CN105048513B - 基于太阳能功率削减的馈线过电压抑制策略 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于太阳能并网发电的基于并网太阳能功率削减的馈线过电压抑制策略，利用光伏并网发电单元本身，通过相应控制策略实现功率的削减，进而抑制配电网馈线过电压。通过灵敏度矩阵分析计算，可以实现对每个光伏并网发电单元的有功削减量，并通过控制逆变器减少光伏发电单元的有功输出。本发明在保证光伏发电并网效率的同时，通过削减光伏发电系统的并网功率来抑制过电压，保证了准确性和快速性，大大节约了设备成本。
Description
技术领域
本发明涉及基于太阳能功率削减的馈线过电压抑制策略，属于电力技术领域。
背景技术
光伏发电系统直接接入配电网络改变了传统的辐射式配电方式，大部分光伏并网发电系统不参与接入点电压的调整，而注入电网的功率过多会导致配网低压馈线的过电压，过少会失去经济效益。
在含有光伏发电的配电系统中，低压馈线上不同位置、不同容量的光伏发电会对馈线电压产生影响，当光伏发电向配网注入过多的有功功率时会导致低压馈线过电压。传统上，为防止低压馈线过电压一般采取以下几种方法：1)调节变压器参数，降低变压器二次侧电压；2)增加导体的体积，减少线路的阻抗；3)增加储能设备，调节电压的分布情况；4)切除并网的光伏发电单元，减少并网功率。以上方法中，前三种方法会增加相应设备或者改变网络参数，大大增加了成本。第四种方法降低了并网发电的效率，同时还有可能会导致馈线低电压。
在低压系统中，有功功率对电压的影响相对明显，通过削减光伏发电并入电网的有功功率可以避免低压馈线过电压的问题。削减有功功率的多少直接影响到光伏发电系统的效益，以及低压馈线的电压问题，如何平衡两者之间的关系是本节研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于保证光伏发电并网效率的同时，通过削减光伏发电系统的并网功率来抑制过电压。配电网中低压馈线电压与有功功率呈线性关系，每个太阳能发电单元输入的功率都会对馈线电压产生影响。通过灵敏度矩阵分析计算，可以实现对每个光伏并网发电单元的有功削减量，并通过控制逆变器减少光伏发电单元的有功输出。
本发明的技术特征如下：
(1)在含有n个太阳能发电单元配电网中，抑制过电压的方法是通过太阳能发电单元本身而不是依靠增加储能、电压调节器等装置实现，节约了大量成本。
(2)在含有n个太阳能发电单元的配电网中，抑制过电压的方法不是通过断开光伏发电单元而是通过缩减每个光伏发电单元的有功功率来实现，将大大提高并网的效率。
(3)利用灵敏度矩阵分析方法对电压和功率进行分析，通过灵敏度矩阵分析计算，可以实现对每个光伏并网发电单元的有功削减量。与其他功率预测方法相比，灵敏度矩阵分析方法更为简单和准确。
其有益效果是：
本发明重点研究基于太阳能有功功率削减的馈线过电压抑制策略，提供含有太阳能发电单元有功削减量的计算方法。
(1)基于太阳能有功功率削减的馈线过电压抑制策略减少了新型配电网中设备的使用量，节约成本。
(2)在含有大量太阳能并网发电单元的配电网中，能够充分利用每个太阳能发电单元的自身容量，最大限量的减少太阳能发电单元的容量浪费，从而提高系统的经济效益和实用效益。
附图说明
图1为基于有功功率削减的控制方案设计图。
图2含有n(n为偶数)个光伏发电单元的配网结构图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施过程对本发明作进一步描述。
参见图1，基于有功功率削减的控制方案设计图，低压馈线电压与有功功率呈现线性关系，设定电压阈值为Vcri，Vcri小于馈线过电压保护的值，当本地电压V小于Vcri时，光伏列阵按最大功率输出，当本地电压V大于等于Vcri时削减策略介入。如下式所示。
Pinv是逆变器的输出功率，PMPPT为光伏系统的最大输出功率也就是光伏列阵的吸收功率，m为削减系数。将需要削减的电压反馈至光伏发电系统中，通过控制光伏逆变器减少光伏发电的输出功率，从而缓解低压馈线的过电压问题。
参见图2，含有n(n为偶数)个光伏发电单元的配网结构图，H1，H2，…Hn为光伏发电系统，L1，L2，…Ln为负载系统，表示馈线电压与注入有功功率和无功功率之间的关系馈线电压的灵敏度矩阵如下式：
上式中的矩阵元素表示有功功率与无功功率的变化对电压的相角以及幅值的影响，其中，元素SV21表示有功功率变化对电压幅值变化的影响率即图2中，该系统中共有n/2条低压馈线，分别为H1/2，H3/4…Hn-1/n，那么馈线电压与光伏系统注入有功功率之间的关系应该为一个n×n矩阵：
上式反应了每两台逆变器流出的有功功率变化对各个馈线上电压幅值的影响。假定每个光伏发电单元的有功功率的变化量相同，对系统中光伏发电系统Hn-1/Hn的有功功率变化量进行计算：
ΔPHn-1/Hn＝ΔVHn-1/Hn/(a1,n/2+a2,n/2+…an,n/2)
设定电压阈值Vcri，当馈线电压VHn-1/Hn发生过电压现象，那么电压的调整值为ΔVHn-1/Hn＝VHn-1/Hn-Vcri。各个光伏发电系统的功率削减值为：
ΔP＝ΔVHn-1/Hn/(a1,n/2+a2,n/2+…an,n/2)。
Claims (1)
1.基于太阳能功率削减的馈线过电压抑制方法，其特征在于：利用光伏并网发电单元本身，通过相应控制策略实现功率的削减，进而抑制配电网馈线过电压，具体利用了灵敏度矩阵分析方法对电压和功率进行分析，通过灵敏度矩阵分析计算，实现对每个光伏并网发电单元的有功削减量；其计算过程如下：
(1)设定电压阈值为Vcri，Vcri小于馈线过电压保护的值，当本地电压V小于Vcri时，光伏列阵按最大功率输出，当本地电压V大于等于Vcri时削减策略介入，如下式所示
Pinv是逆变器的输出功率，PMPPT为光伏系统的最大输出功率也就是光伏列阵的吸收功率，m为削减系数；
(2)设系统中共有n/2条低压馈线，分别为H1/2，H3/4……Hn-1/n，其中，n为偶数，H1，H2，……Hn为光伏发电系统，那么馈线电压与光伏系统注入有功功率之间的关系应该为一个n×n矩阵：
上式反应了每两台逆变器流出的有功功率变化对各个馈线电压幅值的影响；
假定每个光伏发电单元的有功功率变化量相同，对系统中光伏发电系统Hn-1/Hn的有功功率变化量进行计算：
ΔPHn-1/Hn＝ΔVHn-1/Hn/(a1,n/2+a2,n/2+…an,n/2) (3)
设定电压阈值Vcri，当馈线电压VHn-1/Hn发生过电压现象，那么电压的调整值为：
ΔVHn-1/Hn＝VHn-1/Hn-Vcri (4)
各个光伏发电系统的功率削减值为：
ΔP＝ΔVHn-1/Hn/(a1,n/2+a2,n/2+…an,n/2) (5)
其应用到的新型配电网含有n个光伏并网发电单元，含有n个负载单元，其中，n＝2k，k为正整数；光伏并网发电单元应用了下垂控制特性，能够实现逆变器有类似发电机的控制。
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