一种自适应控制微网无功调节方法与流程

1.本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种自适应控制微网无功调节方法。


背景技术：

2.随着当今世界工业化进程的不断提高，对能源的需求也不断的加大，原始能源石油及煤矿不断枯竭，世界人民对能源的危机感日趋严重。在环保方面，石油及煤炭等的利用对自然环境进行了严重的破坏和加重了大气污染，严重影响了人们赖以生活的健康环境，这使得人们不断努力去寻找可再生能源来减少或者取代现有能源。而光伏是一种取之不尽用之不竭的生态能源，故当今人们都在努力致力于光伏能源的利用。
3.本技术中的光伏微网系统是光伏发电系统中的一种，它是在一个小范围内或者区域性的将国家电网、柴油及重油发电、储能以及光伏有机组合为一个综合能源系统，来满足该区域内的用电需求。在此系统中，各种能源独立工作但又要协调配合，才能完成整个电网的稳定运行。这就对综合能源的控制提出了更多更高的控制要求。
4.在综合能源光伏微网系统中，要使电网稳定运行运行，整个综合能源电网必须满足功率平衡基本方程，即∑p发电＝∑p用电、∑q发电＝∑q用电,否则电网将产生剧烈震荡而损坏整个微网系统设备。尤其无功的波动，将会影响整个电网的电压波动，从而使各设备运行于一个不稳定电压环境的电网中，严重影响系统运行和设备工作。
5.在电网中，无功功率调节法大体分为电压无功调节，静态无功补偿和动态无功补偿以及电网功率因素平衡法等。其中电压无功补偿适用于大型电网(如国家电网)发送电时的理论计算及终端补偿；就地静态无功补偿和动态无功补偿是在负载前端置入无功补偿装置，如果负载固定采用静态补偿法，如果负载动态切换就采用动态无功补偿；电网功率因素平衡法在无功补偿装置上添加母线功率因素检测计算法，即通过计算功率因素与目标功率因素的差值，来计算无功补偿容量的方法。
6.由上面几种无功调节方式可知，在进行无功调节时，没有考虑到各电源功率因素的运行情况，这势必导致能源浪费，系统波动大等风险。尤其以柴发做主网的光柴储微网系统中，以上调节方法可能导致柴油发电机运行功率因素偏离其合理数值，影响柴发的使用。
7.理想的多能源微网系统，应是各个发电源运行功率因素一致，这样能保证整个电网母线功率因素的稳定，从而保证整个电网电压稳定。
8.因此，有必要提供一种新的自适应控制微网无功调节方法解决上述技术问题。


技术实现要素：

9.本发明解决的技术问题是提供一种可以维持v/f发电源的功率因素不变，从而保证系统稳定运行的自适应控制微网无功调节方法。
10.为解决上述技术问题，本发明提供的自适应控制微网无功调节方法包括以下步骤：
11.s1：根据各发电装置根据负载的无功需求，按照控制算法使各发电装置运行在一
个合理的无功功率值，具体包括以下步骤；
12.s11：在计划有功功率调度和自动有功功率调度的基础上，通过监控光柴储电站并网点的功率因素变化值，求出所需总无功需求值，然后再对光伏和储能进行无功分配。
13.优选的，所述发电装置的实时无功计算均以如下基本公式计算：
[0014][0015]
q
(t)
:表示t时刻某发电装置的无功需求值；
[0016]
s
(t)
:表示某发电装置的视在功率值；
[0017]
p
(t)
:表示t时刻某发电装置的有功需求值。
[0018]
优选的，所述对光伏和储能进行无功分配的原则为由储能最大承担无功需求值，当总无功超出储能无功调节范围时，超额部分无功由光伏承担。
[0019]
优选的，所述步骤s1用于达到最大利用清洁能源的目的。
[0020]
优选的，所述步骤s1用于满足系统的旋转备用，以供负载功率或者光伏发生变化时，维持系统运行运行。
[0021]
与相关技术相比较，本发明提供的自适应控制微网无功调节方法具有如下有益效果：
[0022]
本发明提供一种自适应控制微网无功调节方法，本控制系统中各个发电源均运行于目标功率因素，当负载端发生变化或者可再生能源(光伏)发生突变时，其功率因素势必也会随之变化。控制系统仅需以电网运行于pq模式的电源作为调节目标，使控制对方始终运行于一特定的功率因素值，这样就可以维持v/f发电源的功率因素不变，从而保证系统稳定运行。
附图说明
[0023]
图1为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的光伏无功调节范围图；
[0024]
图2为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的储能逆变器的无功功率调节曲线图；
[0025]
图3为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的燃油发电机无功调节范围；
[0026]
图4为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的光储电站自动无功控制逻辑；
[0027]
图5为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的光储电站环入点的pf值的示意图；
[0028]
图6为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的光储电站储能计划无功控制逻辑图；
[0029]
图7为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的光储电站光伏计划无功控制逻辑图。
具体实施方式
[0030]
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
[0031]
请结合参阅图1
‑
图7其中，图1为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的光
伏无功调节范围图；图2为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的储能无功调节范围图；图3为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的燃油发电机无功调节范围；图4为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的光储电站自动无功控制逻辑；图5为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的光储电站环入点的pf值的示意图；图6为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的光储电站储能计划无功控制逻辑图；图7为本发明提供的自适应控制微网无功调节方法的光储电站光伏计划无功控制逻辑图。
[0032]
1、自适应微网无功调度系统控制原理及基本原则：
[0033]
本微网系统由燃油发电机、储能系统和光伏系统组成。
[0034]
根据各发电装置根据负载的无功需求，按照一个合理的控制算法使各发电装置运行在一个合理的无功功率值，一方面达到最大利用清洁能源(光伏)的目的，另一方面还需满足系统的旋转备用，以供负载功率或者光伏发生变化时，维持系统运行运行。
[0035]
在计划有功功率调度和自动有功功率调度的基础上，通过监控光柴储电站并网点的功率因素变化值，求出所需总无功需求值，然后再对光伏和储能进行无功分配。分配的原则是首先由储能最大承担无功需求值，当总无功超出储能无功调节范围时，超额部分无功由光伏承担。
[0036]
所有发电装置的实时无功计算均以如下基本公司计算：
[0037][0038]
q
(t)
:表示t时刻某发电装置的无功需求值；
[0039]
s
(t)
:表示某发电装置的视在功率值；
[0040]
p
(t)
:表示t时刻某发电装置的有功需求值。
[0041]
2、自适应微网无功调度系统各发电装置无功范围值的确定：
[0042]
1)、光伏无功调节范围值确定方法
[0043]
本系统光伏逆变器属于b类逆变器，无功调节范围只能在下图阴影部分进行调节。即系统需要光伏输出某一有功功率值时，此值将对应一正负区间的可调无功功率值，系统可在此值区间内进行无功需求调节。
[0044]
光伏逆变器功率因素可调范围超前和滞后0.8，阴影部分对应的最大无功值根据此范围得出。
[0045]
光伏无功调节范围图如图1所示。
[0046]
2)、储能无功调节范围值确定方法
[0047]
储能逆变器的无功功率可以为感性无功也可以为容性无功，在下图无功调节值得范围内，控制系统将控制的无功需求转换成并网无功比例值，通过通讯协议下发给储能逆变器执行，储能逆变器的无功功率调节曲线如图2，图2中的
±
q
bess_max
是随p
bess
变化的值，当储能充放电有功功率为零时，此时当soc≥soc_low时，可以实现提供无功最大范围值，但当soc≤soc_min时，无功的产生也需要消耗一部分有功，由于电池严重馈电，为了保证电池的使用寿命，将停止响应无功需求。
[0048]
3)燃油发电机无功调节范围值确定方法：
[0049]
燃油发电机无功范围值受励磁的影响，决定了无功功率的限制值。为了让燃油发电机以经济省油的方式运行，将燃油发电的功率因素运行在一个合理的区间，从而也保证
了励磁线圈的使用寿命。燃油发电机有功无功范围由如图3所示。
[0050]
本微网系统的无功调节分为计划无功调节和自动无功调节。计划无功调节的模式下，可由操作员在scada画面中输入无功需求，然后控制系统根据光储的状态进行分配调节。自动无功调节就是根据系统各个节点的功率因素进行全自动无功分配。
[0051]
1、光储电站自动无功调节
[0052]
光储电站的自动无功调节是以光储电站并网点的功率因素为调节目标，对储能和光伏的无功功率进行分配。同样，在进行无功分配时也充分考虑到最大化利用光伏，也就是无功需求也尽量由储能来承担，当无功需求大于储能无功范围时，其无功缺额由光伏来承担。
[0053]
11)光储电站自动无功控制逻辑：
[0054]
具体如图4所示；
[0055]
12)光储电站自动无功控制说明：
[0056]
121)节点功率因素pf：
[0057]
此处pf是指光储电站环入点的pf值，如图5所示：
[0058]
122)监控光储电闸环入点的功率因素pf和有功功率p
total
，根基定义恒功率因素值(比如pf＝0.8)计算出总无功需求值q
total
。
[0059]
123)系统所需无功q
total
优先由储能来提供，如果q
total
大于储能调节范围内最大无功值q
bess(max)
，其缺额值将由光伏承担，储能实际无功值q
bess
＝q
bess(max)
；反之，q
bess
＝q
total
。
[0060]
124)系统所需无功q
total
优先由储能来提供，如果q
total
大于储能调节范围内最大无功值q
bess(max)
，其缺额值将由光伏承担，储能实际无功值q
bess
＝q
bess(max)
；反之，q
bess
＝q
total
。
[0061]
◆
如果无功缺额值q
total
‑
q
bess(max)
大于光伏无功最大调节范围q
pv(max)
，光伏无功值q
pv
＝q
pv(max)
；反之，q
pv
＝q
total
‑
q
bess(max)
。
[0062]
2、光储电站计划无功调节：
[0063]
21)光储电站储能计划无功控制逻辑：
[0064]
具体件图6所示；
[0065]
22)光储电站储能计划无功控制说明：
[0066]
实时监控控制室储能无功功率的输入值，系统根据以下几种情况执行：
[0067]
221)当储能无功功率输入值大于零时，表示需要储能系统向外释放无功功率，此时：如果储能剩余电量无法满足系统提供无功需求，系统将停止响应控制室的无功输入值。反之，当剩余电量无法满足系统提供无功需求时，且如果无功功率输入值大于储能逆变器所能承受的最大无功功率qbess_max时，系统将会发出警告并提示输入值过大和给出参考输入值；如果无功功率输入值小于储能逆变器所能承受的最大无功功率qbess_max，储能逆变器将会按给定值向外释放无功功率；
[0068]
222)如果储能无功功率输入值等于零时，控制系统将并网无功比例设置为零，限制无功输出；
[0069]
223)当储能无功功率输入值小于零时，表示需要储能逆变器吸收无功，如果此时系统剩余电量过低，同样将停止响应控制室的无功输入；当储能剩余电量满足系统运行时，
如果此时输入的无功功率绝对值小于储能逆变器所能承受的最大无功功率qbess_max时，储能逆变器将按输入值吸收无功，反之，则发出警告并提示输入过大；
[0070]
224)如果控制室对储能无功功率没做任何操作时，储能逆变器将按默认功率因素为0.9运行；
[0071]
由储能无功调节图可以看出，黄色线条表示储能实时的有功功率值，该直线与蓝色虚线交点所对应的值为储能所能提供无功的范围值。
[0072]
23)光储电站光伏计划无功控制逻辑：
[0073]
具体如图7所示，图7：此光伏逆变器无夜间svg功能，所以当无光照时，将无法产生无功。
[0074]
24)光储电站储能光伏无功控制说明：
[0075]
实时监控控制室光伏无功功率的输入值，系统根据以下几种情况执行：
[0076]
241)当光伏无功功率输入值大于零时，表示需要光伏系统向外释放无功功率；
[0077]
242)无光照无法产生有功功率时，如果此时控制室对光伏输入一无功功率值，系统将发出警告并提示无光照条件无法满足需求；
[0078]
243)此时如果无功功率输入值大于光伏逆变器最大无功功率时，系统将会发出警告并提示输入值过大。反之，如果无功功率输入值小于光伏逆变器最大无功功率，光伏逆变器将会按给定值向外释放无功功率；
[0079]
244)如果光伏无功功率输入值等于零时，光伏逆变器的功率因素将会设置为1，限制无功输出为零；
[0080]
245)当光伏无功功率输入值小于零时，表示需要光伏逆变器吸收无功。同理，如果此时无光照，系统将会发出警报并提示无法满足需求。如果此时输入的无功功率绝对值小于光伏逆变器最大无功功率，光伏逆变器将按输入值吸收无功，反之，则发出警告并提示输入过大；
[0081]
246)如果控制室对光伏无功功率没做任何操作时，光伏逆变器默认功率因素为1，即产生有功功率，没有感性和容性无功功率。
[0082]
与相关技术相比较，本发明提供的自适应控制微网无功调节方法具有如下有益效果：
[0083]
本发明提供一种自适应控制微网无功调节方法，本控制系统中各个发电源均运行于目标功率因素，当负载端发生变化或者可再生能源(光伏)发生突变时，其功率因素势必也会随之变化。控制系统仅需以电网运行于pq模式的电源作为调节目标，使控制对方始终运行于一特定的功率因素值，这样就可以维持v/f发电源的功率因素不变，从而保证系统稳定运行。
[0084]
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。