[发明专利]一种光伏型柔性合环装置及运行控制方法

说明书

本发明公开了一种光伏型柔性合环装置及运行控制方法，该装置包括两台电压源型变换器，所述两台电压源型变换器分别连接两个不同的交流系统，两台断路器分别接入两台电压源型变换器的输出侧，两台电压源型变换器共用直流电容，光伏电池板汇集直流母线经第一机械开关直接接入两台电压源型变换器并共用直流电容，光伏电池板汇集直流母线经第二机械开关及DC‑DC变换器接入柔性合环装置二次电源。本发明提出的光伏型柔性合环装置实现了供电分区间功率、能量的智能互动，同时提供了光伏交流接口设备，降低了光伏并网系统的投入成本；新型的柔性运行控制策略不仅实现了光伏最大功率追踪控制，同时实现了配网的电压电能质量、运行损耗的综合优化。

技术领域

本发明涉及一种光伏并网控制系统及方法，尤其涉及一种光伏型柔性合环装置及运行控制方法。

背景技术

近年来，分布式光伏在配网中的接入比例持续上升，分布式光伏的接入给配网的运行管理也到来了一系列的挑战。分布式光伏接入位置较为分散，各分布式光伏系统独立运行在MPPT工作模式。由于分布式光伏的独立、无序运行，加之其出力的随机性、波动性，对配电网的功率、能量的管理提出了严峻的挑战，分布式光伏出力过剩时，造成配电台区负载率过低，严重时将引起功率倒送导致过电压情形。为避免分布式能源出力时间、空间上分布的不均衡，研究者提出了柔性合环装置的技术解决方案。柔性合环装置由背靠背电力变换器组成，通过连接不同的供电分区，实现供电分区间功率、能量的智能互动，有效解决了供电分区间负载分布不均衡，提升了配网运行的可靠性。目前，柔性合环装置仍存在成本高，效率低的缺陷，限制了其在配网中的推广应用。分布式光伏的另一个缺陷为，大量的分布式光伏接口变换间、以及接口变换器与电网的耦合效应可能引起谐振现象，影响配网的稳定运行。

综上，现有的并网方案无法综合解决分布式光伏接入配网引起的能量管理、电能质量管理问题，存在柔性合环装置自身成本高、效率低的缺陷。

发明内容

发明目的：本发明提出一种光伏型柔性合环装置及运行控制方法，光伏型柔性合环装置不仅实现了供电分区间功率、能量的智能互动，提升配网运行经济性、可靠性，同时提供了光伏交流接口设备，降低了光伏并网系统的投入成本；光伏型柔性合环装置的运行控制策略，不仅实现了光伏最大功率追踪控制，同时实现配网的电压电能质量、运行损耗的综合优化。

技术方案：本发明所采用的技术方案是一种光伏型柔性合环装置，该装置包括两台电压源型变换器，所述两台电压源型变换器分别连接两个不同的交流系统，两台断路器分别接入两台电压源型变换器的输出侧，两台电压源型变换器共用直流电容，光伏电池板汇集直流母线经第一机械开关(DK1)直接接入两台电压源型变换器并共用直流电容，光伏电池板汇集直流母线经第二机械开关(DK0)及DC-DC变换器接入柔性合环装置二次电源。

本发明还提出一种应用于上述光伏型柔性合环装置的运行控制方法，当光伏系统输出电压小于设定阈值时采用轻载MPPT运行模式，否则采用满载MPPT运行模式；在轻载MPPT运行模式下，第二机械开关处于闭合状态，第一机械开关处于断开状态，两台电压源型变换器工作在静止无功补偿模式，通过DC/DC变换器进行MPPT跟踪；在满载MPPT运行模式下，第一机械开关处于闭合状态，第二机械开关处于断开状态，光伏电池板经两台电压源型变换器向两个交流系统馈线馈送输出有功功率，通过两台电压源型变换器进行MPPT跟踪。

其中，所述通过DC/DC变换器进行MPPT跟踪，是指DC-DC变换器采用电压外环-电流内环控制，其中电压参考值V_DCref与实测光伏直流汇集母线电压作差后，经PI调节器产生输入电流参考值I_DCref，DC-DC变换器的输入电流I_DC与参考值I_DCref作差后，经PI调节器输出DC-DC变换器的PWM调整信号。