CN105811426B - 一种光伏并网逆变器无功出力控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏并网逆变器无功出力控制方法，属于电力系统自动化技术领域。本发明根据调度下发的电压设定值、无功补偿设备运行信息以及逆变器当前有功出力、当前无功出力、功率因数上下限定值等信息，考虑逆变器对后台控制指令的响应时间因数，计算出各逆变器的无功出力计划。本发明能够有效开发及利用逆变器进行无功调节，既可随时为电网提供无功支撑，也可为光伏电站减少动态无功补偿设备投资。

Description

一种光伏并网逆变器无功出力控制方法

技术领域

本发明属于电力系统自动化技术领域，具体地说本发明涉及一种光伏并网逆变器无功出力控制方法。

背景技术

大规模光伏并网发电是开发清洁新能源的重要趋势之一。大容量光伏并网给电力系统的运行带来了一些负面影响，其中无功电压问题就是最显著的问题之一。目前针对光伏电站并网点电压的波动，常规的手段是通过加装SVC/SVG等无功补偿设备，而没有考虑逆变器本身的无功补偿能力，造成了一定的投资浪费，增加了光伏电站的投资成本。

发明内容

本发明目的是：提供一种光伏并网逆变器无功出力控制方法。该方法能够有效开发及利用逆变器进行无功调节，既可随时为电网提供无功支撑，也可为光伏电站减少动态无功补偿设备投资。

具体地说，本发明是采用以下技术方案实现的，包括以下步骤：

1)控制系统将调度下发的电压设定值转换为无功设定值Q_target；

2)若无功补偿设备的可调容量满足无功调节需求，只调节无功补偿设备，返回步骤1)，否则计算逆变器总无功调节值ΔQ，判断逆变器总无功调节值ΔQ的绝对值和调节死区阀值δ的大小，如果|ΔQ|≤δ，则返回步骤1)，否则进入步骤3)；

3)根据每个逆变器的当前有功出力、当前无功出力、功率因数上限定值以及对调度指令的响应时间，形成逆变器无功出力计划调增队列；

4)根据每个逆变器的当前有功出力、当前无功出力、功率因数下限定值以及对调度指令的响应时间，形成逆变器无功出力计划调减队列；

5)根据逆变器总无功调节值ΔQ和调节策略计算出逆变器无功计划值；

6)向相关逆变器发出无功计划值指令，返回到步骤1)，进行下一轮控制。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤3)的具体步骤为：

3-1)按以下公式计算各个逆变器的无功增量能力：

Q_{up_i}＝max((Q_{max_i}-Q_{cur_i})，0)

以上式中，Q_{up_i}为第i台逆变器的无功增量能力，Q_{cur_i}为第i台逆变器的当前无功出力，Q_{max_i}为第i台逆变器的当前最大无功输出能力，P_{cur_i}为第i台逆变器的当前有功出力，PF_max为逆变器功率因数上限定值；

3-2)按照每台逆变器的接收调度指令需要的响应延时T_{act_i}从小到大进行排序，响应延时相同的逆变器按照无功增量能力从大到小进行排序，生成逆变器无功出力计划调增队列(Q_{up_1}，Q_{up_2}，…，Q_{up_n})，光伏电站当前无功整体调增能力n为光伏电站逆变器的总个数。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤4)的具体步骤为：

4-1)按以下公式计算各个光伏逆变器的无功调减能力：

Q_{down_i}＝max((Q_{cur_i}-Q_{min_i})，0)

以上式中，Q_{down_i}为第i台逆变器的无功调减能力，Q_{min_i}为第i台逆变器的当前最小无功输出能力，PF_min为逆变器功率因数下限定值；

4-2)按照每台逆变器的接收调度指令需要的响应延时T_{act_i}从大到小进行排序，响应延时相同的按照无功调减能力从大到小进行排序，，生成逆变器无功出力计划调减队列(Q_{down_1}，Q_{down_2}，…，Q_{down_n})，光伏电站当前无功整体调减能力n为光伏电站逆变器的总个数。

上述技术方案的进一步特征在于，所述步骤5)中计算逆变器无功计划值的方法为：

若逆变器总无功调节值ΔQ为正，进入调增步骤5-1)，若逆变器总无功调节值ΔQ为负，进入调减步骤5-2)：

5-1)若当前无功整体调增能力Q_{up_sum}不大于逆变器总无功调节值ΔQ，则每台逆变器的无功出力计划Q_{plan_i}＝Q_{max_i}；

若ΔQ小于等于逆变器无功出力计划调增队列中的第一台逆变器的无功调增能力则第一台逆变器的无功出力计划其余逆变器的无功出力计划为

若Q_{up_1}＜ΔQ＜Q_{up_sum}，从第一项开始逐项相加求和2≤m≤n，每相加一次后与ΔQ进行比较，当时停止相加和比较，此时第1到m-1台的逆变器计划为Q_{plan_i}＝Q_{max_i}，第m台逆变器的计划为若m＜n，第m+1到第n台逆变器的计划为Q_{plan_i}＝Q_{cur_i}；

5-2)若当前无功整体调减能力Q_{down_sum}不大于无功计划调节变化值|ΔQ|，则每台逆变器的无功出力计划Q_{plan_i}＝Q_{min_i}；

本发明的有益效果如下：本发明根据调度下发的电压设定值、无功补偿设备运行信息以及逆变器当前有功出力、当前无功出力、功率因数上下限定值等信息，考虑逆变器对后台控制指令的响应时间因数，计算出各逆变器的无功出力计划。本发明能够有效开发及利用逆变器进行无功调节，既可随时为电网提供无功支撑，也可为光伏电站减少动态无功补偿设备投资。

附图说明

图1是本发明的流程图。

具体实施方式

下面结合实施例并参照附图对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

本发明的一个实施例，其步骤如图1所示。

步骤1是控制系统将调度下发的电压设定值转换为无功设定值Q_target。

步骤2是若无功补偿设备(SVC/SVG)的可调容量满足无功调节需求，只调节无功补偿设备，返回步骤1)，否则计算逆变器总无功调节值ΔQ，判断逆变器总无功调节值ΔQ的绝对值和调节死区阀值δ的大小，如果|ΔQ|≤δ，则返回步骤1)，否则进入步骤3)。

步骤3是根据每个逆变器的当前有功出力、当前无功出力、功率因数上限定值以及对调度指令的响应时间，形成逆变器无功出力计划调增队列。具体分为2个步骤：

3-1)按以下公式计算各个逆变器的无功增量能力：

Q_{up_i}＝max((Q_{max_i}-Q_{cur_i})，0)

以上式中，Q_{up_i}为第i台逆变器的无功增量能力，Q_{cur_i}为第i台逆变器的当前无功出力，Q_{max_i}为第i台逆变器的当前最大无功输出能力，P_{cur_i}为第i台逆变器的当前有功出力，PF_max为逆变器功率因数上限定值；

3-2)按照每台逆变器的接收调度指令需要的响应延时T_{act_i}从小到大进行排序，响应延时相同的逆变器按照无功增量能力从大到小进行排序，生成逆变器无功出力计划调增队列(Q_{up_1}，Q_{up_2}，…，Q_{up_n})，光伏电站当前无功整体调增能力n为光伏电站逆变器的总个数。

步骤4是根据每个逆变器的当前有功出力、当前无功出力、功率因数下限定值以及对调度指令的响应时间，形成逆变器无功出力计划调减队列。具体分为2个步骤：

4-1)按以下公式计算各个光伏逆变器的无功调减能力：

Q_{down_i}＝max((Q_{cur_i}-Q_{min_i})，0)

以上式中，Q_{down_i}为第i台逆变器的无功调减能力，Q_{min_i}为第i台逆变器的当前最小无功输出能力，PF_min为逆变器功率因数下限定值；

4-2)按照每台逆变器的接收调度指令需要的响应延时T_{act_i}从大到小进行排序，响应延时相同的按照无功调减能力从大到小进行排序，，生成逆变器无功出力计划调减队列(Q_{down_1}，Q_{down_2}，…，Q_{down_n})，光伏电站当前无功整体调减能力n为光伏电站逆变器的总个数。

步骤5是根据逆变器总无功调节值ΔQ和调节策略计算出逆变器无功计划值。其具体内容为：

若逆变器总无功调节值ΔQ为正，进入调增步骤5-1)，若逆变器总无功调节值ΔQ为负，进入调减步骤5-2)：

5-1)若当前无功整体调增能力Q_{up_sum}不大于逆变器总无功调节值ΔQ，则每台逆变器的无功出力计划Q_{plan_i}＝Q_{max_i}；

若ΔQ小于等于逆变器无功出力计划调增队列中的第一台逆变器的无功调增能力则第一台逆变器的无功出力计划其余逆变器的无功出力计划为

若Q_{up_1}＜ΔQ＜Q_{up_sum}，从第一项开始逐项相加求和2≤m≤n，每相加一次后与ΔQ进行比较，当时停止相加和比较，此时第1到m-1台的逆变器计划为Q_{plan_i}＝Q_{max_i}，第m台逆变器的计划为若m＜n，第m+1到第n台逆变器的计划为Q_{plan_i}＝Q_{cur_i}；

5-2)若当前无功整体调减能力Q_{down_sum}不大于无功计划调节变化值|ΔQ|，则每台逆变器的无功出力计划Q_{plan_i}＝Q_{min_i}；

步骤6是向相关逆变器发出无功计划值指令，返回到步骤1)，进行下一轮控制。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但实施例并不是用来限定本发明的。在不脱离本发明之精神和范围内，所做的任何等效变化或润饰，同样属于本发明之保护范围。因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求所界定的内容为标准。

Claims (1)

1.一种光伏并网逆变器无功出力控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)控制系统将调度下发的电压设定值转换为无功设定值Q_target；

2)若无功补偿设备的可调容量满足无功调节需求，只调节无功补偿设备，返回步骤1)，否则计算逆变器总无功调节值ΔQ，判断逆变器总无功调节值ΔQ的绝对值和调节死区阀值δ的大小，如果|ΔQ|≤δ，则返回步骤1)，否则进入步骤3)；

3)根据每个逆变器的当前有功出力、当前无功出力、功率因数上限定值以及对调度指令的响应时间，形成逆变器无功出力计划调增队列，包括以下步骤：

3-1)按以下公式计算各个逆变器的无功增量能力：

Q_{up_i}＝max((Q_{max_i}-Q_{cur_i}),0)

以上式中，Q_{up_i}为第i台逆变器的无功增量能力，Q_{cur_i}为第i台逆变器的当前无功出力，Q_{max_i}为第i台逆变器的当前最大无功输出能力，P_{cur_i}为第i台逆变器的当前有功出力，PF_max为逆变器功率因数上限定值；

3-2)按照每台逆变器的接收调度指令需要的响应延时T_{act_i}从小到大进行排序，响应延时相同的逆变器按照无功增量能力从大到小进行排序，生成逆变器无功出力计划调增队列(Q_{up_1}，Q_{up_2}，…,Q_{up_n})，光伏电站当前无功整体调增能力n为光伏电站逆变器的总个数；

4)根据每个逆变器的当前有功出力、当前无功出力、功率因数下限定值以及对调度指令的响应时间，形成逆变器无功出力计划调减队列，包括以下步骤：

4-1)按以下公式计算各个光伏逆变器的无功调减能力：

Q_{down_i}＝max((Q_{cur_i}-Q_{min_i}),0)

以上式中，Q_{down_i}为第i台逆变器的无功调减能力，Q_{min_i}为第i台逆变器的当前最小无功输出能力，PF_min为逆变器功率因数下限定值；

4-2)按照每台逆变器的接收调度指令需要的响应延时T_{act_i}从大到小进行排序，响应延时相同的按照无功调减能力从大到小进行排序，生成逆变器无功出力计划调减队列(Q_{down_1}，Q_{down_2}，…,Q_{down_n})，光伏电站当前无功整体调减能力n为光伏电站逆变器的总个数；

5)根据逆变器总无功调节值ΔQ和调节策略计算出逆变器无功计划值，其中计算逆变器无功计划值的方法为：

若逆变器总无功调节值ΔQ为正，进入调增步骤5-1)，若逆变器总无功调节值ΔQ为负，进入调减步骤5-2)：

5-1)若当前无功整体调增能力Q_{up_sum}不大于逆变器总无功调节值ΔQ，则每台逆变器的无功出力计划Q_{plan_i}＝Q_{max_i}；

若ΔQ小于等于逆变器无功出力计划调增队列中的第一台逆变器的无功调增能力则第一台逆变器的无功出力计划其余逆变器的无功出力计划为

若Q_{up_1}<ΔQ<Q_{up_sum}，从第一项开始逐项相加求和2≤m≤n，每相加一次后与ΔQ进行比较，当时停止相加和比较，此时第1到m-1台的逆变器计划为Q_{plan_i}＝Q_{max_i}，第m台逆变器的计划为若m<n，第m+1到第n台逆变器的计划为Q_{plan_i}＝Q_{cur_i}；

5-2)若当前无功整体调减能力Q_{down_sum}不大于无功计划调节变化值|ΔQ|，则每台逆变器的无功出力计划Q_{plan_i}＝Q_{min_i}；

若|ΔQ|小于等于逆变器调减队列中的第一台逆变器的调减能力则第一台逆变器的无功出力计划其余逆变器的计划为

若Q_{down_1}<|ΔQ|<Q_{down_sum}，从第一项开始逐项相加求和2≤m≤n，每相加一次后与|ΔQ|进行比较，当时停止相加和比较，此时第1到m-1台的逆变器计划为Q_{plan_i}＝Q_{min_i}，第m台逆变器的计划为若m<n，第m+1到第n台逆变器的计划为Q_{plan_i}＝Q_{cur_i}；

6)向相关逆变器发出无功计划值指令，返回到步骤1)，进行下一轮控制。