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光伏电站控制系统及光电外送控制方法和调峰控制方法

阅读：728发布：2024-02-28

专利汇可以提供光伏电站控制系统及光电外送控制方法和调峰控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种光伏电站控制系统，包括依次排列的n个光伏阵列U1，U2，U3……Un，n个光伏阵列的输出端均连接至能量管理系统，n个光伏阵列的输入端分别对应与n个逆变器依次连接，n个逆变器又均与电站功率分配器连接，电站功率分配器又连接至能量管理系统，本发明还公开了一种基于光伏电站控制系统的光电外送控制方法和基于光伏电站控制系统的调峰控制方法，本发明解决了现有技术中存在的光电大规模接入影响电网接纳风电的能力的问题。，下面是光伏电站控制系统及光电外送控制方法和调峰控制方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光伏电站控制系统，其特征在于，包括依次排列的n个光伏阵列U1，U2，U3......Un，所述n个光伏阵列的输出端均连接至能量管理系统，所述n个光伏阵列的输入端分别对应与n个逆变器依次连接，所述n个逆变器又均与电站功率分配器连接，所述电站功率分配器又连接至能量管理系统。
2.根据权利要求1所述的一种光伏电站控制系统，其特征在于，所述能量管理系统型号为CC-2000、SD-6000、OPEN-2000或者D-5000。
3.一种基于光伏电站控制系统的光电外送控制方法，其特征在于，基于权利要求1所述的光伏电站控制系统，具体按照以下步骤实施：
步骤1、首先通过上级调度系统获得当前外送网络允许的最大功率差额ΔPmax，通过光功率预测系统获取当前每个光伏阵列的功率预测值其中i代表第个光伏阵列，i＝
1,2，…n；
步骤2、通过能量管理系统计算当前光电外送功率指令值
步骤3、利用电站功率分配器进行功率分配，得到每个阵列的功率出力指令值步骤4、将所述步骤3得到的功率出力指令值下发至每个光伏阵列的逆变器中，调整光伏阵列出口电压，按照变步长扰动法进行最大功率跟踪，以保证最小弃光量。
4.根据权利要求3所述的一种基于光伏电站控制系统的光电外送控制方法，其特征在于，所述步骤2中当前光电外送功率指令值当前光电外送功率指令值具体计算公式如下：
上式中，ΔPmax表示当前外送网络允许的最大功率差额ΔPmax，表示当前每个光伏阵列的功率预测值
5.根据权利要求3所述的一种基于光伏电站控制系统的光电外送控制方法，其特征在于，所述步骤3中每个阵列的功率出力指令值的计算公式如下：
上式中，表示当前每个光伏阵列的功率预测值表示当前光电外送功率指令值当前光电外送功率指令值。
6.一种基于光伏电站控制系统的调峰控制方法，其特征在于，基于权利要求1所述的光伏电站控制系统，具体按照以下步骤实施：
步骤a、首先通过上级调度系统确定当前系统能够提供的调峰容量ΔPmax和负荷预测值Pload，然后通过光功率预测系统获取当前每个光伏阵列的功率预测值步骤b、通过能量管理系统计算光电调峰功率指令值
步骤c、利用电站功率分配器进行功率分配，得到每个光伏阵列的功率出力指令值步骤d、将步骤c中的每个光伏阵列的功率出力指令值下发至相应的光伏阵列的逆变器中，调整光伏阵列出口电压，按照变步长扰动法进行最大功率跟踪，以保证最小弃光量。
7.根据权利要求6所述的一种基于光伏电站控制系统的调峰控制方法，其特征在于，所述步骤b中光电调峰功率指令值具体计算公式如下：
上式中，ΔPmax表示当前系统能够提供的调峰容量，Pload表示当前系统的负荷预测值，表示当前每个光伏阵列的功率预测值。
8.根据权利要求6所述的一种基于光伏电站控制系统的调峰控制方法，其特征在于，所述步骤c中每个阵列的功率出力指令值的计算公式如下：
上式中，表示当前每个光伏阵列的功率预测值，表示光电调峰功率指令值。

说明书全文

光伏电站控制系统及光电外送控制方法和调峰控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于太阳能并网发电有功控制技术领域，具体涉及一种光伏电站控制系统，本发明还涉及一种基于光伏电站控制系统的光电外送控制方法和基于光伏电站控制系统的调峰控制方法。

背景技术

[0002] 近年来世界范围内太阳能发电迅猛发展，中国更是不断加大投资光电建设，光电装机容量的快速增长，光电在电网中所占比重不断增加。由于光电出力固有的随机性、间歇性，光电机组难以预先调度，因此光电的大规模接入给电网的调度运行带来系统潮流、稳定、光电送出、调峰、多运行单位问的协调等问题，影响了电网接纳风电的能力。

[0003] 光伏电站有功控制具有一定的特殊性，与常规电厂相比，光伏电站仅具备非常有限的有功调节能力。制定符合光伏电站有功控制能力的调度目标，是将光伏电站纳入电网AGC首先要解决的问题。考虑到控制实施的时延，光伏电站的AGC应针对未来时段的场景进行分析和控制，就必须用到功率预测技术。而目前商业运营的功率预测系统已可应用于发电计划制定、电力交易和备用安排等，但直接应用于实时发电调度，还存在较多的问题。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种光伏电站控制系统，解决了现有技术中存在的光电大规模接入影响电网接纳风电的能力的问题。

[0005] 本发明的第二目的是提供一种基于光伏电站控制系统的光电外送控制方法。

[0006] 本发明的第三目的是提供一种基于光伏电站控制系统的调峰控制方法。

[0007] 本发明所采用的第一技术方案是，一种光伏电站控制系统，包括依次排列的n个光伏阵列U1，U2，U3……Un，n个光伏阵列的输出端均连接至能量管理系统，n个光伏阵列的输入端分别对应与n个逆变器依次连接，n个逆变器又均与电站功率分配器连接，电站功率分配器又连接至能量管理系统。

[0008] 本发明第一技术方案的特点还在于，

[0009] 能量管理系统型号为CC-2000、SD-6000、OPEN-2000或者D-5000。

[0010] 本发明所采用的第二技术方案是，一种基于光伏电站控制系统的光电外送控制方法，基于光伏电站控制系统，具体按照以下步骤实施：

[0011] 步骤1、首先通过上级调度系统获得当前外送网络允许的最大功率差额ΔPmax，通opt过光功率预测系统获取当前每个光伏阵列的功率预测值Pi ，其中i代表第个光伏阵列，i＝1,2，…n；

[0012] 步骤2、通过能量管理系统计算当前光电外送功率指令值

[0013] 步骤3、利用电站功率分配器进行功率分配，得到每个阵列的功率出力指令值refPi ；

[0014] 步骤4、将步骤3得到的功率出力指令值Piref下发至每个光伏阵列的逆变器中，调整光伏阵列出口电压，按照变步长扰动法进行最大功率跟踪，以保证最小弃光量。

[0015] 本发明第二技术方案的特点还在于，

[0016] 步骤2中当前光电外送功率指令值当前光电外送功率指令值具体计算公式如下：

[0017]

[0018] 上式中，ΔPmax表示当前外送网络允许的最大功率差额ΔPmax，Piopt表示当前每个opt光伏阵列的功率预测值Pi 。

[0019] 步骤3中每个阵列的功率出力指令值的计算公式如下：

[0020]opt opt

[0021] 上式中，Pi 表示当前每个光伏阵列的功率预测值Pi ，表示当前光电外送功率指令值当前光电外送功率指令值。

[0022] 本发明所采用的第三技术方案是，一种基于光伏电站控制系统的调峰控制方法，基于光伏电站控制系统，具体按照以下步骤实施：

[0023] 步骤a、首先通过上级调度系统确定当前系统能够提供的调峰容量ΔPmax和负荷预测值Pload，然后通过光功率预测系统获取当前每个光伏阵列的功率预测值Piopt；

[0024] 步骤b、通过能量管理系统计算光电调峰功率指令值

[0025] 步骤c、利用电站功率分配器进行功率分配，得到每个光伏阵列的功率出力指令值Piref；

[0026] 步骤d、将步骤c中的每个光伏阵列的功率出力指令值Piref下发至相应的光伏阵列的逆变器中，调整光伏阵列出口电压，按照变步长扰动法进行最大功率跟踪，以保证最小弃光量。

[0027] 本发明第三技术方案的特点还在于，

[0028] 步骤b中光电调峰功率指令值具体计算公式如下：

[0029]

[0030] 上式中，ΔPmax表示当前系统能够提供的调峰容量，Pload表示当前系统的负荷预测opt值，Pi 表示当前每个光伏阵列的功率预测值。

[0031] 步骤c中每个阵列的功率出力指令值的计算公式如下：

[0032]

[0033] 上式中，Piopt表示当前每个光伏阵列的功率预测值，表示光电调峰功率指令值。

[0034] 本发明的有益效果是，通过定量讨论光伏电站有功控制能力及电网AGC对光伏电站的要求，设计了一种光伏电站控制系统，提出了光伏电站有功控制的3层模型，实现了光伏电站的最大出力控制、AGC曲线跟踪控制、调峰控制等综合控制目标。附图说明

[0035] 图1是本发明一种光伏电站控制系统的结构示意图；

[0036] 图2是本发明光伏电站控制系统及光电外送控制方法和调峰控制方法中光伏电站的功率预测值曲线图；

[0037] 图3是本发明光伏电站控制系统及光电外送控制方法和调峰控制方法中上级电网允许外送的功率值曲线图；

[0038] 图4是本发明光伏电站控制系统及光电外送控制方法和调峰控制方法中的实验仿真结果曲线图。

具体实施方式

[0039] 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0040] 大规模、大容量的光伏电站由于其占地面积大、因而其每个阵列的光照辐射度具有一定差异，进而导致每一阵列的最大功率点的位置不同，整个光伏电站的P-V曲线呈现多峰现象。介于此，对于大规模、大容量的光伏电站理应实行分层多级控制方式，其电站的AGC结构如附图1所示。电力系统在光电调度运行中，主要面临两个问题：光电外送问题和调峰问题。其控制模式的设置主要是针对这2个问题。

[0041] 本发明一种光伏电站控制系统，如图1所示，包括依次排列的n个光伏阵列U1，U2，U3……Un，n个光伏阵列的输出端均连接至能量管理系统，n个光伏阵列的输入端分别对应与n个逆变器依次连接，n个逆变器又均与电站功率分配器连接，电站功率分配器又连接至能量管理系统，能量管理系统型号为CC-2000、SD-6000、OPEN-2000或者D-5000。

[0042] 本发明一种基于光伏电站控制系统的光电外送控制方法，该方法的设置主要针对光电外送问题，根据光电外送的相关断面的潮流裕度变化增减光伏电站的出力计划，确保计划总和不超过控制断面允许限额，具体按照以下步骤实施：

[0043] 步骤1、首先通过上级调度系统获得当前外送网络允许的最大功率差额ΔPmax，通opt过光功率预测系统获取当前每个光伏阵列的功率预测值Pi ，其中i代表第个光伏阵列，i＝1,2，…n；

[0044] 步骤2、通过能量管理系统计算当前光电外送功率指令值具体计算公式如下：

[0045]

[0046] 上式中，ΔPmax表示当前外送网络允许的最大功率差额ΔPmax，Piopt表示当前每个opt光伏阵列的功率预测值Pi ；

[0047] 步骤3、利用电站功率分配器进行功率分配，得到每个阵列的功率出力指令值refPi ，计算公式如下：

[0048]opt opt

[0049] 上式中，Pi 表示当前每个光伏阵列的功率预测值Pi ，表示当前光电外送功率指令值当前光电外送功率指令值；

[0050] 步骤4、将步骤3得到的功率出力指令值Piref下发至每个光伏阵列的逆变器中，调整光伏阵列出口电压，按照变步长扰动法进行最大功率跟踪，以保证最小弃光量。

[0051] 本发明一种基于光伏电站控制系统的调峰控制方法，此方法主要用于低负荷时段需要光电参与系统调峰的情况，根据电网调峰能力的变化增减光伏电站的出力计划，确保下时段光电计划总和不超过当前光伏电站出力总和加上电网还能为光电提供的调峰能力，具体按照以下步骤实施：

[0052] 步骤a、首先通过上级调度系统确定当前系统能够提供的调峰容量ΔPmax和负荷预测值Pload，然后通过光功率预测系统获取当前每个光伏阵列的功率预测值Piopt；

[0053] 步骤b、通过能量管理系统计算光电调峰功率指令值具体计算公式如下：

[0054]

[0055] 上式中，ΔPmax表示当前系统能够提供的调峰容量，Pload表示当前系统的负荷预测opt值，Pi 表示当前每个光伏阵列的功率预测值；

[0056] 步骤c、利用电站功率分配器进行功率分配，得到每个光伏阵列的功率出力指令值refPi ，计算公式如下：

[0057]

[0058] 上式中，Piopt表示当前每个光伏阵列的功率预测值，表示光电调峰功率指令值；

[0059] 步骤d、将步骤c中的每个光伏阵列的功率出力指令值Piref下发至相应的光伏阵列的逆变器中，调整光伏阵列出口电压，按照变步长扰动法进行最大功率跟踪，以保证最小弃光量。

[0060] 仿真测试：

[0061] 以西北某光伏电站为例进行仿真测试：该电站总容量为5MW，采用2010年某天的数据进行验证。

[0062] 其中，图2为该光伏电站的功率预测值，图3为上级电网允许外送的功率值，图4为实验仿真结果，可知该控制方法具有很好的计划跟踪能力。

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