專利名稱：基于無功消耗的光伏電站無功補(bǔ)償優(yōu)化配置控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于無功消耗的光伏電站無功補(bǔ)償優(yōu)化配置控制方法。
背景技術(shù)：
光伏電站采用光伏組件發(fā)電，經(jīng)逆變、升壓后，送入電網(wǎng)。光伏電站的運(yùn)行，是在光照達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，通過控制系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)后，開始輸出有功功率，其輸出的有功功率，與地域、環(huán)境等因素有關(guān)，隨光照強(qiáng)度、溫度變化，其發(fā)出的有功功率隨著時(shí)間變化大范圍波動(dòng)，同時(shí)消耗的無功功率也將動(dòng)態(tài)變化。光伏電站要求配置一定容量的無功補(bǔ)償裝置，配置的容量大小一般與電站的設(shè)計(jì)容量成一定比例，無功補(bǔ)償裝置的控制方法參照普通變電站無功補(bǔ)償控制方法，根據(jù)電壓和功率因數(shù)要求，控制投入的無功功率大小。
通常，無功補(bǔ)償裝置采用以下三種方式實(shí)現(xiàn)I)固定電容器FC。電容器可以補(bǔ)償固定容量的無功，一般采用機(jī)械開關(guān)或晶閘管開關(guān)控制其投切。實(shí)際中，采用將電容器分組，根據(jù)控制判據(jù)發(fā)出各電容器分組的投切指令。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，補(bǔ)償容量固定，每次投入或其切除一個(gè)分組。缺點(diǎn)是補(bǔ)償容量受電網(wǎng)電壓影響，當(dāng)電網(wǎng)電壓較低時(shí)，補(bǔ)償容量明顯下降，動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償性能差。2)靜止無功補(bǔ)償器SVC。SVC靜止無功補(bǔ)償器(Static Var Compensator)是一種基于電力電子技術(shù)的無功功率快速連續(xù)調(diào)節(jié)裝置。其基本電路結(jié)構(gòu)為TCR，通常采用兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管控制的電抗器與一組或多組固定電容器FC并聯(lián)，構(gòu)成雙向無功補(bǔ)償裝置，通過控制晶閘管的觸發(fā)角，可以使TCR支路成為一個(gè)連續(xù)可調(diào)電抗器，從而連續(xù)調(diào)節(jié)投入系統(tǒng)的無功功率。主要缺點(diǎn)是產(chǎn)生較大的諧波，補(bǔ)償容量受電網(wǎng)電壓的影響，造價(jià)比較高，優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)調(diào)節(jié)補(bǔ)償無功功率。3)靜止無功發(fā)生器SVG。SVG靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator)，它將PWM控制的電壓源逆變器并聯(lián)接入電網(wǎng)，不需要大容量的電容、電感等儲(chǔ)能元件，相當(dāng)于一個(gè)無功電流源，其無功電流值不受系統(tǒng)電壓的影響，可在系統(tǒng)電壓較低的條件下提供無功支持，快速進(jìn)行無功補(bǔ)償，具有諧波含量少、控制能力強(qiáng)、同容量下占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，相對造價(jià)高，控制復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專利的目的是結(jié)合光伏電站運(yùn)行特點(diǎn)，提出一種根據(jù)光伏電站無功消耗容量進(jìn)行無功補(bǔ)償容量優(yōu)化配置控制方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。一種基于無功消耗的光伏電站無功補(bǔ)償優(yōu)化配置控制方法，該方法包括靜態(tài)無功補(bǔ)償控制的步驟、以檢測并網(wǎng)的肯定條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制的步驟。其控制原理方法如圖5所示。所述靜態(tài)無功補(bǔ)償控制的步驟中，采用固定容量的電容器補(bǔ)償；將靜態(tài)無功補(bǔ)償?shù)墓潭娙萜鳎惭b在光伏電站升壓變壓器的低壓側(cè)；固定電容器補(bǔ)償裝置的控制方式采用長期投入。所述動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制的步驟中，采用具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的無功補(bǔ)償裝置，即靜止無功補(bǔ)償器SVC或靜止無功發(fā)生器SVG ;將動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVC或SVG，安裝在升壓變壓器的高壓側(cè)；并根據(jù)光伏電站運(yùn)行分析，提出基于動(dòng)態(tài)無功消耗的補(bǔ)償控制策略。所述基于動(dòng)態(tài)無功消耗的補(bǔ)償控制策略包括電壓、電流測量的步驟、消耗無功功率計(jì)算的步驟、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制的步驟。本發(fā)明的有益效果是，
I、投資經(jīng)濟(jì)性與補(bǔ)償效果如果光伏電站采用傳統(tǒng)固定電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，雖然節(jié)省投資，但是因?yàn)楣夥娬景l(fā)電功率動(dòng)態(tài)變化，無法實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤，影響補(bǔ)償效果。完全采用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置，則控制復(fù)雜，造價(jià)也很高。采用本專利的優(yōu)化配置及控制方法，雖然會(huì)增加部分初始投資，但能收到很好的控制效果。2、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性在光照不足時(shí)，光伏電站處于非并網(wǎng)狀態(tài)，總體來說光伏電站一年中有將近50%的時(shí)間是處于這種狀態(tài)。在這種情況下，電站相對電網(wǎng)屬于負(fù)載，靜態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備可以提供送出線路和變壓器的無功消耗，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)無功分層就地補(bǔ)償?shù)脑瓌t，同時(shí)降低電站運(yùn)行費(fèi)用。光伏電站采用提出無功補(bǔ)償優(yōu)化配置，則固定電容器只需全部投入即可，操作簡單，同時(shí)減小了動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的容量配置，這樣既節(jié)省投資、同時(shí)補(bǔ)償效果好，并且可以降低運(yùn)行費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。


圖I是光伏電站靜態(tài)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)圖。圖2是光伏電站動(dòng)態(tài)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)圖。圖3是基于動(dòng)態(tài)無功消耗的補(bǔ)償控制策略圖。圖4是光伏電站無功補(bǔ)償總體結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明無功補(bǔ)償控制圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。(一)基于光伏電站無功消耗分類計(jì)算的無功補(bǔ)償優(yōu)化配置控制方法分類計(jì)算的原因光伏電站運(yùn)行的特點(diǎn)，白天受日照情況影響，向系統(tǒng)輸送功率變化的有功，消耗無功隨有功動(dòng)態(tài)變化；夜間停止發(fā)電，電站從電網(wǎng)吸收有功和無功，分別提供變壓器和輸電線路的損耗，消耗一定容量的無功。把電站的無功消耗分為基礎(chǔ)消耗和動(dòng)態(tài)消耗，可以為無功補(bǔ)償方式及容量合理選擇提供依據(jù)。提出的光伏電站無功消耗分類計(jì)算方法，通過對光伏電站設(shè)計(jì)及運(yùn)行情況分析，將光伏電站的無功消耗分成兩部分I、基礎(chǔ)無功消耗部分。光伏電站無功消耗中的基礎(chǔ)消耗部分，是指光伏電站在夜間的情況，尚未達(dá)到并網(wǎng)條件下，消耗的固定無功功率的部分。( I)基礎(chǔ)無功消耗量計(jì)算Λ Q0通過光伏電站分析，得知基礎(chǔ)無功消耗部分主要包括兩部分a.變壓器空載無功消耗AQT。計(jì)算方法(《電能系統(tǒng)基礎(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社，單淵達(dá)編，第103頁)
AQtc = Sn ■
......100Sn :變壓器額定容量10% :變壓器短路電流百分?jǐn)?shù)b.線路輸送變壓器空載功率引起的無功消耗AQui計(jì)算方法(《電能系統(tǒng)基礎(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社，單淵達(dá)編，第102頁)
P 2 +0 2Agzu = nX
UnPto :變壓器空載有功損耗，見變壓器銘牌Qto :變壓器空載無功損耗UN:送出線路額定電壓X :送出線路等效電抗c.基礎(chǔ)無功消耗量AQtlAQ0 = Δ Qto+ Δ Qlo(2)基礎(chǔ)無功消耗補(bǔ)償方式光伏電站的基礎(chǔ)無功消耗量固定，因此米用固定容量的電容器補(bǔ)償。(3)固定電容器的安裝位置靜態(tài)無功補(bǔ)償?shù)墓潭娙萜鳎惭b在光伏電站升壓變壓器的低壓側(cè)，降低電容器的電壓等級，以降低造價(jià)。補(bǔ)償結(jié)構(gòu)如圖I所示。(4)基礎(chǔ)無功補(bǔ)償控制固定電容器補(bǔ)償裝置的控制方式采用長期投入。2、動(dòng)態(tài)無功消耗部分光伏電站無功消耗中的動(dòng)態(tài)消耗部分，是指在光伏電站并網(wǎng)發(fā)電、輸送有功功率動(dòng)態(tài)變化的過程中，消耗的變化無功功率，與輸送有功容量有關(guān)。( I)動(dòng)態(tài)無功消耗量計(jì)算Λ Q在光伏電站動(dòng)態(tài)無功消耗計(jì)算中，采用光伏電站設(shè)計(jì)峰值功率進(jìn)行計(jì)算。通過對光伏電站運(yùn)行分析得知，動(dòng)態(tài)無功消耗部分主要包括兩部分a.變壓器有載消耗的無功功率AQt計(jì)算方法(《電能系統(tǒng)基礎(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社，單淵達(dá)編，第103頁)
Il 0/AQt=Sv-^l-ZJ2
n 100
Sn :變壓器額定容量Ud% :變壓器負(fù)載阻抗百分?jǐn)?shù)β :變壓器負(fù)荷率，計(jì)算變壓器動(dòng)態(tài)無功消耗量時(shí)，應(yīng)取最大情況I。b.送出線路消耗的無功功率AQl計(jì)算方法(《電能系統(tǒng)基礎(chǔ)》-機(jī)械工業(yè)出版社-單淵達(dá)P102 (式3-22))
權(quán)利要求
1.一種基于無功消耗的光伏電站無功補(bǔ)償優(yōu)化配置控制方法，其特征是，該方法包括靜態(tài)無功補(bǔ)償控制的步驟、以檢測并網(wǎng)的肯定條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制的步驟。
2.如權(quán)利要求I所述的基于無功消耗的光伏電站無功補(bǔ)償優(yōu)化配置控制方法，其特征是，所述靜態(tài)無功補(bǔ)償控制的步驟中，采用固定容量的電容器補(bǔ)償；將靜態(tài)無功補(bǔ)償?shù)墓潭娙萜?，安裝在光伏電站升壓變壓器的低壓側(cè)；固定電容器補(bǔ)償裝置的控制方式采用長期投入。
3.如權(quán)利要求I所述的基于無功消耗的光伏電站無功補(bǔ)償優(yōu)化配置控制方法，其特征是，所述動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制的步驟中，采用具有動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償功能的無功補(bǔ)償裝置，即靜止無功補(bǔ)償器SVC或靜止無功發(fā)生器SVG ;將動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVC或SVG，安裝在升壓變壓器的高壓側(cè)；并根據(jù)光伏電站運(yùn)行分析，提出基于動(dòng)態(tài)無功消耗的補(bǔ)償控制策略。
4.如權(quán)利要求3所述的基于無功消耗的光伏電站無功補(bǔ)償優(yōu)化配置控制方法，其特征是，所述基于動(dòng)態(tài)無功消耗的補(bǔ)償控制策略包括電壓、電流測量的步驟、消耗無功功率計(jì)算的步驟、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于無功消耗的光伏電站無功補(bǔ)償優(yōu)化配置控制方法，該方法包括靜態(tài)無功補(bǔ)償控制的步驟、以檢測并網(wǎng)的肯定條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制的步驟。本發(fā)明在對光伏電站無功消耗進(jìn)行分類計(jì)算的基礎(chǔ)上，提出光伏電站無功補(bǔ)償容量優(yōu)化配置及控制方法，將光伏電站的無功補(bǔ)償分為兩部分，并分別采用不同的補(bǔ)償設(shè)備、安裝不同的地點(diǎn)、采用不同的控制方法。這種無功功率補(bǔ)償方式，適合光伏電站實(shí)際運(yùn)行時(shí)的無功消耗特有規(guī)律，可以滿足光伏電站無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償要求，并節(jié)約投資成本，降低運(yùn)行費(fèi)用。
文檔編號H02J3/18GK102916434SQ201210381110
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月9日
發(fā)明者朱月涌, 魏華棟, 周建, 李瑋, 管勇濤, 許衛(wèi)東, 于青, 樊瀟, 姜海峰, 張洪霞 申請人:山東電力工程咨詢院有限公司