一种基于有功控制的光伏发电站电能质量优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种优化方法，具体涉及一种基于有功控制的光伏发电站电能质量优 化方法。
【背景技术】
[0002] 光伏发电作为新能源开发利用的重要方面近几年得到了快速发展，随着光伏发电 容量的不断增大，大型光伏电站的电能质量问题也更加突出。由于太阳能光伏发电系统通 过光伏组件将太阳能转变为直流电能，再通过逆变器将直流电转变为交流电并入电网，在 此过程中会产生较多谐波和直流分量，尤其是当逆变器处于低功率状态时，其电能质量问 题将更加突出。
[0003] 光伏发电站有功功率控制的主要目标根据电网的有功调度需求，控制光伏电站的 输出功率及变化率都不高于电网的调度指令。光伏发电站有功功率控制的输入信号为电网 调度的指令、并网点输出有功功率以及太阳能光照强度和环境温度等，利用光伏发电站有 功功率控制系统将光伏发电站的有功功率输出量控制在电网调度机构要求的范围内。在正 常情况时，光伏发电站按照最大发电功率进行发电，而在某些特殊情况下，电网调度机构会 向光伏发电站下达电网调度指令，对光伏发电站输出的有功功率作出限制，光伏发电站则 会根据当前的太阳能光照强度以及温度等条件确定各光伏阵列的功率输出能力以及整个 光伏发电站的功率输出能力，并据此通过控制电路将电网调度指令下达至各光伏阵列，通 过调节各光伏阵列的发电功率以满足整个光伏发电站对于调度指令值的准确跟踪。
【发明内容】
[0004] 为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于有功控制的光伏发电站电能 质量优化方法，可以避免大多数光伏逆变器进入不必要的低功率工作状态，从而提高整个 光伏发电站运行过程中的电能质量。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
[0006] 本发明提供一种基于有功控制的光伏发电站电能质量优化方法，所述优化方法包 括以下步骤：
[0007] 步骤1 :判断电网调度机构是否向光伏发电站下发电网调度指令，若是则执行步 骤2,否则执行步骤3;
[0008] 步骤2 :计算光伏逆变器的有功功率指令值，之后执行步骤4 ;
[0009] 步骤3 :对光伏逆变器执行最大功率点跟踪控制，之后执行步骤4 ;
[0010] 步骤4 :下发光伏逆变器的有功功率指令值给光伏逆变器。
[0011] 所述步骤2包括以下步骤：
[0012] 步骤2-1 :光伏发电站接收电网调度机构下发的电网调度指令；
[0013] 步骤2-2 :确定光伏发电站的有功功率指令值；
[0014] 步骤2-3 :建立光伏逆变器电能质量相对于有功功率的拟合函数；
[0015] 步骤2-4 :建立使光伏发电站电能质量最优的目标函数，并确定对应的约束条件；
[0016] 步骤2-5 :通过求解使光伏发电站电能质量最优的目标函数得到光伏逆变器的有 功功率指令值。
[0017] 所述步骤2-2中，根据电网调度指令和光伏发电站的功率控制模式确定光伏发电 站的有功功率指令值；
[0018] 光伏发电站的功率控制模式包括限值模式、调整模式、斜率控制模式和差值模式。
[0019] 所述步骤2-3中，根据光伏逆变器的电能质量测试结果，建立如下光伏逆变器电 能质量相对于有功功率的拟合函数：
[0020] PQfF^P) (1)
[0021] 其中，PQy为第i种型号、第j台光伏逆变器的电能质量，P为光伏逆变器的有功 功率，i = 1，2，···，Ν，j = 1，2，一，1^州表示光伏发电站内所含光伏逆变器型号的数量，1^ 表示第N种型号逆变器的台数。
[0022] 所述步骤2-4中，建立如下使光伏发电站电能质量最优的目标函数：
[0024] 其中， _ _
............表不使光伏发电站电 能质量最优的目标函数，PQW表示光伏发电站的电能质量；
[0025] 使光伏发电站电能质量最优的目标函数对应的约束条件如下：
[0027] 其中，PP。^示光伏发电站的有功功率指令值，表示光伏发电站的有功功率 损耗，表示第i种型号、第j台光伏逆变器的有功功率指令值，P ljiniax表示P U的上限值， Ρ?,_表示Ρ?的下限值，i = 1，2,…，N，j = 1，2,…，Mn，N表示光伏发电站内所含光伏逆变 器型号的数量，MN表示第N种型号逆变器的台数。
[0028] 所述步骤3中，光伏逆变器进入最大出力模式，光伏发电站对光伏逆变器执行最 大功率点跟踪控制。
[0029] 所述步骤4中，光伏发电站内的有功功率控制系统下发光伏逆变器的有功功率指 令值给光伏逆变器。
[0030] 与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
[0031] 1)减小光伏发电站运行过程中的特定次谐波、谐波畸变率和闪变；
[0032] 2)避免光伏发电站运行过程中的特定次谐波带来的谐振问题和次同步震荡问 题；
[0033] 3)本发明提供的基于最优电能质量的光伏电站有功优化输出方法可以有效解决 光伏电站限功率运行时逆变器在低功率输出时的电能质量超标问题；
[0034] 4)本发明提供的基于最优电能质量的光伏电站有功优化输出方法可以根据光伏 电站所处电网的实际情况，针对性的建立目标函数，提高光伏电站运行时的电能质量。
【附图说明】
[0035] 图1是基于最优电能质量的光伏电站有功优化输出方法流程图。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0037] 光伏发电站运行中需根据电网调度机构向光伏发电站发出的调度指令调整有功 功率输出值，若电网调度指令值远低于光伏发电站的额定功率，将使光伏逆变器处于低功 率工作状态。由于光伏逆变器中滤波器参数是在额定功率下设计的，光伏逆变器在低功率 运行时逆变效率大大降低，电能质量也会显著恶化。
[0038] 本发明提出一种基于有功控制的光伏发电站电能质量优化方法，可以避免大多数 光伏逆变器进入不必要的低功率工作状态，从而提高整个光伏发电站运行过程中的电能质 量。
[0039] 如图1，本发明提供的基于有功控制的光伏发电站电能质量优化方法包括以下步 骤：
[0040] 步骤1 :判断电网调度机构是否向光伏发电站下发电网调度指令，若是则执行步 骤2,否则执行步骤3;
[0041] 步骤2 :计算光伏逆变器的有功功率指令值，之后执行步骤4 ;
[0042] 步骤3 :对光伏逆变器执行最大功率点跟踪控制，之后执行步骤4 ;
[0043] 步骤4 :下发光伏逆变器的有功功率指令值给光伏逆变器。
[0044] 所述步骤2包括以下步骤：
[0045] 步骤2-1 :光伏发电站接收电网调度机构下发的电网调度指令；
[0046] 步骤2-2 :确定光伏发电站的有功功率指令值；
[0047] 步骤2-3 :建立光伏逆变器电能质量相对于有功功率的拟合函数；
[0048] 步骤2-4 :建立使光伏发电站电能质量最优的目标函数，并确定对应的约束条件；
[0049] 步骤2-5 :通过求解使光伏发电站电能质量最优的目标函数得到光伏逆变器的有 功功率指令值。
[0050] 所述步骤2-2中，根据电网调度指令和光伏发电站的功率控制模式确定光伏发电 站的有功功率指令值；
[0051 ] 光伏发电站的功率控制模式包括限值模式、调整模式、斜率控制模式和差值模式。
[0052] 所述步骤2-3中，根据光伏逆变器的电能质量测试结果，建立如下光伏逆变器电 能质量相对于有功功率的拟合函数：
[0053] PQfF^P) (1)
[0054] 其中，PQy为第i种型号、第j台光伏逆变器的电能质量，P为光伏逆变器的有功 功率，i = 1，2，···，Ν，j = 1，2，一，1^州表示光伏发电站内所含光伏逆变器型号的数量，