一种基于无功功率调整微电网功率因数的方法及装置与流程

本发明涉及电网控制，具体涉及一种基于无功功率调整微电网功率因数的方法及装置。

背景技术：

1、目前电网系统对于用电企业的功率因数具有考核权利，整体功率因数不得低于0.9，否则用电企业会面临罚款，而功率因数的改善依赖于svg(静止无功发生器)以及电容补偿柜等硬件设施，根据用电预测情况加装不同容量的设备。过去一段时间，工商业负载主要以感性负载为主，因此使用svg等设备可以较好地解决功率因数问题。但是随着光储充业务的发展，电容性负载的引入增加了企业用电的不确定性，单纯使用svg等设备可能无法解决所有问题。

2、此外，对于部分用能业主而言会考虑扩容建设分布式光伏电站来解决功率因数问题。现有的电容补偿设备可能只是针对过去的用电能力进行配置，兼容性不高，无法适应新的情况。并且svg和电容补偿柜等设备的投资成本相对较高，一些工商业用电业主有可能无法承担高昂的成本，此外也可能没有足够的空间来安装额外的设备，这是由于svg和电容补偿柜需要一定的场地来放置，但场地空间的限制导致无法引入这些设备。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种基于无功功率调整微电网功率因数的方法，以解决如何在较低的成本下有效改善功率因数的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种基于无功功率调整微电网功率因数的方法，方法包括：获取上一个统计周期电网取电的有功电量、上送无功电量、吸收无功电量以及实时无功功率；基于上一个统计周期电网取电的有功电量、上送无功电量以及吸收无功电量，根据第一公式计算得到第一实时功率因数；若所述第一实时功率因数小于第一预设标准功率因数，则基于所述实时无功功率、预设安全系数以及全部光伏逆变器的额定功率，根据第二公式计算得到全部光伏逆变器对应的待调整无功功率；基于所述待调整无功功率按照当前统计周期的预设工作时刻控制多台光伏逆变器向所述电网下发无功功率。

3、本发明实施例通过获取电网关口位置上一个统计周期电网取电的有功电量、上送无功电量、吸收无功电量以及实时无功功率，无需依赖svg(静止无功发生器)和电容补偿柜等设备，从而有效的降低了成本，通过计算得到第一实时功率因数，若所述第一实时功率因数没有达到预设标准功率因数(国网标准)，则基于所述实时无功功率、预设安全系数以及全部光伏逆变器的额定功率，根据第二公式计算得到全部光伏逆变器对应的待调整无功功率，数据计算中参考预设安全系数可以防止下发的功率超过光伏逆变器额定功率，保证设备的正常运行，避免了由于功率因数调节而降低光伏发电效率，通过待调整无功功率按照当前统计周期的预设工作时刻控制光伏逆变器的无功功率输出，从而在较低的成本下有效的改善功率因数，以使功率因数能达到标准要求。

4、在一种可选的实施方式中，所述第一公式为：

5、

6、其中，γ为实时功率因数，δepgrid为有功电量，δereactivegrid为上送无功电量，δepreactivegrid为吸收无功电量。

7、本发明实施例通过使用第一公式，可以根据有功电量、上送无功电量和吸收无功电量计算得到实时功率因数，为后续是否启动功率因数调整提供数据基础。

8、在一种可选的实施方式中，所述第二公式为：

9、

10、其中，qinstruction为待调整无功功率，qgrid为实时无功功率，η为预设安全系数，qrate,i为第i个光伏逆变器的额定功率，n为光伏逆变器的个数。

11、本发明实施例通过第二公式获取电表所测的实时无功功率以及多个光伏逆变器额定功率中较小的数据，更加精准的确定待调整无功功率，同时定义了安全系数，防止后续下发的无功功率超过光伏逆变器额定功率，保证设备的正常运行，避免了无功过补偿，以及由于功率因数调节而降低光伏发电效率的情况出现，为后续控制光伏逆变器下发功率提供了数据基础。

12、在一种可选的实施方式中，所述基于所述待调整无功功率按照当前统计周期的预设工作时刻控制多台光伏逆变器向所述电网下发无功功率，包括：基于所述待调整无功功率qinstruction、预设阻尼系数c以及n台光伏逆变器的额定功率根据如下第三公式计算得到第一下发功率比值pmt1；

13、

14、若所述第一下发功率比值大于或等于预设比值，则将所述第一下发功率比值作为目标功率比值生成控制指令，基于控制指令按照当前统计周期的预设工作时刻控制所述n台光伏逆变器执行向所述电网下发无功功率；若所述第一下发功率比值小于预设比值，则除去n台光伏逆变器中的至少j台光伏逆变器，基于所述待调整无功功率qinstruction、预设阻尼系数c以及n-j台光伏逆变器的额定功率根据如下第四公式计算得到第二下发功率比值pmt2；

15、

16、其中，j的取值保证第二下发功率比值大于或等于预设比值；将所述第二下发功率比值作为目标功率比值生成控制指令，基于控制指令按照当前统计周期的预设工作时刻控制所述n-j台光伏逆变器执行向所述电网下发无功功率。

17、本发明实施例通过第三公式计算第一下发功率比值，并判断是否大于或等于预设比值，若小于预设比值，通过逐步减少设备台数并重新计算调整后的无功功率，来逐步提升每台逆变器下发的无功功率占额定功率的比例，使其达到预设比值，从而保证光伏逆变器的运行在更合适的功率范围内，避免了光伏逆变器由于低功率的运行导致的示数零漂现象，同时引入了阻尼系数，进一步避免了数据获取时刻与下发功率时刻产生的时间差，所导致的功率过补偿现象。

18、在一种可选的实施方式中，所述基于所述待调整无功功率按照当前统计周期的预设工作时刻控制所述光伏逆变器向所述电网下发无功功率的步骤之后，还包括：获取当前统计周期的当前时刻电网取电的有功电量、上送无功电量、吸收无功电量；基于当前统计周期的当前时刻电网取电对应的有功电量、上送无功电量以及吸收无功电量，根据第一公式计算得到第二实时功率因数；若所述第二实时功率因数大于第二预设标准功率因数，则在当前时刻控制至少一台光伏逆变器停止向所述电网下发无功功率。

19、本发明实施例通过在控制逆变器下发功率后，再次基于第一公式得到第二实时功率因数，判断所述第二实时功率因数是否超出了最大的第二预设标准功率因数，若超出第二预设标准功率因数，则终止至少一台逆变器的无功补偿操作，直到功率因数降低到第二预设标准功率因数以下，从而有效的避免系统出现过补偿的情况，保证了无功功率的合理补偿。

20、在一种可选的实施方式中，所述基于所述待调整无功功率按照当前统计周期的预设工作时刻控制多台光伏逆变器向所述电网下发无功功率的步骤之前，还包括：将日出时间后的第一个整点时间到日落时间之前的最后一个整点时间范围内的时间区间作为设备工作时间区间；将所述设备工作时间区间划分为多个时间单元，并将每个时间单元对应的起始时刻设置为预设工作时刻。

21、本发明实施例中光伏逆变器是将太阳能转化为电能的装置，在日出后到日落前的时间段内，太阳辐射强度相对较高，光伏逆变器的发电效率也相对较高，将这段时间设置为设备工作时间区间，并将设备工作时间区间划分为多个时间单元，并设置预设的工作时刻，能够优化光伏逆变器的运行时间，从而提高光伏逆变器下发功率的效率。

22、在一种可选的实施方式中，所述基于所述待调整无功功率按照当前统计周期的预设工作时刻控制多台光伏逆变器向所述电网下发无功功率的步骤之后，还包括：实时监控当前统计周期的当前时刻的无功功率方向；若所述无功功率方向改变，则在当前时刻控制全部光伏逆变器停止向所述电网下发无功功率，并且在当前时刻的下一个预设工作时刻继续基于所述待调整无功功率控制所述多台光伏逆变器执行向所述电网下发无功功率。

23、本发明实施例中无功功率的方向改变可能会导致电网中的电压和电流出现波动，会导致逆变器设备损坏或者在已经发生过补偿后，产生更多无功功率损失，通过停止工作并延迟到下一个预设工作时刻再次进行控制，保证逆变器在稳定状态下重新开始工作维护电网安全稳定运行，从而有效避免了更多无功损失。

24、在一种可选的实施方式中，所述基于所述待调整无功功率按照当前统计周期的预设工作时刻控制多台光伏逆变器向所述电网下发无功功率的步骤之后，还包括：

25、获取当前统计周期的当前时刻的有功电量δepgrid、上送无功电量δereactivegrid、吸收无功电量δepreactivegrid，并结合预设目标功率因数pftarget，根据如下第五公式计算得到目标无功电量q；

26、

27、获取当前统计周期的当前时刻之前的多个时间单元的已补偿无功电量之和qt；若所述已补偿无功电量之和qt小于目标无功电量q，并且当前时刻处于设备工作时间区间，则继续基于所述待调整无功功率按照下一个预设工作时刻控制所述多台光伏逆变器执行向所述电网下发无功功率。

28、本发明实施例通过获取已补偿的无功电量判断是否超出目标电量，并且将无功功率的调整过程限制在设备工作时间区间内，最大程度地降低外界环境对电网运行的影响，在这个时间段内，光伏发电系统的输出功率相对稳定，并且按照预设工作时刻均匀稳定的调节光伏逆变器执行向所述电网下发无功功率，从而高效的补偿电网所述无功电量，同时也保证了电网稳定运行。

29、第二方面，本发明提供了一种基于无功功率调整微电网功率因数的装置，所述装置包括：

30、数据采集模块，用于获取上一个统计周期电网取电的有功电量、上送无功电量、吸收无功电量以及实时无功功率；

31、功率因数计算模块，用于基于上一个统计周期电网取电的有功电量、上送无功电量以及吸收无功电量，根据第一公式计算得到第一实时功率因数；

32、下发功率获取模块，用于若所述第一实时功率因数小于第一预设标准功率因数，则基于所述实时无功功率、预设安全系数以及全部光伏逆变器的额定功率，根据第二公式计算得到全部光伏逆变器对应的待调整无功功率；

33、控制模块，用于基于所述待调整无功功率按照当前统计周期的预设工作时刻控制多台光伏逆变器向所述电网下发无功功率。

34、第三方面，本发明提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于无功功率调整微电网功率因数的方法。

35、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的基于无功功率调整微电网功率因数的方法。