CN103928944B - 光伏逆变器功率输出联调装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光伏逆变器功率输出联调装置，具有两个输入端和一个输出端；输入端分别与光伏电站的光伏逆变器的输出以及关口计量点相连接并分别检测光伏电站输出的有功和无功的瞬时值或阶段总量以及关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值或阶段总量；输出端与光伏电站中的光伏逆变器相连接；光伏逆变器功率输出联调装置产生对逆变器的调节指令，逆变器根据调节指令改变其输出使得关口计量点的功率因数满足并网要求。本装置通过分析关口计量点处的功率因数等电气参数，结合逆变器的输出的电气参数，对光伏逆变器给出输出调节指令，使得计量点的功率因数处在合格范围。其无需新增SVG装置和大容量电容器组的配置，具有推广应用的经济性。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于光伏电站并网系统中的控制装置。
背景技术
随着分布式新能源的快速推广使用，能够实现所发电力除供原工业用户使用以外的余电上网的光伏并网发电成为一种较为普遍的接入形式。
供电部门有较为严格的考核制度，需要用户在10kV高压侧安装供电部门的计量表，检验10kV关口的功率因数是否合格。然而，光伏发电所发主要为有功功率，由于分布式新能源以不大于6MW接入10kV及以下电压等级电网的并网的政策落实后，一些10kV并网的工业用户，已经出现了因为光伏电站的并网，使得自发自用部分有功不再经过计量关口表，进而造成关口计量点功率因数变化较大而严重不符合要求的情况。
针对上述问题，目前的一些整改措施是在并网点增加自动无功补偿装置SVG或者增加电容器组的容量。上述措施较大地增加了光伏电站的建设成本，甚至导致整个光伏电站并网工程的整体不经济。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够控制光伏电站实现其并网计量关口功率因数符合要求且无需大量曾加光伏电站成本的光伏逆变器功率输出联调装置。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种光伏逆变器功率输出联调装置，所述的光伏逆变器功率输出联调装置用于控制并网至电网的光伏电站的输出而使在电网侧对并网进行功率因数计量的关口计量点处的功率因数满足并网要求，其具有两个输入端和一个输出端；所述的输入端分别与所述的光伏电站的光伏逆变器的输出以及所述的关口计量点相连接，所述的输入端分别检测所述的光伏电站输出的有功和无功的瞬时值或阶段总量以及所述的关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值或阶段总量；所述的输出端与所述的光伏电站中的光伏逆变器相连接；所述的光伏逆变器功率输出联调装置根据所述的光伏电站输出的有功和无功的瞬时值或阶段总量以及所述的关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值或阶段总量产生对所述的逆变器的调节指令，所述的逆变器根据所述的调节指令改变其输出使得所述的关口计量点的功率因数满足并网要求。
进一步的，所述的光伏逆变器功率输出联调装置包括
采集模块，所述的采集模块用于获得所述的光伏电站输出的有功和无功的瞬时值或阶段总量以及所述的关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值或阶段总量；
判断模块，所述的判断模块与所述的采集模块相连接并判断所述的关口计量点的实际功率因数是否满足并网要求；
计算模块，所述的计算模块与所述的采集模块、所述的判断模块相连接，当所述的关口计量点的实际功率因数不满足并网要求时，所述的计算模块根据所述的采集模块所采集的信息分别计算出在满足并网要求的合格功率因数下，所述的电网侧和所述的逆变器需要改变的有功或无功功率，并进一步计算出所述的逆变器所需达到的即时功率因数范围；
信号转化模块，所述的信号转化模块与所述的计算模块相连接，所述的信号转化模块将所述的逆变器所需的即时功率因数范围转化为相应的对所述的逆变器的调节指令。
优选的，其具有即时调节模式和阶段调节模式；
在所述的即时调节模式下，所述的光伏逆变器功率输出联调装置以设定的时间间隔采集所述的光伏电站输出的有功和无功的瞬时值以及所述的关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值；
在所述的阶段调节模式下，所述的光伏逆变器功率输出联调装置采集设定的时间段内所述的光伏电站输出的有功和无功的阶段总量以及所述的关口计量点的实际功率因数、有功和无功的阶段总量。
优选的，所述的时间间隔为5秒；所述的时间段为一周或十天。
优选的，所述的计算模块以与所述的关口计量点的实际功率因数最接近的合格功率因数进行计算。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本装置通过分析关口计量点处的功率因数等电气参数，结合逆变器的输出的电气参数，对光伏逆变器给出输出调节指令，使得计量点的功率因数处在合格范围。其无需新增SVG装置和大容量电容器组的配置，具有推广应用的经济性。
附图说明
附图1为本发明的光伏逆变器功率输出联调装置的接线示意图。
附图2为本发明的光伏逆变器功率输出联调装置的功能模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。
实施例一：参见附图1所示，光伏电站通常由光伏组件以及光伏逆变器构成，光伏逆变器的输出接入至电网的10kV母线完成并网。在光伏逆变器与母线相连接的并网点附近的电网侧具有一关口计量点，关口计量点用于检测该点处的功率因数是否符合并网需求。
一种光伏逆变器功率输出联调装置，其设置于在电网侧对并网进行功率因数计量的关口计量点附近，其用于控制并网至电网的光伏电站的输出而使关口计量点处的功率因数满足并网要求。
该光伏逆变器功率输出联调装置具有两个输入端和一个输出端；输入端分别与光伏电站的光伏逆变器的输出以及关口计量点相连接，输入端分别检测光伏电站输出的有功和无功的瞬时值或阶段总量以及关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值或阶段总量；输出端与光伏电站中的光伏逆变器相连接；光伏逆变器功率输出联调装置根据光伏电站输出的有功和无功的瞬时值或阶段总量以及关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值或阶段总量产生对逆变器的调节指令，逆变器根据调节指令改变其输出使得关口计量点的功率因数满足并网要求。
如附图2所示，光伏逆变器功率输出联调装置包括采集模块、判断模块、计算模块以及信号转化模块。
光伏逆变器功率输出联调装置的两个输入端由采集模块引出，采集模块用于获得光伏电站输出的有功和无功的瞬时值或阶段总量以及关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值或阶段总量。
判断模块与采集模块相连接，其用于判断关口计量点的实际功率因数是否满足并网要求。
计算模块与采集模块、判断模块相连接。当关口计量点的实际功率因数不满足并网要求时，计算模块根据采集模块所采集的信息分别计算出在满足并网要求的合格功率因数下，电网侧和逆变器需要改变的有功或无功功率，并进一步计算出逆变器所需达到的即时功率因数范围。
信号转化模块与计算模块相连接，光伏逆变器功率输出联调装置的输出端由信号转化模块引出。信号转化模块将逆变器所需的即时功率因数范围转化为相应的对逆变器的调节指令。
具体的，光伏逆变器功率输出联调装置具有即时调节模式和阶段调节模式。
1、即时调节模式
在此模式下，光伏逆变器功率输出联调装置以设定的时间间隔采集光伏电站输出的有功和无功的瞬时值以及关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值，并进行计算而输出调节指令。
（1）采集模块以5秒钟采集一次的频率采集同一时刻光伏电站输出的有功和无功的瞬时值以及关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值。
（2）判断模块判断所采集到的关口计量点的实际功率因数是否符合并网要求。满足并网要求的合格功率因数通常为一范围，其可以存储在判断模块中或是由外部输入判断模块。
（3）计算模块以满足用户有功负荷为前提，计算出在合格功率因数下，电网侧需要改变的有功和光伏逆变器需要改变的有功，从而进一步计算出光伏逆变器所需的即时功率因数的范围。
大多数情况下，关口计量点处的功率因数的不合格情况为偏小状态。因此，需要计算出在合格功率因数下，电网侧需要新增的有功和光伏逆变器需要减小的有功。在计算时，可以以与关口计量点的实际功率因数最接近的合格功率因数进行计算，即在关口计量点出的实际功率因数小于合格功率因数范围时，以合格功率因数的下限值进行上述计算。
（4）信号转化模块将计算出的光伏逆变器的所需达到的即时功率因数转化为光伏逆变器所对应的调节指令，该调节指令输入至光伏逆变器中调节其输出，使得关口计量点处的功率因数达到合格范围之内。
2、阶段调节模式
在此模式下，光伏逆变器功率输出联调装置采集设定的时间段内光伏电站输出的有功和无功的阶段总量以及关口计量点的实际功率因数、有功和无功的阶段总量。
①在某一时间段内，如一周或十天内，采集模块采集光伏电站输出的有功和无功在该时间段内的阶段总量以及关口计量点的实际功率因数、有功和无功在该时间段内的阶段总量。
②判断模块判断所采集到的关口计量点的实际功率因数的阶段总量是否符合并网要求。
③计算模块计算出在合格功率因数下，电网侧需要改变的有功和光伏逆变器需要改变的无功，从而进一步计算出光伏逆变器所需的即时功率因数的范围。
多数情况下，关口计量点处的功率因数阶段总量相对合格功率因数偏小。因此，以最小合格功率因数进行计算，计算出光伏逆变器需要改变的无功，即无功缺额总量，再估算出每天无功功率的平均缺额。
（4）信号转化模块根据无功缺额，将计算出的光伏逆变器的所需达到的即时功率因数转化为光伏逆变器所对应的调节指令，在下一个计量周期，即下一设定的时间段内，以两倍如平均无功缺额为目标，使光伏逆变器先输出无功功率以填补无功的缺额，使一个计量周期内的总的功率因数达到合格范围之内。
上述光伏逆变器功率输出联调装置结合关口计量点以及光伏电站输出的两方面数据特征，经过分析计算，保证关口计量点的功率因数在合格范围之内，其既可以对光伏逆变器做瞬时调节，也可以根据用户用电性质做阶段性的集中调节，其可以在用户的10kV母线上省去安装SVG或大容量电容器组，凸显经济性。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种光伏逆变器功率输出联调装置，其特征在于：所述的光伏逆变器功率输出联调装置用于控制并网至电网的光伏电站的输出而使在电网侧对并网进行功率因数计量的关口计量点处的功率因数满足并网要求，其具有两个输入端和一个输出端；所述的输入端分别与所述的光伏电站的光伏逆变器的输出以及所述的关口计量点相连接，所述的输入端分别检测所述的光伏电站输出的有功和无功的瞬时值或阶段总量以及所述的关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值或阶段总量；所述的输出端与所述的光伏电站中的光伏逆变器相连接；所述的光伏逆变器功率输出联调装置根据所述的光伏电站输出的有功和无功的瞬时值或阶段总量以及所述的关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值或阶段总量产生对所述的逆变器的调节指令，所述的逆变器根据所述的调节指令改变其输出使得所述的关口计量点的功率因数满足并网要求；
所述的光伏逆变器功率输出联调装置包括
采集模块，所述的采集模块用于获得所述的光伏电站输出的有功和无功的瞬时值或阶段总量以及所述的关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值或阶段总量；
判断模块，所述的判断模块与所述的采集模块相连接并判断所述的关口计量点的实际功率因数是否满足并网要求；
计算模块，所述的计算模块与所述的采集模块、所述的判断模块相连接，当所述的关口计量点的实际功率因数不满足并网要求时，所述的计算模块根据所述的采集模块所采集的信息分别计算出在满足并网要求的合格功率因数下，所述的电网侧和所述的逆变器需要改变的有功或无功功率，并进一步计算出所述的逆变器所需达到的即时功率因数范围；
信号转化模块，所述的信号转化模块与所述的计算模块相连接，所述的信号转化模块将所述的逆变器所需的即时功率因数范围转化为相应的对所述的逆变器的调节指令。
2.根据权利要求1所述的光伏逆变器功率输出联调装置，其特征在于：其具有即时调节模式和阶段调节模式；
在所述的即时调节模式下，所述的光伏逆变器功率输出联调装置以设定的时间间隔采集所述的光伏电站输出的有功和无功的瞬时值以及所述的关口计量点的实际功率因数、有功和无功的瞬时值；
在所述的阶段调节模式下，所述的光伏逆变器功率输出联调装置采集设定的时间段内所述的光伏电站输出的有功和无功的阶段总量以及所述的关口计量点的实际功率因数、有功和无功的阶段总量。
3.根据权利要求2所述的光伏逆变器功率输出联调装置，其特征在于：所述的时间间隔为5秒；所述的时间段为一周或十天。
4.根据权利要求1或2或3所述的光伏逆变器功率输出联调装置，其特征在于：所述的计算模块以与所述的关口计量点的实际功率因数最接近的合格功率因数进行计算。
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