[发明专利]一种具有无功自补偿风光互补发电控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于发电及光伏发电中的无功补偿领域，特别涉及一种具有无功自补偿风光互补发电控制方法及系统。

背景技术

风能、太阳能都是无污染、取之不尽用之不竭的可再生能源。目前，我国已有的和正在建设的风电场、光伏电站已经有不少。这两种发电方式各有优点，但风能和太阳能都是不稳定的、不连续的能源。我国属季风气候区，一般冬季风大，太阳辐射强度小；夏季风小，太阳辐射强度大，两种能源正好可以相互补充利用。风光互补发电系统有很多优点：利用太阳能、风能的互补特性，可以获得比较稳定的总输出，提高系统供电的稳定性和可靠性；在保证同样供电的情况下，可提高土地利用率，达到较好的经济效益，这使得风光互补发电有着广阔的应用前景。

由于风电场及光伏电站一般都处于电网末端，电网电压、频率不够稳定，在设计风电场、光伏电站时，在升压站部分都装设有无功补偿装置，用来改善电能质量。同时，由于变压器等电能变换设备的存在，会在整个风电场、光伏电站内会产生感性无功功率，这样需要由无功补偿装置提供容性无功功率来抵消这部分感性无功功率，减少送出线路中无功功率所占比例，提高整个电站的电能送出能力。目前，风光互补发电系统主要有以下不足：1.简单的将两种资源连接在一起，没有充分利用两种能源各自的特点，实现两种发电设备的发电效率同时最大化；2.风机制造厂及光伏逆变器制造厂仅考虑其本身的输出功率问题，未从整个系统角度出发，综合考虑输出功率最大化；3.由于实际情况中，大多工况下风机及光伏逆变器未达到满载运行，其电力转换装置存在一定的功率闲置，未充分利用资源。

发明内容

针对以上风光互补发电系统的不足，本发明提供一种具有无功自补偿风光互补发电控制方法及系统，充分利用两种能源各自的特点，从整个发电系统的角度来合理利用系统中每个设备，达到设备寿命周期内效益最大化；结合高性能的DSP芯片，通过驱动电路和保护电路来实现控制，提高变换器的控制精度，降低故障率，使用单片机P89V51RD2FA来处理显示和与外部通讯等以减轻DSP的负担；使用可插拔无线通讯电路灵活的实现系统远程监控。

一种具有无功自补偿风光互补发电控制方法，将风力发电系统和光伏发电系统通过断路器连接在35kV配电装置上，35kV配电装置通过升压站连接到电网上，利用风力发电系统对其本身发电机及风力箱式变压器无功消耗进行无功补偿，利用光伏发电系统对升压站部分及光伏箱式变压器的无功消耗进行无功补偿，控制过程包括以下几个步骤：

步骤1：利用光伏发电系统控制单元采集升压站主变出口侧的电压与电流信号以及光伏发电系统的箱式变压器低压侧的电压与电流信号，利用风力发电系统的控制单元采集风力箱式变压器的电压与电流信号；

步骤2：利用谐波和无功电流检测模块对步骤1获得的电压与电流信号进行无功电流与有功电流信号计算；

所述无功电流与有功电流信号包括风力发电系统的无功电流与有功电流信号以及升压站的无功电流与有功电流信号；

步骤3：将步骤2获得升压站的无功电流和有功电流信号按照光伏发电系统中光伏阵列单元数量进行平均分配，获得升压站无功电流和有功电流信号均值；

这种控制方案将升压站所需补偿的无功电流进行分解，用于控制风光互补电站中每个光伏发电单元的逆变电路来实现整个电站的无功控制，使光伏电站部分设备利用最大化，同时，采取均匀协调控制分布于每个光伏电站单元，同时出故障的几率很小，与传统的集中式无功补偿方案相比，更有利于系统稳定运行。与传统方案相比，本方案取消了单独设置的无功补偿装置，仅对控制信号和控制部分进行改进，可降低风光互补型电站初始投资，减少升压站占地面积。

步骤4：依据无功电流与有功电流进行双闭环控制，实现无功自补偿的风光互补控制；

利用风力发电系统的无功电流与有功电流信号对风力发电系统进行双闭环控制；

利用升压站无功电流和有功电流信号均值对光伏发电系统采用电压和电流双闭环控制；

所述双闭环控制是指电压外环和电流内环，外环和内环的控制均采取PI控制算法，在有功电流信号中并入无功电流信号，将合成信号经过A/D转化器转化为数字信号供控制单元调节脉冲宽度调制波占空比，其中，无功电流检测采取瞬时无功法。