[发明专利]基于邻域通信的多光伏电站协同调频系统及控制方法

说明书

基于邻域通信的多光伏电站协同调频系统及控制方法，包括光伏电站和电网，若干个光伏电站连接到电网，光伏电站包括光伏列阵和并网逆变器；本发明利用平均一致算法，实现总调频参考功率在多个辐照度各异的光伏电站间最优分配。因为光伏电站间地理位置距离远且通信资源有限，各光伏电站难以得到全局信息并用于集中式控制中，所以本发明采用了分布式控制方法；在电网频率发生波动时，需要电站快速进行频率响应。

技术领域

本发明属于电网调频控制技术领域，特别涉及基于邻域通信的多光伏电站协同调频系统及控制方法。

背景技术

多个光伏电站受限于地理条件，会出现无法及时得到全局信息的情况，难以采用集中式控制。而采用分散式控制，则通信资源的缺失将严重影响各个光伏电站之间的协调，不能满足全局的控制效果。相较而言，分布式协调控制是集中式控制以及分散式控制的良好折衷；

目前已有一些文献对光伏参与电网调频进行了研究。文献[4]提出了基于模糊控制的光伏燃油混合系统的调频，但系统中含有储能模块，需要额外的设备成本。文献[5]提出了一种基于变减载率的光伏参与电网调频的控制策略，但其在由减载率得到参考电压的过程中需要大量计算，可能会影响结果的准确性。文献提出了一种基于牛顿二次插值法的光伏参与调频的控制策略，但其关注点在于对光伏特征曲线的拟合上，需要较为准确的光伏运行数据。现有文献通过拟合以及查表的方法实现光伏参与调频，其中最大功率估计和光伏的特性曲线需要存储大量的数据进行在线计算。

发明内容

本发明的目的在于提供基于邻域通信的多光伏电站协同调频系统及控制方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

基于邻域通信的多光伏电站协同调频系统，包括光伏电站和电网，若干个光伏电站连接到电网，光伏电站包括光伏列阵和并网逆变器；

并网逆变器包括光伏输出端、负载电阻、负载电感和开关S1～S6；开关S1～S6两两串联形成开关组，三个开关组并联连接，光伏输出端并联在开关组上；每个开关组之间均依次连接有负载电阻和负载电感。

进一步的，并网逆变器中开关的状态由S_a、S_b、S_c开关信号来表示，定义为：

由此确定输出电压的值：

v_iN＝S_iV_dc，i＝a,b,c

输出电压矢量定义为：

其中，单位矢量表示在相间的120°的相位差，vaN、vbN、vcN是逆变器中性点电压。

进一步的，得到每相负载电流动态方程：

将式(7)代入式(6)中可以得到

其中，负载电流矢量电网电压矢量v是逆变器输出电压矢量；i_a、i_b、i_c分别为三相输出电流，e_a、e_b、e_c为电网电压，R、L分别为负载电阻和电感。

进一步的，基于邻域通信的多光伏电站协同调频系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，在上层控制中，测得电网频率信息f后，上层控制器通过有功-频率下垂系数，计算得到多个光伏电站的总参考有功功率P_ref；