[发明专利]一种光伏电站电压预防—紧急协调控制方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏电站无功电压控制技术领域，特别涉及了一种光伏电站电压预防—紧急协调控制方法。

背景技术

随着当今世界生产力的发展，资源匮乏、环境恶化等矛盾日益凸显，可持续发展成为世界发展的新潮流。因此，开发利用可再生新能源刻不容缓，这也是我国乃至世界可持续发展的必由之路。

太阳能作为新兴可再生绿色能源，具有资源无成本，建设低成本，无污染，取之不尽等优点，是21世纪最重要的新能源之一。世界各国均十分重视太阳能发电技术的研究与开发。其中，随着光伏发电技术的发展和成本的不断降低，建设大型光伏电站越来越受到社会青睐。相对于中小型光伏系统，大型光伏电站能更加集中有效地利用太阳能资源和方便逆变器群的管理控制。

但由于光伏电站的输出功率受光照强度的影响较大，加之光伏电站通常位于电网的末端，电网无功对并网点的支撑不足，并网点电压易发生较大波动。因此，大型光伏电站均需要配置无功电压控制系统。光伏逆变器可实现有功无功的解耦控制，具备动态调整无功功率的能力，而光伏生产企业为了追求经济效益的最大化，通常使逆变器处于单位功率因数的运行模式。如能充分利用逆变器的无功输出能力为并网点电压提供无功支撑，可大幅降低动态无功补偿装置的投资运行成本。

但目前，一般的控制策略仅对光伏电站各无功源进行了协调控制，并没有充分发挥SVG快速电压支撑的优势，且未考虑站内逆变器间的无功分配问题。传统控制策略往往依靠闭环电压控制，只能利用SVG快速响应出力，当出现第二次甚至多次扰动时，SVG会受到无功出力容量限制而无法满足无功支撑，无功裕度降低。由于SVG大量占用，逆变器的响应速度慢于SVG，因此传统控制策略在处理多次扰动时电压恢复速度降低。此外，传统控制策略往往采用无功出力平均分配的方式，集电线路首末两端的电压相差较大，且最高电压水平过高，不利于保护装置的整定。

发明内容

为了解决上述背景技术提出的技术问题，本发明旨在提供一种光伏电站电压预防—紧急协调控制方法，克服现有技术存在的缺陷，实现暂态电压稳定控制，改善电站内部电压分布，保证电站稳定运行。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：

一种光伏电站电压预防—紧急协调控制方法，依次包括状态量测与计算环节、电压紧急协调控制环节、电压预防协调控制环节和站内无功优化分配环节；

所述状态量测与计算环节，光伏电站通过就地量测获取光伏电站并网点量测信息和无功补偿装置的出力运行状态，通过量测并网点相邻周期的电压和无功功率，估算出光伏电站的无功需求；同时计算光伏电站无功需求Q_req、SVG无功调节最大幅值Q_Smax、逆变器无功调节最大幅值Q_Imax、电容器组无功调节最大幅值Q_Cmax和单个电容器组的容量Q_C0；

所述电压紧急协调控制环节，在发生扰动时，考虑无功补偿装置的输出特性，协调各装置的无功响应量，实现暂态电压稳定的紧急控制；当SVG无功裕度充足时，只由SVG承担无功需求；当SVG的无功裕度不足、但SVG和逆变器的无功裕度之和能满足光伏电站的无功需求时，由SVG和逆变器共同承担无功需求，SVG以无功最大值输出，剩余的无功需求由逆变器承担；当SVG和逆变器的无功裕度之和仍无法满足光伏电站的无功需求时，由SVG、逆变器和电容器组共同承担无功需求，SVG仍以最大值输出，通过计算得到电容器组的投入数量，剩余的无功需求由逆变器承担；

所述电压预防协调控制环节，该环节在扰动消除、电压稳定一定时间后启动，在保证并网点电压合格的前提下，考虑无功补偿装置的输出特性，进行无功补偿装置之间的无功置换；首先采用一级置换，即静态无功置换动态无功，以发挥电容器组的基础性无功作用，其次采用二级置换，即慢速无功置换快速无功，优化无功裕度；

所述站内无功优化分配环节，光伏电站通过获取逆变器总的无功响应量、灵敏度信息和PVGU端口电压信息，考虑不同位置的逆变器输出无功对并网点的支撑效果的不同，选择无功调节方案；根据电压无功灵敏度排序以及集电线路各位置灵敏度确定各PVGU是否出力以及无功输出量，电压无功灵敏度高的逆变器优先承担无功响应量。

进一步地，在电压紧急协调控制环节中，当SVG无功调节最大幅值Q_Smax与逆变器无功调节最大幅值Q_Imax之和小于等于光伏电站无功需求Q_req时，由SVG、逆变器和电容器组共同承担无功需求，此时电容器组承担的无功出力为：