一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法。引入辅助变量迭代计算，得到光伏发电机组的输出功率；通过高层控制器计算其储备率指令值；对每台光伏发电机输出的最大功率进行近似计算，再计算储备率的实测值；建立通信矩阵，通过底层控制器计算储备率的参考值以及并网逆变器直流母线电压的参考值；通过光伏并网逆变器电压电流双闭环PI控制方法，实现每台光伏发电机输出功率的稳定控制。本发明无需设置控制光伏发电机组的主控中心，节省通信设备和成本，提高运行的鲁棒性，实现“即插即用”功能；实现地理分散的大量光伏发电机输出功率的协同控制，为平滑电力网络的负载波动、提高电力网络中电压和频率的稳定性提供支持。
【专利说明】—种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光伏发电机组控制方法，尤其是涉及一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法。
【背景技术】
[0002]太阳能具有无污染、可再生和储量大等优点，因此太阳能光伏发电必将得到广泛应用。然而，由于光伏发电机输出功率具有随机性和波动性，当大量的光伏发电机接入电力网络，会对电力网络的安全性和可靠性产生不利影响。因此，有必要研发一种协调光伏发电机输出功率的控制方法，统一控制有数量较多的光伏发电机组成的光伏发电机组的输出功率。
[0003]现有的光伏发电机组输出功率控制方法，包括集中式控制和分散式控制两种。集中式控制方法实现简单，并可以使光伏发电机组的输出功率快速收敛至给定值，然而该方法需要设置控制光伏发电机组的主控中心，而且需要所有光伏发电机都与主控中心实现可靠通信，这提高了通信成本，降低了光伏发电机组控制的可靠性和鲁棒性。
[0004]分散式控制方法无需主控中心，可以实现每台光伏发电机的自治控制，并可以实现光伏发电机的“即插即用”功能。然而，当电力网络中存在数量较多的光伏发电机时，该方法无法实现功率的有效分配与控制，因此无法为电力网络提供辅助服务，如平滑负载、频率和电压的控制等。
【发明内容】
[0005]为解决上述问题，本发明提出一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法，以实现光伏发电机组输出功率的协调控制、提高光伏发电机组运行可靠性和鲁棒性、实现光伏发电机的“即插即用”功能、减小通信成本；具有综合集中式控制方法和分散式控制方法的优点，同时避免二者缺点的光伏发电机组输出功率的协同控制方法，实现光伏发电机组中每台发电机输出功率的协调控制，并为电力网络提供必要的辅助服务。
[0006]本发明的技术方案采用如下步骤:
[0007]I)通过对各个光伏发电机输出的有功功率引入辅助变量进行迭代计算，得到由多台光伏发电机组成的光伏发电机组的输出功率；
[0008]2)通过高层控制器计算得到光伏发电机组的储备率的指令值；
[0009]3)对光伏发电机组中每台光伏发电机输出的最大功率进行近似计算，然后计算光伏发电机组中每台光伏发电机的储备率的实测值；
[0010]4)建立通信矩阵，通过底层控制器计算光伏发电机组中每台光伏发电机的储备率的参考值，然后计算每台光伏发电机的并网逆变器直流母线电压ud。的参考值；
[0011]5)通过光伏并网逆变器电压电流双闭环PI控制方法，实现光伏发电机组中每台光伏发电机输出功率的稳定控制。
[0012]所述的步骤I)中的多台光伏发电机组成的光伏发电机组的输出功率Pwt采用以下公式I计算:
【权利要求】
1.一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)通过对各个光伏发电机输出的有功功率引入辅助变量进行迭代计算，得到由多台光伏发电机组成的光伏发电机组的输出功率； 2)通过高层控制器计算得到光伏发电机组的储备率的指令值； 3)对光伏发电机组中每台光伏发电机输出的最大功率进行近似计算，然后计算光伏发电机组中每台光伏发电机的储备率的实测值； 4)建立通信矩阵，通过底层控制器计算光伏发电机组中每台光伏发电机的储备率的参考值，然后计算每台光伏发电机的并网逆变器直流母线电压ud。的参考值； 5)通过光伏并网逆变器电压电流双闭环PI控制方法，实现光伏发电机组中每台光伏发电机输出功率的稳定控制。
2.根据权利要求1所述的一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法，其特征在于:所述的步骤I)中的多台光伏发电机组成的光伏发电机组的输出功率Ptjut采用以下公式I计算:
其中，n为光伏发电机的总数量，η为正整数；η台光伏发电机分成m个小组，m表示小组的数量，且I m n，i为第i个小组，I i m 表示第i个小组由Ni台光伏发电机组成表示每个小组中光伏发电机的数量，且j = 1，2，3，…，Ni ^ij为第i个小组中第j台光伏发电机输出的有功功率的实测值；Pn为第i个小组中第I台光伏发电机输出的有功功率的实测值；为第i个小组中第j台光伏发电机有功功率的辅助变量；Oil为第i个小组中第I台光伏发电机有功功率的辅助变量；k为迭代运算的指数，且k = O, I, 2，…。
3.根据权利要求1所述的一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法，其特征在于:所述的步骤2)中的光伏发电机组的储备率的指令值Ptl，采用以下公式2的高层控制器计算得到:
β0 = / Kp (P0-Pout) dt (2) 其中，Kp为高层控制器增益，P0为光伏发电机组输出功率的指令值，t为积分计算的时间。
4.根据权利要求1所述的一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法，其特征在于:所述的步骤3)中的光伏发电机组中每台光伏发电机输出的最大功率Pimax，采用以下公式3进行近似计算:
其中，Ui为第i台光伏发电机的输出电压的实测值。
5.根据权利要求1所述的一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法，其特征在于:所述的步骤3)中的光伏发电机组中每台光伏发电机的储备率的实测值Pi，采用以下公式4计算得到:
其中，Pi为第i台光伏发电机的输出功率的实测值。
6.根据权利要求1所述的一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法，其特征在于:所述的步骤4)中的通信矩阵S采用以下公式5:
其中，1、j分别为通信矩阵S的行数和列数，Sij (t)为通信矩阵S中的第i行、第j列元素；当i与j相同时，均有su(t) = I ;当第j台光伏发电机的信息在t时刻可被第i台光伏发电机获知时，Sij (t) = I,否则Sij (t) = O ;当第i台光伏发电机在t时刻可从高层控制中接受信息时，Si0(t) = I,否则siQ(t) = O。
7.根据权利要求1所述的一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法，其特征在于:所述的步骤4)中的光伏发电机组中每台光伏发电机的储备率的参考值我<，采用以下公式6的底层控制器计算:
其中，Ktl为底层控制器增益，上式6中的通信矩阵S的算子Du采用以下公式7进行计算:
其中，Sij为通信矩阵S中的第i行、第j列元素。
8.根据权利要求1所述的一种适用于无主控中心的光伏发电机组协同控制方法，其特征在于:所述的步骤4)中的每台光伏发电机的并网逆变器直流母线电压的参考值《7，采用以下公式8计算:
其中，F(.)为光伏发电机的最大功率曲线。
【文档编号】H02J3/38GK104184165SQ201410342857
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】辛焕海, 赵睿, 刘云, 齐冬莲, 张国月 申请人:浙江大学