一种基于辐照度变化的光伏电站无功电压控制方法

摘要

本发明公开了一种基于辐照度变化的光伏电站无功电压控制方法，该方法根据光伏电站并网点电压值和光伏电站渗透率，分别选择功率因数控制模式、定无功控制模式和电压控制模式，为电网提供无功支撑，维持光伏电站并网点电压稳定。该方法从光伏电站层出发，充分考虑辐照度变化情况及光伏逆变器实际的无功调节能力，从而实现了光伏电站无功电压的精细化控制，充分利用光伏逆变器的无功调节能力，减少动态无功补偿设备的投资，降低光伏电站发电成本。

主权项

一种基于辐照度变化的光伏电站无功电压控制方法，其步骤如下：步骤一、选取光伏电站并网点作为电压控制点，测量电压控制点的电压V_mea；根据电压控制点电压V_mea，判断电网系统的运行状态：当0.97p.u.≤V_mea≤1.07p.u.时，则判断为电网系统处于正常运行状态；当V_mea＜0.97p.u.或V_mea＞1.07p.u.时，则判断为电网系统处于异常运行状态；步骤二、光伏电站根据电网系统的运行状态，选择无功控制模式：若电网系统处于正常运行状态且光伏电站容量在电网中的比例低于5％时，选择功率因数控制模式，若电网系统处于正常运行状态且光伏电站容量在电网中的比例大于5％时，选择定无功控制模式；若电网系统处于异常运行状态，则光伏电站选择电压控制模式；a、若光伏电站运行于功率因数控制模式：当光伏阵列输出功率达到光伏逆变器额定的输出容量时，光伏电站输出功率为额定输出功率；否则光伏电站输出功率为实际最大输出功率；b、若光伏电站运行于定无功控制模式：光伏电站输出恒定的无功功率；c、若光伏电站运行于电压控制模式：c₁.计算光伏电站无功需求值Q_ref：电压控制点的无功/电压灵敏度信息根据灵敏度方程计算$\left[\begin{array}{c}\Delta P\\ \Delta Q\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}{J}_{P\theta }& J_{PV}\\ J_{Q\theta }& J_{QV}\end{array}\right]·\left[\begin{array}{c}\Delta \theta \\ \Delta V\end{array}\right]$式中：ΔP为系统有功功率注入变化量；ΔQ为系统无功功率注入变化量；Δθ为系统节点电压相角变化量；ΔV为系统节点电压幅值变化量；J是极坐标下的系统潮流方程雅可比矩阵，其中:根据光伏电站电压控制点的无功/电压灵敏度信息，由PI控制器整定出输出无功功率参考值Q_ref；c₂.根据辐照度条件，判断光伏逆变器是否有无功调节裕度：c_2.1.确定光伏电站的实际有功功率P_PV：$P_{pv}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{{\eta }_c}{K_c}·A·G_t^2,& 0\le G_t\le K_c\\ {\eta }_c·A·G_t,& G_t>K_c\end{array}\right.$式中：A是太阳能电池板的面积，η_c为电池板的光电转换效率，K_c为阈值常数，G_t为光照强度；c_2.2.光伏电站实际可调无功容量Q_real：$Q_{real}=\sqrt{S^2-P_{PV}^2}$其中：S为逆变器的视在功率；c_2.3.当辐照度充足时，光伏逆变器达到额定输出容量，降低光伏电站实际有功功率P_PV，使得光伏电站有充分的无功调节容量，即Q_real＞Q_ref；c_2.4.当辐照度不充足时，光伏逆变器未达到额定输出容量，比较Q_real和Q_ref，若Q_real＞Q_ref，则光伏电站有充分的无功调节容量；若Q_real＜Q_ref，则光伏电站参与系统电压调节的无功量不足，降低光伏电站有功出力P_PV，直到Q_real＞Q_ref为止；步骤三、光伏电站无功输出功率Q_out的整定：(1)若光伏电站运行于功率因数控制模式下，功率因数光伏电站无功输出功率Q_out＝0；(2)若光伏电站运行于定无功控制模式下，光伏电站无功输出功率Q_out＝调度计划；(3)若光伏电站运行于电压控制模式下，光伏电站无功输出功率Q_out＝Q_ref；步骤四、将光伏电站无功输出功率Q_out，分配到各台光伏逆变器。