一种基于逆变器功率协调控制的电压调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于分布式光伏并网发电技术领域，具体设及一种为分布式光伏大量接入 低压配电网提供电压调节的方法。
【背景技术】
[0002] 随着分布式光伏在配电网中的大量接入，大量的有功逆流造成并网点出现过电压 问题，充分利用逆变器的有功和无功调节能力可W有效地抑制并网点电压越限。目前基于 逆变器的电压调节方法有如下几种。
[0003] (I)有功功率缩减，即APC(activepower州rtailment)，通过缩减光伏电源在 光照强度高峰期所发出的有功功率来达到降低并网点电压的目的。
[0004] (II)基于并网点电压幅值的Q扣）控制策略。本方法属于无功功率控制策略，通 过调整光伏电源输出的无功功率来达到调节电压的目的。在Q扣）控制策略下，逆变器的无 功功率参考信号是并网点电压幅值的一个函数，根据并网点电压幅值的大小光伏电源输出 相应的无功功率。
[0005] (III)基于有功功率的Q(巧控制策略。本方法同样属于无功功率控制策略，在不 考虑负荷波动的情况下，随着光照的增强，光伏电源输出的有功功率越大，并网点电压相应 增大，Q(巧控制策略的思想是根据光伏电源输出的有功功率调整其无功功率，无功功率参 考信号是有功功率的函数。
[0006] W上几种电压调节方法的缺陷在于；APC方法虽然调节电压的效果很好，却是W 降低光能利用率为代价的；Q(巧控制策略是根据光伏电源输出的有功功率调整其无功功 率，当光伏输出的有功功率虽然很大，但是仍然小于用户负荷，即PlMd〉Ppy的情况，并不会出 现功率外送导致并网点电压偏高的现象，但是按照Q(巧策略，此时光伏电源会吸收大量的 无功W降低电压，该就造成了额外的功率损耗；Q扣）控制策略是直接根据并网点电压幅值 调节无功功率的，克服了Q(巧策略的缺陷，但是由于线路上每个接入点的电压幅值不同， 在靠近变压器的线路首端电压几乎不变，线路末端的电压与额定值偏差较大，该就会经常 出现处于线路末端的光伏电源最大限度的吸收无功功率，处于线路首端的光伏电源丝毫不 能参与到电压调节的现象。
【发明内容】
[0007] 为了克服现有的几种方法的不足，本发明提供了一种基于逆变器功率协调控制的 电压调节方法。本方法基于集中控制的思想，根据每个并网点的电压幅值Vi，协调控制区域 内各光伏电源的无功功率，即克服了Q(巧策略造成额外的功率损耗的弊端，同时又可W将 每个光伏电源均参与到线路的电压调节中，由于采用无功功率控制，又避免了APC方法的 弃光缺陷。
[000引本发明所采用的技术方案是：一种基于逆变器功率协调控制的电压调节方法，在 一个采样周期内，采用约束优化数学模型对光伏逆变器进行功率协调控制；其特征在于： 所述的约束优化数学模型的目标函数为各光伏电源输出无功功率之和最小，即
【主权项】
1. 一种基于逆变器功率协调控制的电压调节方法，在一个采样周期内，采用约束优化 数学模型对光伏逆变器进行功率协调控制；其特征在于：所述的约束优化数学模型的目标 _为各光伏电源输出无功功率之和最小，BP誦，式中，Q，为第i个光伏电源臟 收的无功功率，N为光伏电源数量；约束条件为逆变器容量约束、节点潮流约束、节点电压 约束和逆变器功率调整权重约束；其具体实现包括以下步骤： 步骤1 :采集每个光伏电源的输出功率、电压和负荷的实时功率； 步骤 2:判断，Vi^Valert? 若是，则继续执行下述步骤3 ; 若否，则回转执行所述的步骤1 ; 其中，Vi表示第i个光伏电源的电压，V 31#表示预算设定的电压警告值； 步骤3 :在满足所提出的逆变器容量约束、节点潮流约束、节点电压约束和逆变器功率 调整权重约束的条件下，求出使得各光伏电源输出无功功率之和最小的一组无功功率调整 量{QiPV}; 步骤4 :将{Qipv}作为协调控制每个光伏逆变器的无功功率参考值，实现对区域内并网 点的电压调节。
2. 根据权利要求1所述的基于逆变器功率协调控制的电压调节方法，其特征在于，所 述的逆变器容量约束条件为： (ΡΓ)2+(QD Si2 (式一）； 其中，ΡΓ为第i个光伏电源按照最大功率跟踪所可以发出的有功功率，Q Γ为第i个 光伏电源所吸收的无功功率，Si为第i个逆变器的额定容量，光伏电源所能发出的无功功率 受逆变器额定容量的限制。
3. 根据权利要求1所述的基于逆变器功率协调控制的电压调节方法，其特征在于，所 述的节点潮流约束条件为牛顿拉夫逊法节点潮流方程：
其中，PjP Qi分别为节点i有功和无功功率，VjP δ i为节点i的电压幅值与相角，Gij 与为支路ij的线路参数。
4. 根据权利要求1所述的基于逆变器功率协调控制的电压调节方法，其特征在于，所 述的节点电压约束条件为： Vmin彡 IviI (式三）； 其中，vmin、Vmax分别表示节点i的最小电压和最大电压，所有节点的电压V i限制在Vmin 与Vmax之间，通常在低压配电网中，电压允许范围在额定值的-10%与+7%之间。
5. 根据权利要求4所述的基于逆变器功率协调控制的电压调节方法，其特征在于：所 述的 Vmin= 〇· 9p. u.，Vmax= I. 065p. U.。
6. 根据权利要求1所述的基于逆变器功率协调控制的电压调节方法，其特征在于，所 述的逆变器功率调整权重约束条件为：
式中，使用权重系数来表示每个接入点的逆变器在功率调节的参与程度，Wi为第i个光 伏电源的权重系数，Qipv为第i个光伏电源所吸收的无功功率，Q iimax为由第i个光伏电源对 应的逆变器决定的最大无功功率调整量。
7.根据权利要求1所述的基于逆变器功率协调控制的电压调节方法，其特征在于：各 接入点的逆变器以相同的权重系数参与功率调整，或按照接入位置的电压灵敏度进行分 配。
【专利摘要】本发明公开了一种基于逆变器功率协调控制的电压调节方法，在一个采样周期内，采用约束优化数学模型对光伏逆变器进行功率协调控制；约束优化数学模型的目标函数为各光伏电源输出无功功率之和最小，即约束条件为逆变器容量约束、节点潮流约束、节点电压约束和逆变器功率调整权重约束；在满足所提出的约束条件下，通过优化算法求出使得各光伏电源输出无功功率之和最小的一组无功功率调整量，将作为协调控制每个光伏逆变器的无功功率参考值，实现对区域内并网点的电压调节，本方法在不缩减光伏输出有功功率的前提下，既可以充分利用每个逆变器的电压调节能力，又可以避免输出多余的无功功率，造成不必要的线路功率损耗。
【IPC分类】H02M7-42, H02J3-38, H02J3-16
【公开号】CN104767221
【申请号】CN201510190937
【发明人】孙鹏, 罗明武, 周友斌, 周鲲鹏, 孙朝霞, 刘天慈, 邓长虹, 刘辉, 杨威, 郑峰, 张志刚
【申请人】国家电网公司, 囯网湖北省电力公司随州供电公司, 囯网湖北省电力公司电力科学研究院, 武汉大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月21日