一种基于光伏电站并网无功补偿装置容量的计算方法及装置与流程

1.本发明属于电力系统的技术领域，尤其是一种基于光伏电站并网无功补偿装置容量的计算方法及装置。


背景技术：

2.光伏电站是指与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，属于绿色能源项目，可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统，太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电。
3.随着“双碳”目标的提出，对新能源的需求逐渐增加，电力系统中光伏并容量的不断增加，由于光伏电站出力的波动性以及不确定性导致其无功需求永远不会是一个固定的数值，进一步会导致供能功率的波动，影响系统电压的稳定性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明专利采用了一种基于光伏电站并网无功补偿装置容量的计算方法，在电网感性负荷较大的情况，保证电网电压的稳定性。
5.本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
6.一种基于光伏电站并网无功补偿装置容量的计算方法，具体步骤如下：
7.步骤1：获取光伏电站实际使用时的相关数据参数；
8.步骤2：基于所述光伏电站实际使用时的相关数据参数，获取光伏电站并入电网的无功功率以及光伏电站无功输出对电网电压影响因子；
9.步骤3：基于光伏电站实际使用时的相关数据参数、光伏电站并入电网的无功功率以及光伏电站无功输出对电网电压影响因子，获取光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子；
10.步骤4：基于光伏电站实际使用时的相关数据参数、光伏电站并入电网的无功功率、光伏电站无功输出对电网电压影响因子以及光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子，获取光伏电站并网需增加的无功补偿装置容量；
11.优选地，所述步骤1中相关数据参数包括光伏电站额定发电功率光伏的温度转换功率系数α
pv
，光伏电站当前时刻的气温t，光伏电站逆变器容量s
pv
，光伏电站当前时刻的光照强度w
pv
，大电网电压u，光伏电站送出线路电阻rg，光伏电站送出线路电抗xg，光伏电站内部箱式变压器、主变压器和集电线路等效电阻r
equ
，光伏电站内部箱式变压器、主变压器和集电线路等效电抗x
equ
，光伏电站无功装置补偿前功率因数θ，光伏电站无功装置补偿后功率因数θ'和光伏电站当前负荷需求p
dq
；
12.优选地，所述步骤2中光伏电站并入电网的无功功率的计算公式为：
13.[0014][0015][0016]
式中：
[0017]
p
pv
为光伏电站的有功输出功率；
[0018]
t
ref
为光伏电站气温参考值；
[0019]spv
为光伏逆变器容量；
[0020]qpv
为光伏电站并入电网的无功功率；
[0021]
t
*
、t
ref*
、w
pv
*分别为光伏电站当前时刻的气温标幺值、气温参考值的标幺值、光照强度的标幺值；
[0022]
t'、t
ref
'、w
pv
'分别为光伏电站当前时刻的气温基准值、气温参考值的基准值、光照强度的基准值；
[0023]
优选地，所述步骤2中光伏电站无功输出对电网电压影响因子的计算公式为：
[0024][0025][0026][0027]
式中：
[0028]
δ为光伏电站无功输出对电网电压影响因子；
[0029]u*
、r
g*
、x
g*
分别为p
pv
、u、r
equ
、rg、x
equ
、xg的标幺值；p
p
'v、u'、re'
qu
、rg'、x
e’qu
、xg'分别为p
pv,t
、u、r
equ
、rg、x
equ
、xg的基准值；
[0030]
优选地，所述步骤3中光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子的计算公式为：
[0031][0032][0033][0034]
式中：
[0035]
β为光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子；
[0036]u*
、r
g*
、x
g*
、分别为p
pv
、u、r
equ
、rg、x
equ
、xg、q
pv,t
的标幺值；p
p
'v、u'、re'
qu
、rg'、x
e’qu
、xg'、q'
pv,t
分别为p
pv,t
、u、r
equ
、rg、x
equ
、xg、q
pv,t
的基准值；优选地，所述步骤4中光伏电站并网需增加的无功补偿装置容量的计算公式为：
[0037][0038]
式中：
[0039]
q为光伏电站并网需增加的无功补偿装置容量；
[0040]
优选地，一种基于光伏电站并网无功补偿装置容量的计算装置：包括：
[0041]
第一获取数据模块：用于获取光伏电站实际使用时的相关数据参数获取光伏电站实际使用时的相关数据参数；
[0042]
第二获取数据模块：用于获取光伏电站并入电网的无功功率以及光伏电站无功输出对电网电压影响因子；
[0043]
第三获取数据模块：用于获取光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子；
[0044]
第四获取数据模块：用于获取光伏电站并网需增加的无功补偿装置容量。
[0045]
本发明的优点和积极效果是：
[0046]
本发明涉及的一种基于光伏电站并网无功补偿装置容量的计算方法，通过获取光伏电站实际使用时的相关数据参数计算出计算光伏电站并入电网的无功功率、光伏电站无功输出对电网电压影响因子和光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子，并通过以上得到的数据参数，计算出光伏电站并入电网需增加的无功补偿装置容量，在电网感性负荷较大的情况，通过投入相应的光伏电站无功补偿装置，从而提高电网电压稳定性。
附图说明
[0047]
图1是本发明一种基于光伏电站并网无功补偿装置容量的计算方法的流程图。
具体实施方式
[0048]
以下结合附图对本发明做进一步详述。
[0049]
实施例1：
[0050]
本发明提出了一种基于光伏电站并网无功补偿装置容量的计算方法，如图1所示，具体步骤如下：
[0051]
步骤1：获取光伏电站实际使用时的相关数据参数；
[0052]
在此步骤中，所述相关数据参数包括光伏电站额定发电功率光伏的温度转换功率系数α
pv
，光伏电站当前时刻的气温t，光伏电站逆变器容量s
pv
，光伏电站当前时刻的光照强度w
pv
，大电网电压u，光伏电站送出线路电阻rg，光伏电站送出线路电抗xg，光伏电站内部箱式变压器、主变压器和集电线路等效电阻r
equ
，光伏电站内部箱式变压器、主变压器和集电线路等效电抗x
equ
，光伏电站无功装置补偿前功率因数θ，光伏电站无功装置补偿后功率因数θ'和光伏电站当前负荷需求p
dq
；
[0053]
步骤2：基于所述光伏电站实际使用时的相关数据参数，获取光伏电站并入电网的无功功率以及光伏电站无功输出对电网电压影响因子；
[0054]
在此步骤中，所述光伏电站并入电网的无功功率的计算公式为：
[0055][0056][0057][0058]
式中：
[0059]
p
pv
为光伏电站的有功输出功率；
[0060]
为光伏电站的额定发电功率；
[0061]
α
pv
为光伏的温度转换功率系数；
[0062]
t为光伏电站当前时刻的气温；
[0063]
t
ref
为光伏电站气温参考值；
[0064]wpv
为光伏电站当前时刻的光照强度；
[0065]spv
为光伏逆变器容量；
[0066]
t
*
、t
ref*
、w
pv
*分别为光伏电站当前时刻的气温标幺值、气温参考值的标幺值、光照强度的标幺值；
[0067]
t'、t
ref
'、w
pv
'分别为光伏电站当前时刻的气温基准值、气温参考值的基准值、光照强度的基准值；
[0068]qpv
为光伏电站并入电网的无功功率；
[0069]
若当前时刻为t，则表示为t+0.01时刻的p
pv
值与其它数据经过计算后的值、t+0.02时刻的p
pv
值与其它数据经过计算后的值、
……
t+1时刻的p
pv
值与其它数据经过计算后的值，所有值再相加的总和；
[0070]
p
pv,t
：设当前时刻为h，则p
pv,t
为h+t时刻的光伏电站的有功输出功率；
[0071]
在此步骤中，所述光伏电站无功输出对电网电压影响因子的计算公式为：
[0072][0073][0074]
[0075]
式中：
[0076]
u为大电网电压；
[0077]
rg为光伏电站送出线路电阻；
[0078]
xg为光伏电站送出线路电抗；
[0079]requ
为光伏电站内部箱式变压器、主变压器和集电线路等效电阻；
[0080]
x
equ
为光伏电站内部箱式变压器、主变压器和集电线路等效电抗；
[0081]u*
、r
g*
、x
g*
分别为p
pv
、u、r
equ
、rg、x
equ
、xg的标幺值；p’pv
、u'、r’equ
、r’g
、x’equ
、x’g
分别为p
pv,t
、u、r
equ
、rg、x
equ
、xg的基准值；
[0082]
p
pv,t
：设当前时刻为h，则p
pv,t
为h+t时刻的光伏电站的有功输出功率的标幺值、有功输出功率的实际值；
[0083]
若当前时刻为t，则表示为t+0.01时刻的p
pv
、u、r
equ
、rg、p
pv
、x
equ
、值与其它数据经过计算后的值、t+0.02时刻的p
pv
、u、r
equ
、rg、p
pv
、x
equ
、值与其它数据经过计算后的值、
……
t+1时刻的p
pv
、u、r
equ
、rg、p
pv
、x
equ
、值与其它数据经过计算后的值，所有值再相加的总和；
[0084]
步骤3：基于光伏电站实际使用时的相关数据参数、光伏电站并入电网的无功功率以及光伏电站无功输出对电网电压影响因子，获取光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子；
[0085]
在此步骤中，所述光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子的计算公式为：
[0086][0087][0088][0089]
式中：
[0090]
u为大电网电压；
[0091]
rg为光伏电站送出线路电阻；
[0092]
xg为光伏电站送出线路电抗；
[0093]requ
为光伏电站内部箱式变压器、主变压器和集电线路等效电阻；
[0094]
x
equ
为光伏电站内部箱式变压器、主变压器和集电线路等效电抗；
[0095]qpv
为光伏电站无功输出；
[0096]
δ为光伏电站无功输出对电网电压影响因子；
[0097]
β为光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子；
[0098]u*
、r
g*
、x
g*
、分别为p
pv
、u、r
equ
、rg、x
equ
、xg、q
pv,t
的标幺值；p’pv
、
u'、r’equ
、r’g
、x’equ
、x’g
、q'
pv,t
分别为p
pv,t
、u、r
equ
、rg、x
equ
、xg、q
pv,t
的基准值；
[0099]
若当前时刻为t，则
[0100]
表示为t+0.01时刻的p
pv
、u、r
equ
、rg、
[0101]
p
pv
、x
equ
、q
pv
值与其它数据经过计算后的值、t+0.02时刻的p
pv
、u、r
equ
、rg、p
pv
、x
equ
、q
pv
值与其它数据经过计算后的值、
……
t+1时刻的p
pv
、u、r
equ
、rg、p
pv
、x
equ
、q
pv
值与其它数据经过计算后的值，所有值再相加的总和；
[0102]
步骤4：基于光伏电站实际使用时的相关数据参数、光伏电站并入电网的无功功率、光伏电站无功输出对电网电压影响因子以及光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子，获取光伏电站并网需增加的无功补偿装置容量；
[0103]
在此步骤中，所述光伏电站并网需增加的无功补偿装置容量的计算公式为：
[0104][0105]
式中：
[0106]
p
dq
为电网当前负荷需求；
[0107]
θ为光伏电站补偿前功率因数；
[0108]
θ'为光伏电站补偿后功率因数；
[0109]
q为光伏电站并网需增加的无功补偿装置容量。
[0110]
实施例2：
[0111]
本发明还提供了一种基于光伏电站并网无功补偿装置容量的计算装置：包括：
[0112]
第一获取数据模块：用于获取光伏电站实际使用时的相关数据参数获取光伏电站实际使用时的相关数据参数；
[0113]
第二获取数据模块：用于获取光伏电站并入电网的无功功率以及光伏电站无功输出对电网电压影响因子；
[0114]
第三获取数据模块：用于获取光伏电站的无功补偿装置对电网电压影响因子；
[0115]
第四获取数据模块：用于获取光伏电站并网需增加的无功补偿装置容量。
[0116]
以下通过实采用某大型光伏电站为计算算例进行验证
[0117]
首先，采集某大型光伏电站在某一时刻的相关数据参数α
pv
＝0.98，t＝28℃，t
ref
＝20℃，t'＝t
ref
'＝25℃，w
pv
＝350lux，w
pv
'＝100lux，s
pv
＝18mw，通过采集的数据参数计算出某大型光伏电站此时刻的无功功率q
pv
；
[0118]
当t＝0.01时，
[0119][0120]
计算t＝0.01到t＝1时刻的p
pv
值，并带入
[0121][0122]
得到，q
pv
＝3126kw
·h[0123]
其次，结合电网的相关电压值和某大型光伏电站送出线路阻抗以及内部箱式变压器、主变压器和集电线路的等效阻抗，计算出某大型光伏电站无功输出对电网电压影响因子
[0124]
若此时大电网电压u＝219.98v，u'＝220v，
[0125]
p’pv
＝10000kw
·
h，r
equ
+jx
equ
＝21.23+j10.35kω，r’equ
+jx’equ
＝25+j12kω，rg+jxg＝19.31+j12.54kω，r’g
+jx’g
＝20+j12kω。将获取的数据参数带入公式，
[0126][0127]
再次，计算出某大型光伏电站无功补偿装置对电网电压影响因子
[0128]
此时，
[0129][0130]
最后，通过上述得到的数据参数，计算光伏电站并网需增加的无功补偿装置容量
[0131]
若某大型光伏电站补偿前功率因数θ＝79.56
°
，补偿后功率因数θ'＝82.53
°
，当前负荷需求p
dq
＝24.23mw
·
h，则某大型光伏电站并网需增加的无功补偿装置容量为，
[0132][0133]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
[0134]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0135]
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。
[0136]
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。