CN105322570B - 一种农村光伏发电簇的协调控制装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农村光伏发电簇的协调控制装置，所述装置包括光伏发电簇，每个所述发电簇包括若干光伏发电单元及簇控制器，每个所述光伏发电单元包括依次连接的功率过零并网控制模块、电网指令模块、友好并网电压‑功率控制模块、并网逆变控制模块、最大功率跟踪控制模块、和电压采样模块；采用本技术方案可使农村配网在接入高渗透率光伏发电的情况下自治协调控制并网过程及功率调整过程，保证薄弱配电网的电压稳定，实现功率过零无冲击并网及根据电网电压的自治功率控制，减少或避免电压波动造成光伏发电停运引起的发电效益损失，避免了农村配电网为高渗透率光伏发电接入所需的大规模改造投入。
Description
技术领域
本发明属于可再生能源应用领域,涉及光伏发电技术的应用，具体地,涉及一种农村光伏发电簇的协调控制方法。
背景技术
我国目前正在实施光伏扶贫政策，大量光伏发电以分布式的形式应用到了农村地区，在小范围区域内大量出现，形成了光伏簇，造成了局部间歇性电压的高密度接入，应用中主要为设施农业光伏，家庭光伏及小型地面电站等形式，其中电能转换部分采用光伏并网逆变器，逆变器完成光伏直流变化电能到交流标准制式电能的变换，变换过程中与电网自动同步，自动搜索组件或阵列的最大功率点，并按最大功率控制逆变器输出。
在农村光伏一般接入农村配电网，由于原农网规划按直馈线方式设计，按农村负荷容量确定供电能力，在出现光伏发电反送电网时末端线路电压抬升明显，一方面对农村薄弱电网的电压稳定产生破坏，另一方面在轻载时不满足逆变器的并网电压条件，造成光伏发电系统停运。另外光伏并网由于并网时电压相位的不同造成一定冲击，在农村薄弱电网愈加明显，易造成电能质量问题。
因此需要提供一种协调光伏的方法来解决上述问题的存在。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种农村光伏发电簇的协调控制方法，实现负荷扰动下的自动功率调整及功率过零并网，在发挥光伏发电效益的同时不破坏薄弱电网稳定。
一种农村光伏发电簇的协调控制装置，所述装置包括光伏发电簇，每个所述发电簇包括若干光伏发电单元及簇控制器，每个所述光伏发电单元包括依次连接的功率过零并网控制模块、电网指令模块、友好并网电压-功率控制模块、并网逆变控制模块、最大功率跟踪控制模块、和电压采样模块。
优选地，所述簇控制器用于远程在线控制各光伏发电单元的启停及参数设置。
优选地，所述功率过零并网控制模块用于配合并网逆变器的控制，在过零点启动逆变器输出，使得有功功率由零逐渐增加到预设阈值，该预设阈值取决于光伏最大有功功率和并网公共节点电压，并网过程中而无明显电压波动。
优选地，所述友好并网电压-功率控制模块用于在电网电压超过启动上限时，自动减少功率输出，保证逆变器不因反送功率过大而导致过压故障停机；当电压越限时，并网逆变器按照如下公式输出有功功率：
PPV＝-k×R×ΔU+Pm
式中，k为下垂系数，R为线路阻抗，ΔU为电压越限幅度，Pm为逆变器最大能输出功率。
优选地，所述电网指令模块用于在电网检修或处于紧急状态下，由簇控制器通过远程控制模块关闭功率输出，在电网正常情况下接收远程指令启动功率输出。
优选地，所述电压采样模块用于采集电网侧单相或三相交流电压电流，直流侧电压电流。
优选地，所述最大功率跟踪控制模块用于搜索光伏组件或光伏阵列的最大功率点，在太阳辐照波动后检测功率点偏移并启动新的最大功率点搜索。
优选地，所述并网逆变控制模块用于将直流电能变换为标准交流电能。
优选地，一种农村光伏发电簇的协调控制方法，所述方法包括以下步骤：
S1，光伏发电簇协调控制过程,
a、簇控制器获取电网电压信号及各单元状态；
b、簇控制器根据设定线路阻抗设定各单元友好并网电压—功率控制系数；
c、在无上级指令情况下保持检测，在有指令后下发各单元启动并网控制；
S2、零有功功率投切并网过程，
a、获取电网电压电流信号及直流电压电流信号；
b、由最大功率跟踪控制模块控制直流母线电压至最大功率点电压值；
c、由功率过零并网控制模块根据母线侧电压采样值检测过零点，检测；
到过零点后将并网逆变有功功率由零逐渐增大；
S3、友好并网电压—功率控制过程，在零有功功率投切并网完成后，
a、获取电网电压信号；
b、由友好并网电压—功率控制根据电压采样判断其是否越限；
C、在越上限情况下根据电压值减少并网功率直至电压不越限。
本发明的技术方案具有以下有益效果：
本发明提出的一种农村光伏发电簇的协调控制装置及其控制方法，可使农村配网在接入高渗透率光伏发电的情况下自治协调控制并网过程及功率调整过程，保证薄弱配电网的电压稳定，实现功率过零无冲击并网及根据电网电压的自治功率控制，减少或避免电压波动造成光伏发电停运引起的发电效益损失，避免了农村配电网为高渗透率光伏发电接入所需的大规模改造投入。
附图说明
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1是本发明农村光伏发电簇的协调控制装置的结构组成图。
具体实施方式
为了清楚了解本发明的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本发明实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
参照图1，图1是本发明农村光伏发电簇的协调控制装置的结构组成图，图中的协调控制装置包括光伏发电簇，每个所述发电簇包括若干光伏发电单元及簇控制器，每个所述光伏发电单元包括依次连接的功率过零并网控制模块、电网指令模块、友好并网电压-功率控制模块、并网逆变控制模块、最大功率跟踪控制模块、和电压采样模块。
簇控制器：远程在线控制各光伏发电单元的启停及参数设置。
功率过零并网控制模块：配合并网逆变器控制，在过零点启动逆变器输出，使得有功功率由零逐渐增加到预设阈值，该预设阈值取决于光伏最大有功功率和并网公共节点电压，并网过程中而无明显电压波动。
友好并网电压-功率控制模块：在电网电压超过启动上限时，自动减少功率输出，保证逆变器不因反送功率过大而导致过压故障停机。当电压越限时，并网逆变器按照如下公式输出有功功率。
PPV＝-k×R×ΔU+Pm
式中，k为下垂系数，R为线路阻抗，ΔU为电压越限幅度，Pm为逆变器最大能输出功率。
电网指令模块：在电网检修或处于紧急状态下，由簇控制器通过远程控制模块关闭功率输出，在电网正常情况下接收远程指令启动功率输出；电压采样模块：采集电网侧单相或三相交流电压电流，直流侧电压电流；最大功率跟踪控制模块：搜索光伏组件或光伏阵列的最大功率点，在太阳辐照波动后检测功率点偏移并启动新的最大功率点搜索；并网逆变控制模块：将直流电能变换为标准交流电能。
一种农村光伏发电簇的协调控制方法，所述控制方法采用的装置为图1中的装置，所述方法有以下步骤过程，
1)光伏发电簇协调控制过程
a)簇控制器获取电网电压信号及各单元状态
b)簇控制器根据设定线路阻抗设定各单元友好并网电压—功率控制系数
c)在无上级指令情况下保持检测，在有指令后下发各单元启动并网控制。
2)零有功功率投切并网过程
a)获取电网电压电流信号及直流电压电流信号
b)由最大功率跟踪控制模块控制直流母线电压至最大功率点电压值
c)由功率过零并网控制模块根据母线侧电压采样值检测过零点，检测到过零点后将并网逆变有功功率由零逐渐增大。
3)友好并网电压—功率控制过程
在零有功功率投切并网完成后，
a)获取电网电压信号
b)由友好并网电压—功率控制根据电压采样判断其是否越限。
c)在越上限情况下根据电压值减少并网功率直至电压不越限。
本发明可使农村配网在接入高渗透率光伏发电的情况下自治协调控制并网过程及功率调整过程，保证薄弱配电网的电压稳定，实现功率过零无冲击并网及根据电网电压的自治功率控制，减少或避免电压波动造成光伏发电停运引起的发电效益损失，避免了农村配电网为高渗透率光伏发电接入所需的大规模改造投入。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (6)
1.一种农村光伏发电簇的协调控制装置，其特征在于，所述装置包括光伏发电簇，每个所述光伏发电簇包括若干光伏发电单元及簇控制器，每个所述光伏发电单元包括依次连接的功率过零并网控制模块、电网指令模块、友好并网电压-功率控制模块、并网逆变控制模块、最大功率跟踪控制模块、和电压采样模块；
所述功率过零并网控制模块用于配合并网逆变器的控制，在过零点启动逆变器输出，使得有功功率由零逐渐增加到预设阈值，该预设阈值取决于光伏最大有功功率和并网公共节点电压，并网过程中而无明显电压波动；所述友好并网电压-功率控制模块用于在电网电压超过启动上限时，自动减少功率输出，保证逆变器不因反送功率过大而导致过压故障停机；当电压越限时，并网逆变器按照如下公式输出有功功率：
PPV＝-k×R×ΔU+Pm
式中，k为下垂系数，R为线路阻抗，ΔU为电压越限幅度，Pm为逆变器最大能输出功率；
所述电网指令模块用于在电网检修或处于紧急状态下，由簇控制器通过远程控制模块关闭功率输出，在电网正常情况下接收远程指令启动功率输出。
2.根据权利要求1所述的农村光伏发电簇的协调控制装置，其特征在于，所述簇控制器用于远程在线控制各光伏发电单元的启停及参数设置。
3.根据权利要求1所述的农村光伏发电簇的协调控制装置，其特征在于，所述电压采样模块用于采集电网侧单相或三相交流电压电流，直流侧电压电流。
4.根据权利要求1所述的农村光伏发电簇的协调控制装置，其特征在于，所述最大功率跟踪控制模块用于搜索光伏组件或光伏阵列的最大功率点，在太阳辐照波动后检测功率点偏移并启动新的最大功率点搜索。
5.根据权利要求1所述的农村光伏发电簇的协调控制装置，其特征在于，所述并网逆变控制模块用于将直流电能变换为标准交流电能。
6.一种运用上述权利要求1-5任意一种权利要求所述的协调控制装置的农村光伏发电簇的协调控制方法，所述方法包括以下步骤：
S1，光伏发电簇协调控制过程,
a、簇控制器获取电网电压信号及各单元状态；
b、簇控制器根据设定线路阻抗设定各单元友好并网电压—功率控制系数；
c、在无上级指令情况下保持检测，在有指令后下发各单元启动并网控制；
S2、零有功功率投切并网过程，
a、获取电网电压电流信号及直流电压电流信号；
b、由最大功率跟踪控制模块控制直流母线电压至最大功率点电压值；
c、由功率过零并网控制模块根据母线侧电压采样值检测过零点，检测到过零点后将并网逆变有功功率由零逐渐增大；
S3、友好并网电压—功率控制过程，在零有功功率投切并网完成后，
a、获取电网电压信号；
b、由友好并网电压—功率控制根据电压采样判断其是否越限；
C、在越上限情况下根据电压值减少并网功率直至电压不越限。
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