CN104953623A - 一种限电工况下光伏电站逆变器的控制方法 - Google Patents

Abstract

一种限电工况下光伏电站逆变器的控制方法，包括以下步骤：一），功率控制处理模块在接收到调度的计划输出总功率或定时自检时，获取该时刻实际输出总功率和该时刻理论最低输出总功率、以及各光伏逆变器的额定输出功率、累计启停次数、当前理论输出功率参数；二），按策略自动对光伏逆变器进行启停及有功功率调节；三），比较光伏电站当前实时输出总功率与调度计划输出总功率，若其差值在允许偏差内，则转至五），否则转至一），若本轮循环次数超过设定次数，则转至四）；四），以告警的方式告知运维人员在设定的次数内无法自动调节，并转至五）；五），功率控制处理模块将控制过程及结果以历史记录的形式保存。

Description

一种限电工况下光伏电站逆变器的控制方法

技术领域

本发明属于绿色能源发电技术领域，具体涉及一种限电工况下光伏电站逆变器的控制方法。

背景技术

近年来，国内光伏等新能源电站发展特别迅速，但因就地消纳和送出困难等问题，造成了大量发电量的浪费和成本消耗，因此电网公司电力调度部门经常要求部分光伏电站限功率运行。

与此同时，光伏逆变器具有运行最低输出功率的运行参数。当限制输出功率较低时，必须采取下调有功功率及关停逆变器的措施；当限制输出功率提升时，必须上调有功功率或有可能需要将已停机的逆变器重新启动。

当光伏电站处于最低输出功率工况临界点时，光伏逆变器将面临着多次启停及需要人工干预的情况，这一工况严重影响了光伏逆变器的使用寿命，增加了光伏电站的人工成本，影响了光伏电站的运维效率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种限电工况下光伏电站逆变器的控制方法，利用光伏电站监控系统，采用遥调优先遥控以及尽量少控制的原则，对光伏逆变器进行自动控制，解决了当光伏电站处于最低输出功率工况临界点时，光伏逆变器面临多次启停以及需要人工干预的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种限电工况下光伏电站逆变器的控制方法，包括以下步骤：

步骤一），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块在接收到调度的计划输出总功率或定时自检时，从光伏电站监控系统中获取光伏电站该时刻实际输出总功率和光伏电站该时刻理论最低输出总功率以及光伏电站内各逆变器的额定输出功率、累计启停次数、当前理论输出功率参数。

步骤二），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块按照策略自动对光伏电站内的光伏逆变器进行启停控制操作及有功功率调节操作。

步骤三），待步骤二中控制操作结束后，光伏电站监控系统中的功率控制处理模块比较光伏电站当前实时输出总功率与调度计划输出总功率，若其差值在允许偏差内，则转至步骤五，否则转至步骤一，若本轮循环次数超过设定次数，则转至步骤四。

步骤四），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块以告警的方式告知运维人员在设定的次数内无法自动调节，并转至步骤五。

步骤五），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块将控制过程及结果以历史记录的形式保存。

其中，光伏电站理论最低输出总功率包括该时刻可运行、可控制光伏逆变器最低输出功率之和以及该时刻可运行、不可控制光伏逆变器实时输出功率之和。

其中，步骤二）中，光伏电站监控系统中的功率控制处理模块自动对光伏电站内的光伏逆变器进行启停控制操作及有功功率调节操作的策略为：

A1）功率控制处理模块比较调度计划输出总功率和光伏电站实际输出总功率的差值，若其差值大于允许正偏差值，则转至步骤A2），若其差值大于允许负偏差值，则转至步骤B1），若其差值小于允许偏差值否则转至步骤A5）。

A2）比较光伏电站实际值输出总功率与光伏电站最低输出总功率的差值，若其差值大于或者等于0，则转至步骤A3），否则转至步骤A4）。

A3）功率控制处理模块上调光伏逆变器有功功率，转至步骤A5)。

A4）按策略投入部分光伏逆变器后进行有功功率遥调控制，转至步骤A5）。

A5）记录本次控制过程。

其中，A4）中策略过程如下：

a1）将光伏电站内可运行可控制且处于停机状态的光伏逆变器按当前理论输出功率由大到小顺序排列，当前理论输出功率相同的逆变器按累计启停次数由少到多的顺序排列，记为I₁、I₂、……、I_n。

a2）在光伏逆变器I₁、I₂、……、I_n中，顺序选择I₁~I_m（1≤m≤n）逆变器，使I₁~I_m逆变器理论输出功率之和刚好超过△P，其中，△P=调度计划输出总功率-当前实际输出总功率。

a3）利用光伏电站监控系统将I₁~I_m逆变器远程控制启动，将所启动的光伏逆变器设置为最低输出功率模式。

a4）利用光伏电站监控系统上调光伏电站内所有已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值。

B1）比较光伏电站实际值输出总功率与光伏电站最低输出总功率的差值，若其差值小于或者等于0，则转至步骤B2），否则转至步骤B3）。

B2）按策略关闭部分光伏逆变器及进行有功功率遥调控制，转至步骤A5）。

B3）比较调度计划输出总功率与光伏电站最低输出总功率的差值，若其差值大于或者等于0，则转至步骤B4），否则转至步骤B5）。

B4）功率控制处理模块下调光伏逆变器的有功功率，转至步骤A5)。

B5）按策略关闭部分光伏逆变器及进行有功功率遥调控制，转至步骤A5）。

其中，B2）中策略过程如下：

b1）将光伏电站内可运行可控制且处于开机状态的光伏逆变器按最低输出功率值由大到小顺序排列，最低输出功率相同的逆变器按累计启停次数由少到多的顺序排列，记为I₁ ^'、I₂ ^'、……、I_n ^'。

b2）定义△P^'，△P^'=（当前实际输出总功率-调度计划输出总功率）-（已运行可控制光伏逆变器实际输出功率之和-已运行可控制光伏逆变器最低输出功率之和）；若△P^'大于0，则在光伏逆变器I₁ ^'、I₂ ^'、……、I_n ^'中，选择I₁ ^'~I_m ^'（1≤m≤n）逆变器，使I₁ ^'~I_m ^'逆变器最低输出功率之和刚好超过△P^'，转向步骤b3），否则转向步骤b6）。

b3）利用光伏电站监控系统将所有已运行可控制的逆变器设置为最低输出功率模式。

b4）利用光伏电站监控系统将I₁ ^'~I_m ^'逆变器远程控制停止。

b5）利用光伏电站监控系统上调光伏电站内已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值，结束步骤B2）。

b6）利用光伏电站监控系统下调光伏电站内已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值。

其中，B5）中策略过程如下：

b1^'）将光伏电站内可运行可控制且处于开机状态的光伏逆变器按最低输出功率值由大到小顺序排列，最低输出功率相同的逆变器按累计启停次数由少到多的顺序排列，记为I₁ ^"、I₂ ^"、……、I_n ^"。

b2^'）在光伏逆变器I₁ ^"、I₂ ^"、……、I_n ^"中，选择I₁ ^"~I_m ^"（1≤m≤n）逆变器，使I₁ ^"~I_m ^"逆变器最低输出功率之和刚好超过△P^"，其中，△P^"=（当前实际输出总功率-调度计划输出总功率）-（已运行可控制光伏逆变器实际输出功率之和-已运行可控制光伏逆变器最低输出功率之和）。

b3^'）利用光伏电站监控系统将所有已运行可控制的逆变器设置为最低输出功率模式。

b4^'）利用光伏电站监控系统将I₁ ^"~I_m ^"逆变器远程控制停止。

b5^'）利用光伏电站监控系统上调光伏电站内已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值。

本发明中，步骤A1）中，调度计划输出总功率与光伏电站实际输出总功率允许存在一定的差值，其差值为正值时记作允许正偏差值，其差值为负值时记作允许负差值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明针对电力调度对光伏电站进行限制发电量控制，且光伏电站中逆变器处于临界最低输出功率的工况，采用避免频繁启停光伏逆变器的自动控制方法，利用光伏电站监控系统对光伏电站内的逆变器进行自动的、有策略的启停及遥调控制操作，用以提高在限电情况下光伏电站对调度计划发电量响应的及时性，同时利用此方法提高光伏逆变器的使用寿命，减轻光伏电站运行维护人员的工作量，保证光伏电站的正常运行。

附图说明

图1为本发明的系统框图。

图2为限电工况下光伏逆变器的控制方法步骤二的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，光伏电站监控系统接收电力调度部门的光伏电站计划输出总功率（计划输出总发电量），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块除了具有正常运行工况下对光伏逆变器的功率调节作用外，同时也具有在限电工况下对光伏逆变器的启停及功率调节功能。功率控制处理模块能够直接给光伏逆变器下达遥控和遥调指令。

一种限电工况下光伏电站逆变器的控制方法，包括以下步骤：

步骤一），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块在接收到调度的计划输出总功率或定时自检时，从光伏电站监控系统中获取光伏电站该时刻实际输出总功率和光伏电站该时刻理论最低输出总功率以及光伏电站内各逆变器的额定输出功率、累计启停次数、当前理论输出功率参数。

步骤二），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块按照策略自动对光伏电站内的光伏逆变器进行启停控制操作及有功功率调节操作。

步骤三），待步骤二中控制操作结束后，光伏电站监控系统中的功率控制处理模块比较光伏电站当前实时输出总功率与调度计划输出总功率，若其差值在允许偏差内，则转至步骤五，否则转至步骤一，若本轮循环次数超过设定次数，则转至步骤四。

步骤四），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块以告警的方式告知运维人员在设定的次数内无法自动调节，并转至步骤五。

步骤五），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块将控制过程及结果以历史记录的形式保存。

其中，光伏电站理论最低输出总功率包括该时刻可运行、可控制光伏逆变器最低输出功率之和以及该时刻可运行、不可控制光伏逆变器实时输出功率之和。

其中，步骤二）中，光伏电站监控系统中的功率控制处理模块自动对光伏电站内的光伏逆变器进行启停控制操作及有功功率调节操作的策略为，如图2所示：

A1）功率控制处理模块比较调度计划输出总功率和光伏电站实际输出总功率的差值，调度计划输出总功率与光伏电站实际输出总功率允许存在一定的差值，其差值为正值时记作允许正偏差值，其差值为负值时记作允许负差值。若其差值大于允许正偏差值，则转至步骤A2），若其差值大于允许负偏差值，则转至步骤B1），若其差值小于允许偏差值否则转至步骤A5）。

A2）比较光伏电站实际值输出总功率与光伏电站最低输出总功率的差值，若其差值大于或者等于0，则转至步骤A3），否则转至步骤A4）。

A3）功率控制处理模块上调光伏逆变器有功功率，转至步骤A5)。

A4）按策略投入部分光伏逆变器后进行有功功率遥调控制，转至步骤A5）。

A5）记录本次控制过程。

上述步骤中，A4）中策略过程如下：

a1）将光伏电站内可运行可控制且处于停机状态的光伏逆变器按当前理论输出功率由大到小顺序排列，当前理论输出功率相同的逆变器按累计启停次数由少到多的顺序排列，记为I₁、I₂、……、I_n。

a2）在光伏逆变器I₁、I₂、……、I_n中，顺序选择I₁~I_m（1≤m≤n）逆变器，使I₁~I_m逆变器理论输出功率之和刚好超过△P，其中，△P=调度计划输出总功率-当前实际输出总功率。

a3）利用光伏电站监控系统将I₁~I_m逆变器远程控制启动，将所启动的光伏逆变器设置为最低输出功率模式。

a4）利用光伏电站监控系统上调光伏电站内所有已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值。

B1）比较光伏电站实际值输出总功率与光伏电站最低输出总功率的差值，若其差值小于或者等于0，则转至步骤B2），否则转至步骤B3）。

B2）按策略关闭部分光伏逆变器及进行有功功率遥调控制，转至步骤A5）。

B3）比较调度计划输出总功率与光伏电站最低输出总功率的差值，若其差值大于或者等于0，则转至步骤B4），否则转至步骤B5）。

B4）功率控制处理模块对光伏逆变器进行常规下调有功功率遥调操作，转至步骤A5)。

B5）按策略关闭部分光伏逆变器及进行有功功率遥调控制，转至步骤A5）。

上述步骤中，B2）中策略过程如下：

b1）将光伏电站内可运行可控制且处于开机状态的光伏逆变器按最低输出功率值由大到小顺序排列，最低输出功率相同的逆变器按累计启停次数由少到多的顺序排列，记为I₁ ^'、I₂ ^'、……、I_n ^'。

b2）定义△P^'，△P^'=（当前实际输出总功率-调度计划输出总功率）-（已运行可控制光伏逆变器实际输出功率之和-已运行可控制光伏逆变器最低输出功率之和）；若△P^'大于0，则在光伏逆变器I₁ ^'、I₂ ^'、……、I_n ^'中，选择I₁ ^'~I_m ^'（1≤m≤n）逆变器，使I₁ ^'~I_m ^'逆变器最低输出功率之和刚好超过△P^'，转向步骤b3），否则转向步骤b6）。

b3）利用光伏电站监控系统将所有已运行可控制的逆变器设置为最低输出功率模式。

b4）利用光伏电站监控系统将I₁ ^'~I_m ^'逆变器远程控制停止。

b5）利用光伏电站监控系统上调光伏电站内已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值，结束步骤B2）。

b6）利用光伏电站监控系统下调光伏电站内已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值。

值得注意的是，在该策略中，光伏电站最低输出总功率＞光伏电站实际值输出总功率＞调度计划输出总功率，差值（当前实际输出总功率-调度计划输出总功率）表示当前需要改变的功率值，差值（已运行可控制光伏逆变器实际输出功率之和-已运行可控制光伏逆变器最低输出功率之和）则表示当前遥调控制下所能改变的功率值。由于该策略中，条件为光伏电站最低输出总功率＞光伏电站实际值输出总功率＞调度计划输出总功率，因此需要判断△P^'。若△P^'＞0，说明遥调量不足以改变当前功率达到最终状态，因此需要通过关闭一定数量的逆变器，使有功功率略低于目标值后后再通过遥调上调有功功率达到目标值。若△P^'＜0，说明仅靠遥调就可以降低有功功率以达到目标值。

上述步骤中，B5）中策略过程如下：

b1^'）将光伏电站内可运行可控制且处于开机状态的光伏逆变器按最低输出功率值由大到小顺序排列，最低输出功率相同的逆变器按累计启停次数由少到多的顺序排列，记为I₁ ^"、I₂ ^"、……、I_n ^"。

b2^'）在光伏逆变器I₁ ^"、I₂ ^"、……、I_n ^"中，选择I₁ ^"~I_m ^"（1≤m≤n）逆变器，使I₁ ^"~I_m ^"逆变器最低输出功率之和刚好超过△P^"，其中，△P^"=当前实际输出总功率-调度计划输出总功率-（已运行可控制光伏逆变器实际输出功率之和-已运行可控制光伏逆变器最低输出功率之和）。

b3^'）利用光伏电站监控系统将所有已运行可控制的逆变器设置为最低输出功率模式。

b4^'）利用光伏电站监控系统将I₁ ^"~I_m ^"逆变器远程控制停止。

b5^'）利用光伏电站监控系统上调光伏电站内已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值。

值得注意的是，在该策略中，前提条件是光伏电站实际值输出总功率＞光伏电站最低输出总功率＞调度计划输出总功率，因此△P^"一定大于0，说明仅靠遥调控制不足以降低当前有功功率。因此必然要先关闭部分逆变器后再上调有功功率。

本发明中，对逆变器进行有功功率调节，即上调有功功率和下调有功功率的方法均属于现有技术，故不作赘述。所述的策略的目的在于通过控制使运行的逆变器的数量最少且启停次数也最少，从而保护逆变器并确保系统的正常运行。

综上所述，本发明针对电力调度对光伏电站进行限制发电量控制，且光伏电站中逆变器处于临界最低输出功率的工况，采用避免频繁启停光伏逆变器的自动控制方法，利用光伏电站监控系统对光伏电站内的逆变器进行自动的、有策略的启停及遥调控制操作，用以提高在限电情况下光伏电站对调度计划发电量响应的及时性，同时利用此方法提高光伏逆变器的使用寿命，减轻光伏电站运行维护人员的工作量，保证光伏电站的正常运行。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (2)

1.一种限电工况下光伏电站逆变器的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块在接收到调度的计划输出总功率或定时自检时，从光伏电站监控系统中获取光伏电站该时刻实际输出总功率、光伏电站该时刻理论最低输出总功率以及光伏电站内各逆变器的额定输出功率、累计启停次数、当前理论输出功率参数；

步骤二），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块按照策略自动对光伏电站内的光伏逆变器进行启停控制操作及有功功率调节操作；

步骤三），待步骤二中控制操作结束后，光伏电站监控系统中的功率控制处理模块比较光伏电站当前实时输出总功率与调度计划输出总功率，若其差值在允许偏差内，则转至步骤五，否则转至步骤一，若本轮循环次数超过设定次数，则转至步骤四；

步骤四），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块以告警的方式告知运维人员在设定的次数内无法自动调节，并转至步骤五；

步骤五），光伏电站监控系统中的功率控制处理模块将控制过程及结果以历史记录的形式保存；

其中，光伏电站理论最低输出总功率包括该时刻可运行、可控制光伏逆变器最低输出功率之和以及该时刻可运行、不可控制光伏逆变器实时输出功率之和；

步骤二）中，光伏电站监控系统中的功率控制处理模块自动对光伏电站内的光伏逆变器进行启停控制操作及有功功率调节操作的策略为：

A1）功率控制处理模块比较调度计划输出总功率和光伏电站实际输出总功率的差值，若其差值大于允许正偏差值，则转至步骤A2），若其差值大于允许负偏差值，则转至步骤B1），若其差值小于允许偏差值否则转至步骤A5）；

A2）比较光伏电站实际值输出总功率与光伏电站最低输出总功率的差值，若其差值大于或者等于0，则转至步骤A3），否则转至步骤A4）；

A3）功率控制处理模块上调光伏逆变器有功功率，转至步骤A5)；

A4）按策略投入部分光伏逆变器后进行有功功率遥调控制，转至步骤A5）；

A5）记录本次控制过程；

其中，A4）中策略过程如下：

a1）将光伏电站内可运行可控制且处于停机状态的光伏逆变器按当前理论输出功率由大到小顺序排列，当前理论输出功率相同的逆变器按累计启停次数由少到多的顺序排列，记为I₁、I₂、……、I_n；

a2）在光伏逆变器I₁、I₂、……、I_n中，顺序选择I₁~I_m（1≤m≤n）逆变器，使I₁~I_m逆变器理论输出功率之和刚好超过△P，其中，△P=调度计划输出总功率-当前实际输出总功率；

a3）利用光伏电站监控系统将I₁~I_m逆变器远程控制启动，将所启动的光伏逆变器设置为最低输出功率模式；

a4）利用光伏电站监控系统上调光伏电站内所有已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值；

B1）比较光伏电站实际值输出总功率与光伏电站最低输出总功率的差值，若其差值小于或者等于0，则转至步骤B2），否则转至步骤B3）；

B2）按策略关闭部分光伏逆变器及进行有功功率遥调控制，转至步骤A5）；

B3）比较调度计划输出总功率与光伏电站最低输出总功率的差值，若其差值大于或者等于0，则转至步骤B4），否则转至步骤B5）；

B4）功率控制处理模块下调光伏逆变器的有功功率，转至步骤A5)；

B5）按策略关闭部分光伏逆变器及进行有功功率遥调控制，转至步骤A5）；

其中，B2）中策略过程如下：

b1）将光伏电站内可运行可控制且处于开机状态的光伏逆变器按最低输出功率值由大到小顺序排列，最低输出功率相同的逆变器按累计启停次数由少到多的顺序排列，记为I₁ ^'、I₂ ^'、……、I_n ^'；

b2）定义△P^'，△P^'=（当前实际输出总功率-调度计划输出总功率）-（已运行可控制光伏逆变器实际输出功率之和-已运行可控制光伏逆变器最低输出功率之和）；若△P^'大于0，则在光伏逆变器I₁ ^'、I₂ ^'、……、I_n ^'中，选择I₁ ^'~I_m ^'（1≤m≤n）逆变器，使I₁ ^'~I_m ^'逆变器最低输出功率之和刚好超过△P^'，转向步骤b3），否则转向步骤b6）；

b3）利用光伏电站监控系统将所有已运行可控制的逆变器设置为最低输出功率模式；

b4）利用光伏电站监控系统将I₁ ^'~I_m ^'逆变器远程控制停止；

b5）利用光伏电站监控系统上调光伏电站内已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值，结束步骤B2）；

b6）利用光伏电站监控系统下调光伏电站内已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值；

其中，B5）中策略过程如下：

b1^'）将光伏电站内可运行可控制且处于开机状态的光伏逆变器按最低输出功率值由大到小顺序排列，最低输出功率相同的逆变器按累计启停次数由少到多的顺序排列，记为I₁ ^"、I₂ ^"、……、I_n ^"；

b2^'）在光伏逆变器I₁ ^"、I₂ ^"、……、I_n ^"中，选择I₁ ^"~I_m ^"（1≤m≤n）逆变器，使I₁ ^"~I_m ^"逆变器最低输出功率之和刚好超过△P^"，其中，△P^"=（当前实际输出总功率-调度计划输出总功率）-（已运行可控制光伏逆变器实际输出功率之和-已运行可控制光伏逆变器最低输出功率之和）；

b3^'）利用光伏电站监控系统将所有已运行可控制的逆变器设置为最低输出功率模式；

b4^'）利用光伏电站监控系统将I₁ ^"~I_m ^"逆变器远程控制停止；

b5^'）利用光伏电站监控系统上调光伏电站内已运行可控制的光伏逆变器的有功功率，使光伏电站输出总功率达到或接近调度计划输出总功率值。

2.根据权利要求1所述的一种限电工况下光伏电站逆变器的控制方法，其特征在于：步骤A1）中，调度计划输出总功率与光伏电站实际输出总功率允许存在一定的差值，其差值为正值时记作允许正偏差值，其差值为负值时记作允许负差值。