基于太陽能功率削減的饋線過電壓抑制策略的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基于太陽能功率削減的饋線過電壓抑制策略，屬于電力技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏發(fā)電系統(tǒng)直接接入配電網(wǎng)絡(luò)改變了傳統(tǒng)的輻射式配電方式，大部分光伏并網(wǎng) 發(fā)電系統(tǒng)不參與接入點(diǎn)電壓的調(diào)整，而注入電網(wǎng)的功率過多會(huì)導(dǎo)致配網(wǎng)低壓饋線的過電 壓，過少會(huì)失去經(jīng)濟(jì)效益。
[0003] 在含有光伏發(fā)電的配電系統(tǒng)中，低壓饋線上不同位置、不同容量的光伏發(fā)電會(huì)對(duì) 饋線電壓產(chǎn)生影響，當(dāng)光伏發(fā)電向配網(wǎng)注入過多的有功功率時(shí)會(huì)導(dǎo)致低壓饋線過電壓。傳 統(tǒng)上，為防止低壓饋線過電壓一般采取以下幾種方法：1)調(diào)節(jié)變壓器參數(shù)，降低變壓器二 次側(cè)電壓；2)增加導(dǎo)體的體積，減少線路的阻抗；3)增加儲(chǔ)能設(shè)備，調(diào)節(jié)電壓的分布情況； 4)切除并網(wǎng)的光伏發(fā)電單元，減少并網(wǎng)功率。以上方法中，前三種方法會(huì)增加相應(yīng)設(shè)備或者 改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，大大增加了成本。第四種方法降低了并網(wǎng)發(fā)電的效率，同時(shí)還有可能會(huì)導(dǎo)致 饋線低電壓。
[0004] 在低壓系統(tǒng)中，有功功率對(duì)電壓的影響相對(duì)明顯，通過削減光伏發(fā)電并入電網(wǎng)的 有功功率可以避免低壓饋線過電壓的問題。削減有功功率的多少直接影響到光伏發(fā)電系統(tǒng) 的效益，以及低壓饋線的電壓?jiǎn)栴}，如何平衡兩者之間的關(guān)系是本節(jié)研究的重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于保證光伏發(fā)電并網(wǎng)效率的同時(shí)，通過削減光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng) 功率來抑制過電壓。配電網(wǎng)中低壓饋線電壓與有功功率呈線性關(guān)系，每個(gè)太陽能發(fā)電單元 輸入的功率都會(huì)對(duì)饋線電壓產(chǎn)生影響。通過靈敏度矩陣分析計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)光伏并 網(wǎng)發(fā)電單元的有功削減量，并通過控制逆變器減少光伏發(fā)電單元的有功輸出。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)特征如下：
[0007] (1)在含有η個(gè)太陽能發(fā)電單元配電網(wǎng)中，抑制過電壓的方法是通過太陽能發(fā)電 單元本身而不是依靠增加儲(chǔ)能、電壓調(diào)節(jié)器等裝置實(shí)現(xiàn)，節(jié)約了大量成本。
[0008] (2)在含有η個(gè)太陽能發(fā)電單元的配電網(wǎng)中，抑制過電壓的方法不是通過斷開光 伏發(fā)電單元而是通過縮減每個(gè)光伏發(fā)電單元的有功功率來實(shí)現(xiàn)，將大大提高并網(wǎng)的效率。
[0009] (3)利用靈敏度矩陣分析方法對(duì)電壓和功率進(jìn)行分析，通過靈敏度矩陣分析計(jì)算， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電單元的有功削減量。與其他功率預(yù)測(cè)方法相比，靈敏度矩陣 分析方法更為簡(jiǎn)單和準(zhǔn)確。
[0010] 其有益效果是：
[0011] 本發(fā)明重點(diǎn)研究基于太陽能有功功率削減的饋線過電壓抑制策略，提供含有太陽 能發(fā)電單元有功削減量的計(jì)算方法。
[0012] (1)基于太陽能有功功率削減的饋線過電壓抑制策略減少了新型配電網(wǎng)中設(shè)備的 使用量，節(jié)約成本。
[0013] (2)在含有大量太陽能并網(wǎng)發(fā)電單元的配電網(wǎng)中，能夠充分利用每個(gè)太陽能發(fā)電 單元的自身容量，最大限量的減少太陽能發(fā)電單元的容量浪費(fèi)，從而提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益 和實(shí)用效益。
【附圖說明】
[0014] 圖1為基于有功功率削減的控制方案設(shè)計(jì)圖。
[0015] 圖2含有n(n為偶數(shù)）個(gè)光伏發(fā)電單元的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施過程對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0017] 參見圖1，基于有功功率削減的控制方案設(shè)計(jì)圖，低壓饋線電壓與有功功率呈現(xiàn)線 性關(guān)系，設(shè)定電壓閾值為V m，Voti小于饋線過電壓保護(hù)的值，當(dāng)本地電壓V小于V時(shí)，光伏 列陣按最大功率輸出，當(dāng)本地電壓V大于等于V m時(shí)削減策略介入。如下式所示。
[0018]
[0019] Pinv是逆變器的輸出功率，Pmppt為光伏系統(tǒng)的最大輸出功率也就是光伏列陣的吸 收功率，m為削減系數(shù)。將需要削減的電壓反饋至光伏發(fā)電系統(tǒng)中，通過控制光伏逆變器減 少光伏發(fā)電的輸出功率，從而緩解低壓饋線的過電壓?jiǎn)栴}。
[0020] 參見圖2,含有n(n為偶數(shù)）個(gè)光伏發(fā)電單元的配網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，H1，H2，…Hn為光伏 發(fā)電系統(tǒng)，L1，L2,…Ln為負(fù)載系統(tǒng)，表示饋線電壓與注入有功功率和無功功率之間的關(guān)系 饋線電壓的靈敏度矩陣如下式：
[0021]
[0022] 上式中的矩陣元素表示有功功率與無功功率的變化對(duì)電壓的相角以及幅值的影 AV 響，其中，元素 Sv21表示有功功率變化對(duì)電壓幅值變化的影響率即p圖2中，該系統(tǒng)中共 〇. 有η/2條低壓饋線，分別為Hl/2, Η3/4…Hn-1/n，那么饋線電壓與光伏系統(tǒng)注入有功功率之 AV 間的關(guān)系^應(yīng)該為一個(gè)η X η矩陣：
[0023]
[0024] 上式反應(yīng)了每?jī)膳_(tái)逆變器流出的有功功率變化對(duì)各個(gè)饋線上電壓幅值的影響。假 定每個(gè)光伏發(fā)電單元的有功功率的變化量相同，對(duì)系統(tǒng)中光伏發(fā)電系統(tǒng)Hn-1/Hn的有功功 率變化量進(jìn)行計(jì)算：
[0025] ΑΡηπΙ/Ηπ - A V Hn l/Hn/(ai，n/2+a2,11/2-· an，η/2)
[0026] 設(shè)定電壓閾值VCT1，當(dāng)饋線電壓VHnl/HnS生過電壓現(xiàn)象，那么電壓的調(diào)整值為 A VHn 1/Hn= V Hn 1/Hn-vCT1。各個(gè)光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率削減值為：
[0027] Λ P - Δ VHn !/Hn/(a。n/2+a2, η/2+…an，η/2)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 基于太陽能功率削減的饋線過電壓抑制策略，其特征在于：利用光伏并網(wǎng)發(fā) 電單元本身，通過相應(yīng)控制策略實(shí)現(xiàn)功率的削減，進(jìn)而抑制配電網(wǎng)饋線過電壓， 具體利用了靈敏度矩陣分析方法對(duì)電壓和功率進(jìn)行分析，通過靈敏度矩陣分析計(jì) 算，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電單元的有功削減量，與其他功率預(yù)測(cè)方法相比， 靈敏度矩陣分析方法更為簡(jiǎn)單和準(zhǔn)確。2. 根據(jù)權(quán)利要求1，所述的基于太陽能功率削減的饋線過電壓抑制策略，其應(yīng)用 到的新型配電網(wǎng)特征在于：含有n (n=2k，k為正整數(shù)）個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電單元，含 有n個(gè)負(fù)載單元；光伏并網(wǎng)發(fā)電單元應(yīng)用了下垂控制特性，能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器有類 似發(fā)電機(jī)的控制。
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于太陽能并網(wǎng)發(fā)電的基于并網(wǎng)太陽能功率削減的饋線過電壓抑制策略，利用光伏并網(wǎng)發(fā)電單元本身，通過相應(yīng)控制策略實(shí)現(xiàn)功率的削減，進(jìn)而抑制配電網(wǎng)饋線過電壓。通過靈敏度矩陣分析計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電單元的有功削減量，并通過控制逆變器減少光伏發(fā)電單元的有功輸出。本發(fā)明在保證光伏發(fā)電并網(wǎng)效率的同時(shí)，通過削減光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)功率來抑制過電壓，保證了準(zhǔn)確性和快速性，大大節(jié)約了設(shè)備成本。
【IPC分類】H02J3/46
【公開號(hào)】CN105048513
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510304725
【發(fā)明人】夏向陽, 王錦瀧, 張貴濤
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月4日