[发明专利]一种基于有功控制的光伏发电站电能质量优化方法

摘要

本发明提供一种基于有功控制的光伏发电站电能质量优化方法，包括以下步骤：步骤1：判断电网调度机构是否向光伏发电站下发电网调度指令，若是则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤2：计算光伏逆变器的有功功率指令值，之后执行步骤4；步骤3：对光伏逆变器执行最大功率点跟踪控制，之后执行步骤4；步骤4：下发光伏逆变器的有功功率指令值给光伏逆变器。本发明减小光伏发电站运行过程中的特定次谐波、谐波畸变率和闪变，同时避免光伏发电站运行过程中的特定次谐波带来的谐振问题和次同步震荡问题；可以有效解决光伏电站限功率运行时逆变器在低功率输出时的电能质量超标问题，并可以提高光伏电站运行时的电能质量。

主权项

1.一种基于有功控制的光伏发电站电能质量优化方法，其特征在于：所述优化方法包括以下步骤：步骤1：判断电网调度机构是否向光伏发电站下发电网调度指令，若是则执行步骤2，否则执行步骤3；步骤2：计算光伏逆变器的有功功率指令值，之后执行步骤4；步骤3：对光伏逆变器执行最大功率点跟踪控制，之后执行步骤4；步骤4：下发光伏逆变器的有功功率指令值给光伏逆变器；所述步骤2包括以下步骤：步骤2‑1：光伏发电站接收电网调度机构下发的电网调度指令；步骤2‑2：确定光伏发电站的有功功率指令值；步骤2‑3：建立光伏逆变器电能质量相对于有功功率的拟合函数；步骤2‑4：建立使光伏发电站电能质量最优的目标函数，并确定对应的约束条件；步骤2‑5：通过求解使光伏发电站电能质量最优的目标函数得到光伏逆变器的有功功率指令值；所述步骤2‑2中，根据电网调度指令和光伏发电站的功率控制模式确定光伏发电站的有功功率指令值；光伏发电站的功率控制模式包括限值模式、调整模式、斜率控制模式和差值模式；所述步骤2‑3中，根据光伏逆变器的电能质量测试结果，建立如下光伏逆变器电能质量相对于有功功率的拟合函数：PQij＝Fij(P)  (1)其中，PQij为第i种型号、第j台光伏逆变器的电能质量，P为光伏逆变器的有功功率，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,MN，N表示光伏发电站内所含光伏逆变器型号的数量，MN表示第N种型号逆变器的台数；所述步骤2‑4中，建立如下使光伏发电站电能质量最优的目标函数：其中，表示使光伏发电站电能质量最优的目标函数，PQ_PV表示光伏发电站的电能质量；使光伏发电站电能质量最优的目标函数对应的约束条件如下：其中，PPOI表示光伏发电站的有功功率指令值，PLOSS表示光伏发电站的有功功率损耗，Pij表示第i种型号、第j台光伏逆变器的有功功率指令值，Pij,max表示Pij的上限值，Pij,min表示Pij的下限值，i＝1,2,…,N，j＝1,2,…,MN，N表示光伏发电站内所含光伏逆变器型号的数量，MN表示第N种型号逆变器的台数；计算光伏逆变器的有功功率指令值的具体过程：(一)、光伏逆变器电能质量测试首先对光伏电站内所有型号的光伏逆变器开展电流谐波测试，测试步骤包括：1)控制被测逆变器无功功率输出为零，有功输出为10％额定功率；2)利用下式按每200ms测量一次电流谐波子群的有效值作为输出，取3s内15个输出结果的均方根值；有：其中，C10h+k表示离散傅里叶变换输出对应的第10h+k根频谱分量的有效值；3)连续测量10min逆变器输出电流，计算10min内所包含的各3s电流谐波子群的方均根值，记录最大值；4)根据下式计算电流谐波子群总畸变率THDS并记录：其中，Ih表示在10min内h次电流谐波子群的最大值；I1表示在10min内电流基波子群的最大值；5)以20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％及100％额定功率分别重复步骤1)至4)；(二)、建立拟合函数根据(一)中的测量结果，采用曲线拟合方式获得各型号光伏逆变器的总谐波畸变率相对于有功功率的函数：THDij＝Fij(P)  (6)其中，Fij(P)表示第i种型号、第j台光伏逆变器的总谐波畸变率拟合函数；THDij为第i种型号、第j台光伏逆变器的总谐波电流畸变率；(三)、建立并求解目标函数以所有光伏逆变器的谐波电流畸变率之和最小建立目标函数：其中，THDPV表示光伏发电站的总谐波电流畸变率；在约束条件范围内求得目标函数的最优解，即为光伏逆变器的有功功率指令值。