一种基于变比率回差控制的光伏发电有功调节方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统综合自动化领域，涉及一种基于变比率回差控制的光伏发电 有功调节方法。
【背景技术】
[0002] 随着常规能源危机和全球气候变化日益突出，可再生分布式能源发展势头迅猛， 光伏电能以其持续性和可控性等独特优势，尤受用户青睐。光伏电能具有随机性特点，随季 节和环境变化光伏电能波动较大，随着光伏电能在电力供应中比重不断扩大，给电网运行 带来的负面影响越来越大，增加电网公司对电网调度管理难度。国家电网公司关于光伏电 站并入电网的技术规定中，明确要求大中型光伏电站根据电网调度指令调节光伏电站有功 功率处理和控制光伏电站运行，以便在电网故障和特殊运行方式时保证电力系统稳定；同 时应具有限制输出功率变化率的能力，输出功率变化率的限值应根据光伏电站所接入的电 网状况、光伏电站运行特性及其技术性能指标而定；光伏电站每分钟最大功率变化量不宜 超过装机容量的10%，但可以接受因太阳光辐照度快速减少引起的光伏电站输出功率下降 速度超过最大变化率的情况。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种基于变比率回差控制的光伏发电有功调节方法，解决目 前大中型光伏电站对有功功率的输出及变化率控制问题。
[0004] 为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于变比率回差控制的光 伏发电有功调节方法，该方法包括如下步骤：
[0005] (1)将调节区至少分为停止区、灵敏调节区、一般调节区、快速调节区，并设定各调 节区的调节比率；
[0006] (2)根据光伏电站当前并网点有功功率值与调度曲线值的差值功率Pdlf判断光伏 电站功率所处的调节区，选择对应的上调或下调控制方式，并计算所需的有功功率调节量 Padj ;
[0007] (3)将光伏电站的可控逆变器分为出力受限逆变器和非受限逆变器，计算所选逆 变器理论可调有功功率总和P s，并根据控制方式、所需的有功功率调节量Pad]及所选逆变器 理论可调有功功率总和P s计算对应各逆变器分配调节值。
[0008] 所述步骤（2)中所需的有功功率调节量Pad]的计算公式如下：
[0009]
[0010]其中，Pd _是光伏电站有功功率调节精度值；
[0011] Pds是灵敏调节区的差值功率上限值；
[0012] Pdg是灵敏调节区的差值功率上限值；
[0013] Pd _是光伏电站有功功率1分钟变化率上限值；
[0014] ks是灵敏调节区的调节比率；
[0015] kg是一般调节区的调节比率；
[0016] kf是快速调节区的调节比率。
[0017] 所述步骤⑵中，当Pdlf为正时，选择下调控制方式，当P dlf为负时，选择上调控制 方式。
[0018] 所述步骤（3)中，将出力受限逆变器和非受限逆变器分别按照出力情况进行排 序，根据光伏电站功率所处的调节区及P ad]计算选择逆变器：当处于停止区时，不进行调 节；当处于灵敏调节区时，选择最佳的逆变器进行调节；当处于一般调节区时，经计算选择 多台逆变器进行调节；当处于快速调节区时，选择所有逆变器进行调节。
[0019] 所述步骤（3)中，对应各逆变器分配调节值的计算公式如下：
[0020]
[0021]
[0022] 其中，Pel为逆变器额定功率；
[0023] Pdl为逆变器当前出力功率；
[0024] Pdl为逆变器功率调节下限；
[0025] Pad]1S单台逆变器需要的设定值；
[0026] 匕为逆变器理论可调功率之和。
[0027] 当进行上调控制时，优先选择出力受限逆变器进行调节，当进行下调控制时，优先 选择不受限逆变器进行调节。
[0028] 当进行上调控制时，ks、kg的取值大于1 ;在进行下调控制时，k s、kg的取值小于1， 而不管是上调控制还是下调控制，kf均小于1。
[0029] 本发明基于变比率回差控制的光伏发电有功调节方法以调度功率曲线为基准，根 据光伏电站并网点有功功率与调度曲线回差值，判断光伏电站功率处于调节范围内某一区 域，按照预先设定的比率算法调节逆变器有功功率，从而保持光伏电站有功功率出力稳定 跟踪调度曲线。本方法可根据电站内发电功率与调度曲线偏差，自动调整发电功率增益率， 同时最大限度降低对大电网的波动影响，抑制光伏电能对公共电网电能质量的污染，不仅 满足调度对电站的控制要求，而且最大化发电企业的发电利益。
【附图说明】
[0030] 图1为有功功率调节流程图；
[0031]图2为光伏发电有功变比率调节特性；
[0032] 图3为有功功率上调流程图；
[0033] 图4为逆变器功率上调不意图；
[0034] 图5为有功功率下调流程图；
[0035] 图6为逆变器功率下调示意图。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
[0037] 如图1所示为本发明基于变比率回差控制的光伏发电有功调节方法，该方法是由 图可知，根据电站当前并网点有功功率值与调度曲线值的差值功率，判断光伏电站功率处 于调节范围的某一区域，选择相应的算法控制逆变器输出功率，使并网点有功功率逐次快 速逼近调度曲线值，最大限度降低对大电网影响，实现发电功率最大化，该方法具体包括如 下步骤：
[0038] (1)将调节区至少分为停止区、灵敏调节区、一般调节区、快速调节区，并设定各 调节区的调节比率，其中，灵敏调节区的调节比率设定为k s，一般调节区的调节比率设定为 kg，快速调节区的调节比率设定为kf。
[0039] 在进行调节区划分时，首先计算光伏电站相关参数：有功功率调节精度值pd _和 每分钟最大变化率的有功功率值Pd _，再根据Pd _和P d _，设定灵敏调节区差值功率上限 值Pds和灵敏调节区差值功率上限值Pdg，将调节区细分为停止区、灵敏调节区、一般调节区、 快速调节区。
[0040] 如图2所示，在各调节区内设定调节比率：
[0041] ①停止区，一般不需要调节，调节比率为0 ;
[0042] ②灵敏调节区，需要调节的有功功率差值一般很小，当进行上调控制时，系数ks- 般略大于1，在进行下调控制时，k s-般略小于1，减少调节次数；
[0043] ③一般调节区，需要调节的有功功率差值一般较小，与灵敏调节区相同，当进行上 调控制时，系数k g-般略大于1，在进行下调控制时，kg-般略小于1，且|ks-l| > |kg_l|， 保证一次性调节到位；
[0044] ④快速调节区，需要调节的有功功率差值一般较大，不管是上调控制还是下调控 制，系数k f一般都略小于1，保证每次调节不会"过度"，便于控制有功功率的波动；
[0045] ⑤上调的调节比率可以略大于下调的调节比率，便于控制有功功率处于调度曲线 的上方位置，使光伏电站发电量最大化。如差值功率为_500kW，k s上调系数设为1. 05,系统 运行在高于调度曲线50kW的误差精度范围内；差值功率为500kW，ks下调系数设为0. 95,系 统同样运行在高于调度曲线50kW的误差精度范围内。
[0046] (2)根据光伏电站当前并网点有功功率值与调度曲线值的差值功率Pdlf判断光伏 电站功率所处的调节区，选择对应的上调或下调控制方式，并计算所需的有功功率调节量 Padj ;
[0047] Padj的计算公式如下：
[0048]
[0049] 其中，pd _是光伏电站有功功率调节精度值；
[0050] Pds是灵敏调节区的差值功率上限值；
[0051] Pdg是灵敏调节区的差值功率上限值；
[0052] pd _是光伏电站有功功率1分钟变化率上限值；
[0053] 以光伏电站当前有功功率值与调度曲线值的回差值（即Pdlf)为参考，回差值为正 时，光伏电站当前有功功率值超出调度曲线范围，需要下调控制；回差值为负时，光伏电站 当前有功功率值低于调度曲线范围，需要上调控制，使当前有功功率逐次逼近调度曲线值。
[0054] 另外，当Pdif较小时，保证IP adfPdif I <pd min, Pdif较大时，保证P ad_j〈Pdif，这样既能保 证每次调节不会"过度"，又可以减少调节次数。
[0055] (3)将光伏电站的可控逆变器分为出力受限逆变器和非受限逆变器，计算所选逆 变器理论可调有功功率总和P s，并根据控制方式、所需的有功功率调节量Pad]及所选逆变器 理论可调有功功率总和匕计算对应各逆变器分配调节值P
[0056] 对逆变器进行分类分项统计：
[0057] ①根据逆变器种类、型号统计；
[0058] ②根据逆变器是否可调统计，统计出可以调节的逆变器；
[0059] ③根据逆变器限功率状态及出力情况统计；
[0060] 读取逆变器当前有功功率值和限功率值，如果逆变器有功功率值等于限功率值， 则逆变器处于限功率状态，如果逆变器有功功率值小于限功率值，则逆变器未受限；逆变器 处于限功率状态记为A类逆变器，未受限记为B类逆变器；A、B类逆变器按照出力大小一次 排列成 A1，A2, A3......，B1，B2，B3......;
[0061] ④统计出逆变器可调节的有功功率值。
[0062] 在进行逆变器调节时，根据光伏电站并网点有功功率值与调度曲线值的差值功 率，定位出光伏发电有功变比率调节区域，选择相应的算法调整当前有功功率逐次快速逼 近调度曲线值，最大限度的降低对大电网的影响，并实现发电功率最大化。其调节原则为： 停