(jié)；
[0030] 1區(qū)：U>U_，cos Φ < 0, Q〈0,光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓高于電網(wǎng)規(guī)定的接入點(diǎn)電壓上 限，此時(shí)光伏電站輸出感性無功；為了保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，維持并網(wǎng)點(diǎn)電壓在合理范 圍，增加光伏電站的感性無功輸出；
[0031] 2區(qū)：1]>1]_，0〈(：〇8<})，0>0，光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓高于電網(wǎng)規(guī)定的接入點(diǎn)電壓上限， 此時(shí)光伏電站輸出容性無功；為了保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，維持接入點(diǎn)電壓在合理范圍，減 少光伏電站的容性無功輸出；
[0032] 3區(qū)：Uha〈U〈U_，cos%Max < cos.r< Θ，Q〈0,此時(shí)，電壓滿足電網(wǎng)要求，但已超過上限 警戒電壓，功率因數(shù)不滿足，此時(shí)光伏電站輸出感性無功；增加光伏電站感性無功輸出，會(huì) 引起接入點(diǎn)電壓的進(jìn)一步升高，因此不調(diào)節(jié)光伏電站感性無功輸出和容性無功輸出；
[0033] 4區(qū)：Uha〈U〈U_，〇 < < c〇s%min:, q>〇,此時(shí)，電壓滿足電網(wǎng)要求，但已超過上 限警戒電壓，功率因數(shù)不滿足，此時(shí)光伏電站輸出容性無功；減少光伏電站容性無功輸出， 不會(huì)造成接入點(diǎn)電壓進(jìn)一步升高，相反會(huì)在一定程度上支撐接入點(diǎn)電壓，因此減少光伏電 站容性無功輸出；
[0034] 5區(qū)：Ula〈U〈Uha，爐《0，Q〈〇,此時(shí)，電壓滿足電網(wǎng)要求，且均在警戒電 壓限值內(nèi)，此時(shí)光伏電站輸出感性無功，因此減少光伏電站感性無功輸出；
[0035] 6區(qū)：Ula〈U〈Uha，〇<c〇s??<cc)s% mn , q>〇,此時(shí)，電壓滿足電網(wǎng)要求，且均在警戒電 壓限值內(nèi)，此時(shí)光伏電站輸出容性無功，因此減少光伏電站容性無功輸出；
[0036] 7區(qū)：U_〈U〈Ula，C_^max: < GOSp < 〇，Q〈〇,此時(shí)，電壓滿足電網(wǎng)要求，但已超過下 限警戒電壓，功率因數(shù)不滿足，此時(shí)光伏電站輸出感性無功；減少光伏電站感性無功輸出， 不會(huì)引起接入電壓進(jìn)一步下降，相反會(huì)在一定程度上支撐接入點(diǎn)電壓，因此減少光伏電站 感性無功輸出；
[0037] 8區(qū)：U_〈U〈Ula，〇 < cose/) < ，Q>〇,此時(shí)，電壓滿足電網(wǎng)要求，但已超過下 限警戒電壓，功率因數(shù)不滿足，此時(shí)光伏電站輸出容性無功；減少光伏電站容性無功輸出， 會(huì)引起接入點(diǎn)電壓的進(jìn)一步下降，因此不調(diào)節(jié)光伏電站感性無功輸出和容性無功輸出；
[0038] 9區(qū)：1]〈1]_，〇〇8(})〈0,0〈0，光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓低于電網(wǎng)規(guī)定的接入點(diǎn)電壓下限， 此時(shí)光伏電站輸出感性無功，此時(shí)，為了保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，維持接入點(diǎn)電壓在合理范 圍，減少光伏電站感性無功輸出。
[0039] 10區(qū)：U〈U_，0〈cos(i)，Q>0,光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓低于電網(wǎng)規(guī)定的接入點(diǎn)電壓下 限，此時(shí)光伏電站輸出容性無功，此時(shí)，為了保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，維持接入點(diǎn)電壓在合 理范圍，增加光伏電站容性無功輸出；
[0040] 本發(fā)明方法所述的步驟2)中的采用等比例法使各可調(diào)節(jié)的光伏發(fā)電單元具有相 同的無功調(diào)節(jié)裕度，各光伏發(fā)電單元在無功功率的上下極限范圍內(nèi)按照偏移量相同的原則 進(jìn)行分配，具體步驟如下：
[0041] 設(shè)第i個(gè)光伏發(fā)電單元的無功功率容量為Q1 (額定無功），則求取第i個(gè)光伏發(fā)電 單元輸出無功功率的初始分配因子為：
[0042] D1=Q1Aiw (式 1)
[0044] 式中：QW-光伏電站的總無功功率，m為光伏發(fā)電單元的總數(shù)量。
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