一種基于有功控制的光伏發(fā)電站電能質(zhì)量?jī)?yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種優(yōu)化方法，具體涉及一種基于有功控制的光伏發(fā)電站電能質(zhì)量?jī)?yōu) 化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光伏發(fā)電作為新能源開(kāi)發(fā)利用的重要方面近幾年得到了快速發(fā)展，隨著光伏發(fā)電 容量的不斷增大，大型光伏電站的電能質(zhì)量問(wèn)題也更加突出。由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)通 過(guò)光伏組件將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娔?，再通過(guò)逆變器將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴⑷腚娋W(wǎng)，在 此過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較多諧波和直流分量，尤其是當(dāng)逆變器處于低功率狀態(tài)時(shí)，其電能質(zhì)量問(wèn) 題將更加突出。
[0003] 光伏發(fā)電站有功功率控制的主要目標(biāo)根據(jù)電網(wǎng)的有功調(diào)度需求，控制光伏電站的 輸出功率及變化率都不高于電網(wǎng)的調(diào)度指令。光伏發(fā)電站有功功率控制的輸入信號(hào)為電網(wǎng) 調(diào)度的指令、并網(wǎng)點(diǎn)輸出有功功率以及太陽(yáng)能光照強(qiáng)度和環(huán)境溫度等，利用光伏發(fā)電站有 功功率控制系統(tǒng)將光伏發(fā)電站的有功功率輸出量控制在電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)要求的范圍內(nèi)。在正 常情況時(shí)，光伏發(fā)電站按照最大發(fā)電功率進(jìn)行發(fā)電，而在某些特殊情況下，電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)會(huì) 向光伏發(fā)電站下達(dá)電網(wǎng)調(diào)度指令，對(duì)光伏發(fā)電站輸出的有功功率作出限制，光伏發(fā)電站則 會(huì)根據(jù)當(dāng)前的太陽(yáng)能光照強(qiáng)度以及溫度等條件確定各光伏陣列的功率輸出能力以及整個(gè) 光伏發(fā)電站的功率輸出能力，并據(jù)此通過(guò)控制電路將電網(wǎng)調(diào)度指令下達(dá)至各光伏陣列，通 過(guò)調(diào)節(jié)各光伏陣列的發(fā)電功率以滿(mǎn)足整個(gè)光伏發(fā)電站對(duì)于調(diào)度指令值的準(zhǔn)確跟蹤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于有功控制的光伏發(fā)電站電能 質(zhì)量?jī)?yōu)化方法，可以避免大多數(shù)光伏逆變器進(jìn)入不必要的低功率工作狀態(tài)，從而提高整個(gè) 光伏發(fā)電站運(yùn)行過(guò)程中的電能質(zhì)量。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明提供一種基于有功控制的光伏發(fā)電站電能質(zhì)量?jī)?yōu)化方法，所述優(yōu)化方法包 括以下步驟：
[0007] 步驟1 :判斷電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)是否向光伏發(fā)電站下發(fā)電網(wǎng)調(diào)度指令，若是則執(zhí)行步 驟2,否則執(zhí)行步驟3;
[0008] 步驟2 :計(jì)算光伏逆變器的有功功率指令值，之后執(zhí)行步驟4 ;
[0009] 步驟3 :對(duì)光伏逆變器執(zhí)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制，之后執(zhí)行步驟4 ;
[0010] 步驟4 :下發(fā)光伏逆變器的有功功率指令值給光伏逆變器。
[0011] 所述步驟2包括以下步驟：
[0012] 步驟2-1 :光伏發(fā)電站接收電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)下發(fā)的電網(wǎng)調(diào)度指令；
[0013] 步驟2-2 :確定光伏發(fā)電站的有功功率指令值；
[0014] 步驟2-3 :建立光伏逆變器電能質(zhì)量相對(duì)于有功功率的擬合函數(shù)；
[0015] 步驟2-4 :建立使光伏發(fā)電站電能質(zhì)量最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)，并確定對(duì)應(yīng)的約束條件；
[0016] 步驟2-5 :通過(guò)求解使光伏發(fā)電站電能質(zhì)量最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)得到光伏逆變器的有 功功率指令值。
[0017] 所述步驟2-2中，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令和光伏發(fā)電站的功率控制模式確定光伏發(fā)電 站的有功功率指令值；
[0018] 光伏發(fā)電站的功率控制模式包括限值模式、調(diào)整模式、斜率控制模式和差值模式。
[0019] 所述步驟2-3中，根據(jù)光伏逆變器的電能質(zhì)量測(cè)試結(jié)果，建立如下光伏逆變器電 能質(zhì)量相對(duì)于有功功率的擬合函數(shù)：
[0020] PQfF^P) (1)
[0021] 其中，PQy為第i種型號(hào)、第j臺(tái)光伏逆變器的電能質(zhì)量，P為光伏逆變器的有功 功率，i = 1，2，···，Ν，j = 1，2，一，1^州表示光伏發(fā)電站內(nèi)所含光伏逆變器型號(hào)的數(shù)量，1^ 表示第N種型號(hào)逆變器的臺(tái)數(shù)。
[0022] 所述步驟2-4中，建立如下使光伏發(fā)電站電能質(zhì)量最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)：
[0024] 其中， _ _
............表不使光伏發(fā)電站電 能質(zhì)量最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)，PQW表示光伏發(fā)電站的電能質(zhì)量；
[0025] 使光伏發(fā)電站電能質(zhì)量最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)對(duì)應(yīng)的約束條件如下：
[0027] 其中，PP。^示光伏發(fā)電站的有功功率指令值，表示光伏發(fā)電站的有功功率 損耗，表示第i種型號(hào)、第j臺(tái)光伏逆變器的有功功率指令值，P ljiniax表示P U的上限值， Ρ?,_表示Ρ?的下限值，i = 1，2,…，N，j = 1，2,…，Mn，N表示光伏發(fā)電站內(nèi)所含光伏逆變 器型號(hào)的數(shù)量，MN表示第N種型號(hào)逆變器的臺(tái)數(shù)。
[0028] 所述步驟3中，光伏逆變器進(jìn)入最大出力模式，光伏發(fā)電站對(duì)光伏逆變器執(zhí)行最 大功率點(diǎn)跟蹤控制。
[0029] 所述步驟4中，光伏發(fā)電站內(nèi)的有功功率控制系統(tǒng)下發(fā)光伏逆變器的有功功率指 令值給光伏逆變器。
[0030] 與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下有益效果：
[0031] 1)減小光伏發(fā)電站運(yùn)行過(guò)程中的特定次諧波、諧波畸變率和閃變；
[0032] 2)避免光伏發(fā)電站運(yùn)行過(guò)程中的特定次諧波帶來(lái)的諧振問(wèn)題和次同步震蕩問(wèn) 題；
[0033] 3)本發(fā)明提供的基于最優(yōu)電能質(zhì)量的光伏電站有功優(yōu)化輸出方法可以有效解決 光伏電站限功率運(yùn)行時(shí)逆變器在低功率輸出時(shí)的電能質(zhì)量超標(biāo)問(wèn)題；
[0034] 4)本發(fā)明提供的基于最優(yōu)電能質(zhì)量的光伏電站有功優(yōu)化輸出方法可以根據(jù)光伏 電站所處電網(wǎng)的實(shí)際情況，針對(duì)性的建立目標(biāo)函數(shù)，提高光伏電站運(yùn)行時(shí)的電能質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1是基于最優(yōu)電能質(zhì)量的光伏電站有功優(yōu)化輸出方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0037] 光伏發(fā)電站運(yùn)行中需根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)向光伏發(fā)電站發(fā)出的調(diào)度指令調(diào)整有功 功率輸出值，若電網(wǎng)調(diào)度指令值遠(yuǎn)低于光伏發(fā)電站的額定功率，將使光伏逆變器處于低功 率工作狀態(tài)。由于光伏逆變器中濾波器參數(shù)是在額定功率下設(shè)計(jì)的，光伏逆變器在低功率 運(yùn)行時(shí)逆變效率大大降低，電能質(zhì)量也會(huì)顯著惡化。
[0038] 本發(fā)明提出一種基于有功控制的光伏發(fā)電站電能質(zhì)量?jī)?yōu)化方法，可以避免大多數(shù) 光伏逆變器進(jìn)入不必要的低功率工作狀態(tài)，從而提高整個(gè)光伏發(fā)電站運(yùn)行過(guò)程中的電能質(zhì) 量。
[0039] 如圖1，本發(fā)明提供的基于有功控制的光伏發(fā)電站電能質(zhì)量?jī)?yōu)化方法包括以下步 驟：
[0040] 步驟1 :判斷電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)是否向光伏發(fā)電站下發(fā)電網(wǎng)調(diào)度指令，若是則執(zhí)行步 驟2,否則執(zhí)行步驟3;
[0041] 步驟2 :計(jì)算光伏逆變器的有功功率指令值，之后執(zhí)行步驟4 ;
[0042] 步驟3 :對(duì)光伏逆變器執(zhí)行最大功率點(diǎn)跟蹤控制，之后執(zhí)行步驟4 ;
[0043] 步驟4 :下發(fā)光伏逆變器的有功功率指令值給光伏逆變器。
[0044] 所述步驟2包括以下步驟：
[0045] 步驟2-1 :光伏發(fā)電站接收電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)下發(fā)的電網(wǎng)調(diào)度指令；
[0046] 步驟2-2 :確定光伏發(fā)電站的有功功率指令值；
[0047] 步驟2-3 :建立光伏逆變器電能質(zhì)量相對(duì)于有功功率的擬合函數(shù)；
[0048] 步驟2-4 :建立使光伏發(fā)電站電能質(zhì)量最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)，并確定對(duì)應(yīng)的約束條件；
[0049] 步驟2-5 :通過(guò)求解使光伏發(fā)電站電能質(zhì)量最優(yōu)的目標(biāo)函數(shù)得到光伏逆變器的有 功功率指令值。
[0050] 所述步驟2-2中，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度指令和光伏發(fā)電站的功率控制模式確定光伏發(fā)電 站的有功功率指令值；
[0051 ] 光伏發(fā)電站的功率控制模式包括限值模式、調(diào)整模式、斜率控制模式和差值模式。
[0052] 所述步驟2-3中，根據(jù)光伏逆變器的電能質(zhì)量測(cè)試結(jié)果，建立如下光伏逆變器電 能質(zhì)量相對(duì)于有功功率的擬合函數(shù)：
[0053] PQfF^P) (1)
[0054] 其中，PQy為第i種型號(hào)、第j臺(tái)光伏逆變器的電能質(zhì)量，P為光伏逆變器的有功 功率，i = 1，2，···，Ν，j = 1，2，一，1^州表示光伏發(fā)電站內(nèi)所含光伏逆變器型號(hào)的數(shù)量，