一种基于光伏逆变器调相的串供线路调压方法与流程

本发明属于光伏逆变器领域，尤其涉及一种基于光伏逆变器调相的串供线路调压方法。
背景技术：
：太阳能作为可再生绿色能源，取之不尽，用之不竭，无污染，低成本，被公认为是21世纪最重要的新能源之一。世界各国竞相动用庞大的研发团队和巨额资金来研究太阳能发电技术。其中，光伏发电因为其电池材料硅的来源丰富、成本低廉等优点而受到青睐。它的基本原理是通过太阳能电池表面的光生伏特效应，实现由光能到电能的转换。光伏发电对优化能源结构、推动节能减排、实现经济可持续发展具有重要意义，光伏发电并网运行已成为今后发展的主要方向。我国西部地区光照充足，降水量少，建有大量的光伏电站。当地电网中的负荷较轻，负荷点与负荷点之间距离较远，采用长距离串供方式供电后，由于高压输电线的R/X值较小，输电线末端电压明显高于首端电压，存在较为严重的无功电压问题。目前，国内并网光伏电站均要求配置占装机容量20％左右的容性和5％左右的感性无功补偿装置，还常常要求是动态补偿的SVG，造价昂贵。随着电力电子技术和工业控制技术的发展，逆变器的调制方式和控制策略也有了很大的提升。新能源厂站尤其是光伏电站中逆变器具备调相运行能力。有效开发及利用逆变器调相运行能力，既可随时为电网提供无功支撑，也可为采用逆变器的新能源厂站减少动态无功补偿设备投资。常用的调压方法有采用Q(U)和控制策略进行调压，Q(U)控制策略下逆变器吸收或发出无功功率与光伏有功出力大小及负荷大小没有直接的关系，其控制策略吸收的无功总量最低，减小了电网损失，但没有调动所有光伏逆变器均参与电网电压调节，整个光伏系统调压能力较弱。控制策略成立的前提是假设并网点电压随光伏有功出力增大而升高。当光伏有功出力很大，且恰好是用户用电高峰时，此时并网点电压未越限，大量的无功输出会增大电网有功、无功损耗。技术实现要素：技术问题：本发明提供一种基于光伏逆变器调相的串供线路调压方法，利用光伏逆变器调相运行能力对串供线路进行电压调节，使电网中各节点电压维持在合理范围内。技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：步骤1：将电网中的发电机、变压器、线路、负荷进行等值处理，建立电网等值模型。步骤2：对电网等值模型进行潮流计算，获取潮流信息，包括各节点电压、各支路有功无功功率。步骤3：判断光伏系统并网点电压Ui范围，若0.95p.u.≤Ui≤1.05p.u.，则直接结束，否则进行步骤4。步骤4：根据基于并网点电压幅值的Q(U)控制策略计算光伏系统无功输出值Qui，Q(U)控制策略直接采集光伏系统并网点处电压Ui，其表达式为式中：U1、U2、U3、U4表示的电压值分别为0.95、0.98、1.02、1.05p.u.；Qimax为光伏系统有功额定输出时无功输出的最大值。根据基于有功输出的控制策略计算光伏系统无功输出值Qpi，控制策略根据光伏系统有功出力P设定功率因数值由C1变为C2，其表达式为式中：C1＝1，C2＝0.9，Pim为有功额定输出值，P1＝Pim/2，P2＝Pim。步骤5：设置基于并网点电压幅值的Q(U)控制策略计算光伏系统无功输出值Qui权重系数初始值a＝1，设置基于有功输出的控制策略计算光伏系统无功输出值Qpi权重系数初始值b＝0。步骤6：判断Qpi权重系数b，若b≥1则直接结束，否则进行步骤7。步骤7：计算光伏系统无功输出值Qi，其表达式为Qi＝aQui+bQpi(4)式中：Qui为基于并网点电压幅值的Q(U)控制策略计算出的光伏系统无功输出值，a为其权重系数，Qpi为基于有功输出的控制策略计算出的光伏系统无功输出值，b为其权重系数。步骤8：判断光伏系统无功输出值Qi大小，若Qi＝Qim，则直接结束，否则进行步骤9，Qim为光伏系统无功输出容量。步骤9：判断光伏系统并网点电压Ui范围，若0.95p.u.≤Ui≤1.05p.u.，则直接结束，否则进行步骤10。步骤10：令权重系数a＝a-0.05、b＝b+0.05，返回步骤6。有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：1.本发明提供了一种基于光伏逆变器调相的串供线路调压方法，该方法有效开发及利用逆变器调相运行能力，既可随时为电网提供无功支撑，也可为光伏电站减少动态无功补偿设备投资，使电网中各节点电压维持在合理范围内；2.本发明继承了Q(U)和控制策略的优点，同时又克服了各自的不足，通过调动所有光伏逆变器均参与电网电压调节，使得无功吸收总量最低，电网有功、无功损耗最小。附图说明图1为本发明的流程图；图2是新疆疆南地区电网拓扑图；图3是在DIgSILENT软件中搭建的新疆疆南地区电网模型。具体实施方式下面结合实施例，对本发明所提出的一种基于光伏逆变器调相的串供线路调压方法作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实施例的范围及其应用。实施例为新疆疆南地区电网，电网拓扑图如图2所示。其中阿克苏——巴楚、巴楚——喀什线路为长距离750kV架空线，其余均为220kV架空线，构成一典型串供线路结构电网，其中阿克苏、巴楚、喀什节点装设1500MVA容量的750/220/63kV三绕组变压器，金鹿、麦盖提、莎车、英吉沙、奥依塔克节点接有大容量光伏系统。根据实际电网数据在DIgSILENT中搭建电网模型，如图3所示。设阿克苏节点为平衡节点，将基于光伏逆变器调相的串供线路调压方法写入DIgSILENT中的控制模块，对有无采用基于光伏逆变器调相的串供线路调压方法得到的节点电压进行对比分析。以巴楚——喀什750kV架空线为例，线路长度188km，单位长度正负序电阻值为0.0138Ω/km，单位长度正负序电抗值为0.2833Ω/km，R/X值很小，当功率流过线路时，会出现线路末端电压高于首端的情况，当仅在巴楚节点添加无功补偿设备时，喀什节点电压明显超标，达到1.055p.u.，各节点电压如表1所示。表1调压前疆南地区电网各节点电压节点名电压(p.u.)节点名电压(p.u.)节点名电压(p.u.)阿克苏1.000巴楚1.028喀什1.055柯坪1.003金鹿1.033麦盖提1.043莎车1.058叶城1.057疏勒1.058英吉沙1.062上阿图什1.057乌恰1.059深喀1.057喀发二期1.057喀发三期1.057疏附1.057奥依塔克1.051盖孜1.049布伦口1.048为了更好地对疆南地区电网电压进行调节，利用金鹿、麦盖提、莎车、英吉沙、奥依塔克节点光伏逆变器的调相运行能力对串供线路进行调压。计算得出的各节点控制策略权重系数a和b如表2所示。表2各节点控制策略权重系数调压后疆南地区电网各节点电压如表3所示。从表3中可以看出，各节点电压均维持在0.98——1.02p.u.之间，满足电网电压要求。所有光伏逆变器均参与电网电压调节，无功吸收总量相比采用控制策略时低，同时电网有功、无功损耗小。表3调压后疆南地区电网各节点电压当前第1页1 2 3