一种分布式光伏电站有功功率控制装置及控制方法
【专利摘要】本发明提供一种分布式光伏电站有功功率控制装置与控制方法，控制装置包括通信管理模块、命令处理模块、AGC控制模块、数据管理模块、信息展示模块；数据管理模块负责存储有功功率控制系统涉及的所有数据信息，包括历史库与实时库管理；信息展示模块负责展示有功功率控制系统运行的信息。AGC控制模块根据当前接收到的最新的实时信息，通过等裕度的分配策略对全场逆变器进行有功功率分配，使得当前电站的有功功率符合电网调度的要求。
【专利说明】一种分布式光伏电站有功功率控制装置及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光伏电站控制【技术领域】，具体涉及一种分布式光伏电站有功功率率控制系统。
【背景技术】
[0002]根据《光伏电站接入电网技术规定》要求，光伏电站应具有有功功率调节能力，并能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。在传统发电行业，有功控制已经很成熟，但在新兴的光伏领域，特别是分布式光伏电站仍面临很多问题。由于太阳能资源的随机性、间歇性和周期性等特性以及分布式光伏电站的地域分散性的特点，导致分布式光伏的有功控制要复杂困难很多。目前，国内很多分布式光伏电站的有功控制是通过人工调节的，通过启停逆变器的方式。人工控制的缺点还很多，比如响应时间长、功率分配不合理、调节出错率大、人工成本高等，启停逆变器的方式容易实现但分配不合理，不能充分利用所有太阳能板的发电能力，同时也给电网的安全可靠运行带来重大威胁。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种分布式光伏电站有功功率控制系统，有功分配按照单台光伏逆变器的调节能力(单台调节空间占总调节空间的比例)进行分配，对采集数据进行移动平均，滤掉波动很大的值。
[0004]为了实现上述目的，本申请采取如下技术方案:
[0005]一种智能分布式光伏电站有功功率控制装置，包括通信管理模块、命令处理模块、AGC控制模块、数据管理模块、信息展示模块；其特征在于:
[0006]数据管理模块与通信管理模块相连，所述通信管理模块还与站内综合控制系统、电网调度中心、光伏逆变器通过通信连接；
[0007]数据管理模块分别连接至命令处理模块、AGC控制模块、信息展示模块，所述AGC控制模块还与命令处理模块相连。
[0008]通信管理模块负责与站内综合控制系统、电网调度中心、光伏逆变器等进行实时信息的收发；命令处理模块负责将通信管理模块接收到的遥调、遥控指令转化为AGC控制模块能够识别的信息，并将AGC控制系统下发的指令转换为不同光伏逆变器能够识别的形式；AGC控制模块根据当前接收到的最新的实时信息，通过相应的策略对全站光伏逆变器进行有功功率分配，使得当前电站的有功功率符合电网调度的要求；数据管理模块负责存储有功功率控制系统涉及的所有数据信息，包括历史库与实时库管理；信息展示模块负责展示有功功率控制系统运行的相关信息，包括系统的投入/退出、本地/远方、目标功率曲线、实时功率曲线、增闭锁、减闭锁等。
[0009]所述通信管理模块负责采集站内综合控制系统、电网调度中心、光伏逆变器的遥测、遥信信息，包括光伏逆变器的运行状态、有功功率、无功功率、有功控制标志，升压站高压侧母线的有功功率、无功功率和电压信息。[0010]所述数据管理模块对所采集的光伏逆变器的有功功率、无功功率、电压，升压站高压侧母线的有功功率、无功功率和电压以及静止无功补偿装置的无功功率、通过站内工作站转发的环境检测仪的相关数据等进行移动平均，再输入AGC控制模块。
[0011]所述命令处理模块负责将通信模块接收到调度主站的遥调、遥控指令转化为AGC控制模块能够识别的信息，并将AGC控制模块下发的遥调、遥控指令转换为不同光伏逆变器能够识别的形式。
[0012]所述AGC控制模块有自由发电模式、远方曲线模式、远方设点模式、本地曲线模式、本地设点模式五种控制模式。
[0013]所述的自由发电模式就是将各个逆变器的有功设定值设为有功上限，整个电站根据当前的自然环境自由发电；远方曲线模式就是调节各逆变器的有功出力使电站实发有功跟踪调度下发的曲线来出力；远方设点模式就是根据当前调度下发的设点值调节各个逆变器的出力；本地曲线模式是根据本地设定的计划曲线值调节当前电站的有功出力；本地设点模式就是根据本地的设点值调节各个逆变器的出力。
[0014]本申请还公开了一种分布式光伏电站AGC控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:
[0015](I)智能分布式光伏电站有功功率控制装置采集遥测、遥信信息，包括光伏逆变器的运行状态、有功功率、无功功率、有功控制标志，升压站高压侧母线的有功功率、无功功率和电压以及静止无功补偿装置的无功功率，以及调度下发的全站光伏逆变器有功出力总目
标P总目标；
[0016](2)计算参考指标并分配光伏逆变器的有功目标值，所述参考指标包括第i台光伏逆变器的有功出力上调空间Pi上调空间、第i台光伏逆变器的有功出力下调空间Pi下调空间、全站光伏逆变器的有功出力总上调空间P 、全站光伏逆变器的有功出力总下调空间P下调空间、第i台光伏逆变器的上调能力Ri上调能力、第i台光伏逆变器的下调能力Ri下调能力、全站有功功率总损耗P,和全站光伏逆变器有功出力总差额P,@?5，其中，i为I至η的整数，η为全站光伏逆变器的数量；
[0017]所述第i台光伏逆变器的有功出力上调空间Pi上调空间=Max (Pi理论，Pi实时H3i实时，第i台光伏逆变器的有功出力下调空间Pi下调空间=Max (l/2*Max (Pi理论，Pi实时)，Pi调节下限);
[0018]其中，Piaife为第i台光伏逆变器在当前环境下的理论出力，Pim为第i台光伏逆变器的当前实际有功出力，PiimfTR为第i台光伏逆变器的有功出力调节下限；
[0019]全站光伏逆变器的有功出力总上调空间P总上调空间=Σ Pi上调空间;
[0020]全站光伏逆变器的有功出力总下调空间P ,6TiaSfi = Σ Pi下调空间;
[0021 ] 弟i台光伏逆变器的有功出力上调遗力Ri上调能力=Pi上调空间/P总上调空间;
[0022]弟i台光伏逆变器的有功出力下调遗力Ri下调能力=Pi下调空间/P总下调空间；
[0023]全站有功功率总损耗P,_胃=Σ Piw-P4^11，其中，为全站出线实时有功功率;
[0024]全站光伏逆变器有功出力总差额P脚其中，P总S标为调度 下发的全站光伏逆变器有功出力总目标，P.,.6为P,的移动平均值；
[0025](3)若fabs(P总差额)〈Ρ调节丨酿，那么Pi目标=Pi实时，则不进行调节，其中Pig标为第i台光伏逆变器的有功出力目标值，Pimfwtf为全站有功出力调节阀值，其为系统定值参数，其取值由调度主站确定；
[0026] (4)若0〈P总差额〈P总上调空间，那么第i台光伏逆变器有功出力目标值Pi目标=Pi实时+P总
差额*上调能力；
[0〇27] (5)若0〈P总上调空间〈P总差额〈P总上调空间+P开机赚,那么弟i台光伏逆变器有功出力目标值Pi目标=Pi实时+P总上调空间哄上调能力，其中？开_值为全站有功调节的开机阀值，一般取值为一台逆变器的装机容量。;
[0028](6)若额〉P总上调空间+P开机闽值，那么从待机的光伏逆变器中选等待时间最长的光伏逆变器进行有功调节，将其开机标识设置为真，即第i台光伏逆变器的开机标识Flagiffm=1，则该弟i台光伏逆变器的有功出力目标值为Pi目标=Pi实时+P总上调空间吨上调能力；
[0029](O若P总差额〈O且fabs (P总差额)〈P总下调空间，那么第i台光伏逆变器有功出力目标值
Pi目标=Pi实时+P总差额*Ri下调能力;
[0030](8)右P总差额〈O且P总下调空间〈fabs (P总差额)〈P总下调空间+P停机Ri值，那么弟i台光伏逆变器的有功出力目标值Pi目标=Pi实时+P总下调空间哄下调能力，其中，P停机酿为全站有功调节的停机
阀值；
[0031](9)若P总差额〈O且fabs (P总差额)>P总下调空间+P停机瞧，那么从并网的光伏逆变器中选并网时间最长的光伏逆变器，并将其停机标识设置为真，即第i台光伏逆变器的停机标识FlagHMi=I则弟i台光伏逆变器的有功出力目标值Pi目标=Pi实时+P总下调空间下调。
[0032]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0033]1.有功分配按照单台光伏逆变器的调节能力(单台调节空间占总调节空间的比例)进行分配，并添加了样板机的选定作为每天逆变器的理论功率；
[0034]2.添加自由发电模式在AGC系统刚投入后和退出前将调节模式调至自由发电模式，否则逆变器保持最后调节的设定值，影响发电量。
[0035]3.设定多处调节阀值，可以避免在合理范围内的反复调节及防止设备在短时间内的频繁投切(启停)，延长设备使用寿命；
[0036]4.对实时数据进行移动平均，滤掉波动很大的值，使算法更准确。
[0037]在远方切换到本地的瞬间将远方目标值设为本地目标值，可以消除投切时的
[0038]功率瞬时抖动。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]图1本申请分布式光伏电站有功功率控制装置结构图；
[0040]图2本申请公开的分布式光伏电站AGC控制方法流程图。
[0041]其中，I为有功功率控制装置,2为数据管理模块,3为通信管理模块,4为命令处理模块，5为AGC控制模块，6为信息展示模块，7为站内综合控制系统，8为全站光伏逆变器，9为电网调度中心。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图对本专利作进一步详细说明。
[0043]如图1所示，提供一种分布式光伏电站有功功率控制装置1，所述控制装置I包括通信管理模块3、命令处理模块4、AGC控制模块5、数据管理模块2、信息展示模块6。通信管理模块3负责与站内综合控制系统7、电网调度中心9、光伏逆变器8等进行实时信息的收发；命令处理模块4负责将通信管理模块3接收到的遥调、遥控指令转化为AGC控制模块5能够识别的信息，并将AGC控制模块5下发的指令转换为不同光伏逆变器8能够识别的形式；AGC控制模块5根据当前接收到的最新的信息，通过相应的策略对全站光伏逆变器进行有功功率分配，使得当前电站的有功功率符合电网调度的要求；数据管理模块负责存储系统涉及的所有数据信息包括历史库与实时库管理；信息展示模块负责展示系统运行的相关信息。
[0044]所述通信管理模块3负责采集所连设备的遥测、遥信信息，包括光伏逆变器的运行状态、有功功率、无功功率、有功控制标志，升压站高压侧母线的有功功率、无功功率和电压以及静止无功补偿装置的无功功率、通过站内工作站转发的环境检测仪的相关数据等信
肩、O
[0045]所述数据管理模块2对所采集的光伏逆变器的有功功率、无功功率、电压，升压站高压侧母线的有功功率、无功功率和电压以及静止无功补偿装置的无功功率、通过站内工作站转发的环境检测仪的相关数据等进行移动平均，再参与AGC控制模块5的计算。
[0046]所述的命令处理模块4负责将通信模块接收到调度主站的遥调、遥控指令转化为AGC控制模块能够识别的信息，并将AGC控制模块5下发的遥调、遥控指令转换为不同光伏逆变器能够识别的形式；AGC控制模块5可以直接从数据管理模块取到控制所需的遥测、遥信数据。
[0047]如图2所示为本申请公开的分布式光伏电站AGC控制方法流程示意图，所述控制方法包括以下步骤:
[0048]步骤1:智能分布式光伏电站有功功率控制装置采集遥测、遥信信息，包括光伏逆变器的运行状态、有功功率、无功功率、有功控制标志，升压站高压侧母线的有功功率、无功功率和电压以及静止无功补偿装置的无功功率，以及调度下发的全站光伏逆变器有功出力总目标;
[0049]步骤2:所述AGC控制模块计算参考指标并分配光伏逆变器的有功目标值，所述参考指标包括第i台光伏逆变器的有功出力上限Pi±iaWa]、第i台光伏逆变器的有功出力下调空间Pi下调空间、全站光伏逆变器的有功出力总上调空间P、全站光伏逆变器的有功出力总下调空间第i台光伏逆变器的上调能力R1上调能力、M i台光伏逆变器的下调能力RiTim@、全站有功功率总损耗P,和全站光伏逆变器有功出力总差额P,6a*。
[0050]所述第i台光伏逆变器的有功出力上调空间Pi上调空间=Max (Pi理论，Pi实时PPi实时，第i台光伏逆变器的有功出力下调空间Pi下调空间=Max (l/2*Max (Pi理论，Pi实时)，Pi调节下限);
[0051]其中，Piaife为第i台光伏逆变器在当前环境下的理论出力，根据选定的样板机的出力作为参考，Pi为第i台光伏逆变器的当前实际有功出力，PiimiTK为第i台光伏逆变器的有功出力调节下限；
[0052]全站光伏逆变器的有功出力总上调空间P总上调空间=Σ Pi上调空间;
[0053]全站光伏逆变器的有功出力总下调空间P总下调空间=Σ Pi下调空间;
[0054]弟i台光伏逆变器的有功出力上调遗力Ri上调能力=Pi上调空间/P总上调空间;
[0055]弟i台光伏逆变器的有功出力下调遗力Ri下调能力=Pi下调空间/P总下调空间；[0056]全站有功功率总损耗P总损耗=Σ Pi实时-P全站出线，其中，P全站为全站出线实时有功功率;
[0057]全站光伏逆变器有功出力总差额Ps雜=P sSB+Psm-EPlW>其中，标为调度
下发的全站光伏逆变器有功出力总目标，P , 6为卩⑩胃的移动平均值。
[0058]步骤3:若fabs(P总差额)〈P调节赚，那么Pi目标=Pi实时，则不进行调节，其中Pi目标为第i台光伏逆变器的有功出力目标值，Pimfwtf为全站有功出力调节阀值，其为系统定值参数，其取值根据调度主站的要求确定；
[0〇59] 步骤4:右0〈P总差额〈P总上调空间，那么Pi目标=Pi实时+P总差额*Ri上调能力；
[0〇60] 步骤5:右0〈P总上调空间〈P总差额〈P总上调空间+P开机_值，那么Pi目标=Pi实时+P总上调空间*Ri上调
能力，其中Pffmmt为全站有功调节的开机阀值，一般取值为一台逆变器的装机容量；
[0061]步骤6 --若P总差额〉卩总上调空间+P开机阀值，那么从待机的光伏逆变器中选等待时间最长的光伏逆变器，设其开机标识为真，则第i台光伏逆变器的开机标识Flagiffm=I,有Pi 实
时+P总上调空间上调能力；
[0〇62] 步骤7:右P总差额〈O且fabs(P总差额)〈P总下调空间，那么Pi目标=Pi实时+P总差额*Ri下调能力；[0〇63] 步骤8:右P总差额〈O且P总下调空间〈fabs (P总差额)〈P总下调空间+P停机赚，那么Pi目标=Pi实时+P总下调空间下调能力，其中，P停机闽值为全站有功调Ti的停机阀值。
[0064]步骤9:若P总差额〈O且fabs(P总差额)>P总下调空间+Pffm_，那么从并网的光伏逆变器中选并网时间最长的光伏逆变器，并设其停机标识为真，则第i台光伏逆变器的停机标识
Flagi停机=1，有Pi目标=Pi实时+P总下调空间*Ri下调能力。
[0065]最后需要说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种分布式光伏电站有功功率控制装置，包括通信管理模块、命令处理模块、AGC控制模块、数据管理模块、信息展示模块；其特征在于: 数据管理模块与通信管理模块相连，所述通信管理模块还与站内综合控制系统、电网调度中心、光伏逆变器通过通信连接； 数据管理模块分别连接至命令处理模块、AGC控制模块、信息展示模块，所述AGC控制模块还与命令处理模块相连。
2.根据权利要求1所述的有功功率控制装置，其特征在于: 通信管理模块负责与站内综合控制系统、电网调度中心、光伏逆变器等进行实时信息的收发；命令处理模块负责将通信管理模块接收到的遥调、遥控指令转化为AGC控制模块能够识别的信息，并将AGC控制模块下发的指令转换为不同光伏逆变器能够识别的形式；AGC控制模块根据当前接收到的最新的实时信息，对全场光伏逆变器进行有功功率分配，使得当前电站的有功功率符合电网调度的要求；数据管理模块负责存储有功功率控制系统涉及的所有数据信息，包括历史库与实时库管理；信息展示模块负责展示有功功率控制系统运行的信息，包括系统的投入/退出、本地/远方、目标功率曲线、实时功率曲线、增闭锁、减闭锁等。
3.根据权利要求2所述的有功功率控制装置，其特征在于: 所述数据管理模块对所采集的光伏逆变器的有功功率、无功功率、电压，升压站高压侧母线的有功功率、无功功率和电压以及静止无功补偿装置的无功功率进行移动平均，再输入值AGC控制模块。
4.根据权利要求2或3所述的有功功率控制系统，其特征在于: 所述AGC控制模块有自由发电模式、远方曲线模式、远方设点模式、本地曲线模式、本地设点模式五种控制模式。
5.一种分布式光伏电站有功功率控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: (1)分布式光伏电站有功功率控制装置采集遥测、遥信信息，包括光伏逆变器的运行状态、有功功率、无功功率、有功控制标志，升压站高压侧母线的有功功率、无功功率、电压、静止无功补偿装置的无功功率，以及调度下发的全场光伏逆变器有功出力总目标； (2)计算参考指标并分配光伏逆变器的有功目标值，所述参考指标包括第i台光伏逆变器的有功出力上调空间Puinsra、第i台光伏逆变器的有功出力下调空间PiTiaSM、全场光伏逆变器的有功出力总上调空间P ,^iasf5、全场光伏逆变器的有功出力总下调空间P总下调空间、第i台光伏逆变器的上调能力例、第i台光伏逆变器的下调能力Ri下调比例、全场有功功率总损耗P,和全场光伏逆变器有功出力总差额P,@?5，其中，i为I至η的整数，η为全站光伏逆变器的数量； 所述第i台光伏逆变器的有功出力上调空间Pi上调空间=Max (Pi理论，Pi实时)_Pi实时，第i台光伏逆变器的有功出力下调空间Pi下调空间=Max (l/2*Max (Pi理论，Pi实时)，Pi调节下限); 其中，Piaife为第i台光伏逆变器在当前环境下的理论出力，Pi3w为第i台光伏逆变器的当前实际有功出力，PiimfTR为第i台光伏逆变器的有功出力调节下限； 全站光伏逆变器的有功出力总上调空间P,6±iaSl?]= Σ Piiiasfi ； 全站光伏逆变器的有功出力总下调空间P,6TiaSl?]= Σ Piriasfi ； 第i台光伏逆变器的有功出力上调能力Ri上调能力=Pi上调空间/P总上调空间；弟i台光伏逆变器的有功出力下调遗力Ri下调能力=Pi下调空间/P,下调空间； 全站有功功率总损耗P,Σ Pi3w-P4^?，其中，为全站出线实时有功功率； 全站光伏逆变器有功出力总差额P总差额=P sN-ts+P,BSf1-EPiw-其中，P总目标为调度下发的全站光伏逆变器有功出力总目标，P , |:为的移动平均值； (3)若fabs(P总差额)〈P调节赚，那么Pi目标=Pi实时，则不进行有功功率调节，其中Pi目标为第i台光伏逆变器的有功出力目标值，Pimfwtf为全站有功出力调节阀值，其为系统定值参数，取值由调度主站确定； (4)若0〈P总差额〈P总上调空间，那么第i台光伏逆变器有功出力目标值？1目标=Pi实时+P总差额 上调能力； (5)若0〈P总上调空间〈P总差额〈P总上调空间+P_酿，那么第i台光伏逆变器有功出力目标值Pi目标=Pi实时+P总上调空间哄上调能力，其中？开_值为全站有功调节的开机阀值，取值为一台逆变器的装机各里;; (6 )若P >P +P ，那么从待机逆变器队列中选等待时间最长的光伏逆变器进行有功调节，将其开机标识设置为真，即第i台光伏逆变器的开机标识Flagiffm=I,则该弟i台光伏逆变器的有功出力目标值为Pi目标=Pi实时+P总上调空间吨上调能力； (7)若P总差额〈O且fabs(P总差额)〈P总下调空间，那么第i台光伏逆变器有功出力目标值Pi目标=Pi实时+P总差额下调能力; (8)右P总差额〈O且P总下调空间〈fabs(P总差额)〈P总下调空间+P停机Ri值，那么弟i台光伏逆变器的有功出力目标值Pi目标=Pi实时+P总下调空间^Ratei下调，其中，P停机赚为全站有功调节的停机阀值； (9)若P总差额〈O且fabs(P总差额)>P总下调空间+Pffmmt，那么从并网的光伏逆变器中选并网时间最长的光伏逆变器，并将其停机标识设置为真，即第i台光伏逆变器的停机标识Flagi停机=1则弟?台光伏逆 变器的有功出力目标值Pi目标=Pi实时+P总下调空间*Ri下调能力。
【文档编号】H02J3/38GK103928940SQ201410125754
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】潘琪, 谢夏寅, 王勇, 韩敬涛, 赵凯, 崔塞烨, 王申强, 白文 申请人:国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司苏州供电公司, 北京四方继保自动化股份有限公司