CN106385054B - 分布式光伏逆变器运行控制方法 - Google Patents
分布式光伏逆变器运行控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106385054B CN106385054B CN201611059788.9A CN201611059788A CN106385054B CN 106385054 B CN106385054 B CN 106385054B CN 201611059788 A CN201611059788 A CN 201611059788A CN 106385054 B CN106385054 B CN 106385054B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mode
- photovoltaic
- output
- power
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims description 15
- 238000007665 sagging Methods 0.000 claims description 10
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 8
- 230000008447 perception Effects 0.000 claims description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 6
- 230000035772 mutation Effects 0.000 claims description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 abstract description 3
- 230000002411 adverse Effects 0.000 abstract description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 2
- 206010021703 Indifference Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000005713 exacerbation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H02J3/383—
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers
Landscapes
- Inverter Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了一种分布式光伏逆变器运行模式及切换方法，包括以下步骤：首先根据系统状态信息及调度指令确定系统并离网运行方式；其次由系统运行方式决定光伏逆变器的并离网运行模式；然后根据用户需求和调度指令确定逆变器的控制模式；最后根据系统运行方式的改变以及系统频率和电压偏移度的变化切换逆变器的控制方式。本发明给出了分布式光伏逆变器的多种运行模式，克服了现有光伏逆变器运行模式比较单一而不能满足多样化需求的缺陷。本发明实现的基于偏移度的逆变器分区控制及切换方法，使分布式光伏发电系统主动参与电网频率和电压调节过程，降低了单纯光伏系统并网时对电网的不利影响，特别适用于分布式光伏发电系统高渗透率的电网，极大地提高了电网的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电系统，具体涉及一种分布式光伏逆变器运行控制方法。
背景技术
随着化石能源的日益枯竭和环境污染的日益加重，以太阳能、风能等为代表的新能源的开发利用受到越来越多的重视。近年来，随着光伏发电设备成本的降低和国家发展光伏产业政策的激励，大型光伏电站的数量大幅增加，分布式光伏发电的渗透率不断提升。在光伏发电系统中，逆变器作为重要的核心设备，其运行模式及性能直接影响电网的稳定及电能质量，因此，逆变器的控制技术成为研究的热点。常用的光伏逆变器控制策略有无差拍控制、PI控制、重复控制、比例谐振控制等。无差拍控制动态性能好，但对运算速度和系统模型精确性的要求较高，控制精度受预测算法的影响很大；PI控制简单易实现，但控制精度较差；重复控制对于周期性扰动有校正作用，但对于非周期性扰动效果不好；比例谐振控制能够消除稳态误差，但存在带宽限制问题。普遍应用于光伏电站的逆变器，大都采用有功和无功功率控制模式，利用电流量控制，根据电压量实现运行控制。通过park变换的解耦作用，可以实现有功功率和无功功率的独立控制。
目前，光伏发电系统中逆变器的控制策略研究多关注于逆变器本身的控制，而没有关注与系统运行方式、电网运行需求及控制目标等相关因素。随着分布式光伏电源渗透率的不断增加，光伏发电在电网中的角色也将发生变化，不再只是向电网提供电能，分布式光伏发电还应具备电压源特性，能够参与电网调度、提供功率支持等，这是主动配电网发展的必然趋势。目前，微电网、智能电网技术的提出，都希望能够通过光伏发电系统对整个电网稳定运行起到一定的支撑作用。在国外，如德国、日本等国家，出台了光伏发电系统新的并网规范，要求光伏发电并网系统能够支撑大电网的安全运行，允许光伏系统参与电网的电压、频率调整，允许其调整输出有功和无功功率。在国内，国网公司也推出了新的光伏系统并网规范，允许光伏发电系统具有一定的功率控制能力，来参与电网局部的电压、频率调整。目前，光伏逆变器的主要运行模式有最大功率跟踪(MPPT)模式、恒压恒频(VF)模式、下垂控制(Droop)模式等，现有光伏系统逆变器的运行模式比较单一，没有很好解决分布式光伏发电系统高效运行与电网需求问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种分布式光伏逆变器运行控制方法，可应用于光伏发电系统控制单元中作为控制策略。针对光伏发电系统和电网的不同运行方式及状态，光伏逆变器运行于不同的工作模式，解决分布式光伏发电高效运行与电网需求问题。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种分布式光伏逆变器运行控制方法，其特殊之处是，包括以下步骤：
S1：检测系统状态信息及调度指令；
S2：判断系统是否离网运行方式；若是，进入步骤S3；若否进入步骤S4；
S3：系统离网运行方式下分布式光伏逆变器运行模式控制，具体步骤包括：
S3.1：判断用户是否有个性化供电需求；若是，进入步骤S3.2；若否进入步骤S3.3；
S3.2：光伏逆变器运行于个性化需求控制模式；
S3.3：光伏逆变器运行于恒压恒频控制模式；
S4：系统并网运行方式下分布式光伏逆变器运行模式控制，具体步骤包括：
S4.1：判断是否有调度指令运行；若是，进入步骤S4.2；若否进入步骤S4.3；
S4.2：光伏逆变器运行于有调度并网运行模式，光伏发电系统并网功率跟踪调度指令的实时要求，参与电网调度；
S4.3：光伏逆变器运行于无调度并网运行模式，即基于偏移度的逆变器并网运行控制，具体步骤包括：
S4.3.1：检测系统频率和电压信息；
S4.3.2：计算系统频率偏移度αf；
S4.3.3：计算系统电压偏移度αu；
S4.3.4根据频率偏移度和电压偏移度判定系统运行区域，并确定控制方式；
a)考虑到系统频率和电压的最大允许值与最小允许值关于最佳运行值对称，则偏移度与系统的运行状态具有对应关系为：
0≤αf≤1，0≤αu≤1，系统频率和电压在允许范围内；
αf＞1，αu＞1，系统频率和电压超过最大允许值；
αf＜1，αu＜1，系统频率和电压低于最小允许值；
αf＝0.5，αu＝0.5，系统频率和电压以最佳值运行；
b)根据频率偏移度αf以及电压偏移度αu将系统运行状态分为九个区域，系统运行区域的具体判定方法为：
若满足(0≤αf≤1，0≤αu≤1)条件，系统运行于1区；
若满足(0＜αf＜1，αu＜0)条件，系统运行于2区；
若满足(0＜αf＜1，αu＞1)条件，系统运行于3区；
若满足(0＜αu＜1，αf＜0)条件，系统运行于4区；
若满足(0＜αu＜1，αf＞1)条件，系统运行于5区；
若满足(αf＞1，αu＜0)条件，系统运行于6区；
若满足(αu＞1，αf＜0)条件，系统运行于7区；
若满足(αu＞1，αf＞1)条件，系统运行于8区；
若满足(αu＜0，αf＜0)条件，系统运行于9区。
c)根据当前系统所处的区域，确定光伏逆变器的控制方式；
1区(0≤αf≤1，0≤αu≤1)：系统频率和电压均在允许范围内，光伏逆变器以下垂特性运行，有功输出P-Droop模式，无功输出Q-Droop模式；
2区(0＜αf＜1，αu＜0)：系统频率在允许范围内，系统电压越下限，光伏逆变器以容性最大无功功率(QC.max模式)输出，有功功率约束输出；
3区(0＜αf＜1，αu＞1)：系统频率在允许范围内，系统电压越上限，光伏逆变器以感性最大无功功率(QL.max模式)输出，有功功率约束输出；
4区(0＜αu＜1，αf＜0)：系统电压在允许范围内，系统频率越下限，光伏逆变器以最大有功功率(Pmax模式)输出，无功功率约束输出；
5区(0＜αu＜1，αf＞1)：系统电压在允许范围内，系统频率越上限，光伏逆变器以最小有功功率(Pmin模式)输出，无功功率以下垂Q-Droop模式输出；
6区(αf＞1，αu＜0)：系统频率越上限，系统电压越下限，光伏逆变器以容性最大无功功率(QC.max模式)输出，最小有功(Pmin模式)且约束输出；
7区(αu＞1，αf＜0)：系统电压越上限，系统频率越下限，光伏逆变器以最大有功功率(Pmax模式)输出，无功以零无功功率输出(Q＝0模式)输出；
8区(αu＞1，αf＞1)：系统电压和系统频率均越上限，光伏逆变器以感性最大无功功率(QL.max模式)输出，最小有功(Pmin模式)且约束输出；
9区(αu＜0，αf＜0)：系统电压和系统频率均越下限，光伏逆变器以最大有功功率(Pmax模式)输出，无功功率满足约束输出的条件下最大输出；
S4.3.5光伏逆变器运行区域切换控制：分布式光伏逆变器运行于无调度并网模式时，如果系统运行的区域发生改变，则光伏逆变器的运行模式切换为该区域对应的逆变器运行模式；
S5：判断系统运行方式是否改变；若否，光伏逆变器运行当前模式；若是，进入步骤S2，判断当前系统运行方式。
进一步地，所述有功功率和无功功率输出是独立控制且可调；有功功率的输出模式有：最大有功功率输出(Pmax模式)、最小有功功率输出(Pmin模式)、f-P下垂特性输出(P-Droop模式)、恒有功功率输出(恒P模式)；无功功率的输出模式有：感性最大无功功率输出(QL.max模式)、容性最大无功功率输出(QC.max模式)、零无功功率输出(Q＝0模式)、V-Q下垂特性输出(Q-Droop模式)、恒无功功率输出(恒Q模式)。
进一步地，当逆变器以最大有功功率或最大无功功率输出时，其能够同时输出的无功功率Q或有功功率P满足约束条件，称为约束输出；约束条件应满足：
式中SN为光伏逆变器的额定容量，单位为伏安(VA)，Qmax为感性最大无功功率输出(QL.max模式)或容性最大无功功率输出(QC.max模式)。
进一步地，步骤S4.3.5，系统在分区边界运行时，为避免频繁切换问题，对区域模式切换的条件进行两点修正：
第一，设置切换裕度，系统由当前运行分区过渡到其它分区时，如果对应的偏移度参数由小增大变化，则该偏移度参数的分区边界值修正为原分区边界值+ε；如果对应的偏移度参数由大减小变化，则该偏移度参数的分区边界值修正为原分区边界值－ε；ε为允许切换裕度，其取值为0.01～0.05；
第二，设置切换时延Δt，以避免由于干扰而出现系统暂态突变造成逆变器运行模式的切换问题，当延时时间到仍满足分区切换条件，则对逆变器的运行模式进行切换；所述切换时延Δt取0.3～0.6秒。
进一步地，基于偏移度的逆变器并网运行控制，
所述频率偏移度αf由下式得出：
其中f为系统频率，单位为赫兹(HZ)；fmax和fmin分别为系统允许的最大和最小频率；
所述电压偏移度αu由下式得出：
其中u为并网点电压，单位为伏特(V)；umax和umin分别为系统并网点允许的最大和最小电压。
进一步地，所述个性化需求控制模式是指逆变器的参考电压可以依据用户的需要选取合适的形式，逆变器的输出电压自动跟踪参考电压，从而使逆变器输出用户需要的电能形式，满足用户不同于市电的电能形式个性化供电需求。
进一步地，所述无调度并网运行模式是以保证光伏源高效利用和大电网稳定运行为目标，根据系统频率和并网点电压的偏移度自动改变光伏逆变器的功率输出模式。
进一步地，所述有调度并网运行模式包括恒功率控制模式、恒压恒频控制模式和下垂控制模式；所述恒压恒频控制模式是通过控制光伏逆变器的有功和无功功率输出，达到系统输出的频率和逆变器所接交流母线的电压幅值维持不变，即达到频率和电压维持在给定的参考值。
进一步地，所述系统状态信息包括分布式光伏系统与电网连接开关的合断状态信息，以及光伏系统和连接点电网的功率、频率、电压、电流运行参数信息。
该分布式光伏逆变器运行控制方法，应用于分布式光伏发电系统，实现分布式光伏发电系统的运行模式控制及切换。分布式光伏发电系统通过控制逆变器的功率输出模式实现与大电网的能量交换，既可以离网运行，也可以并网运行。当用户需要不同于市电的电能形式或者电网故障时，光伏发电系统处于离网运行，光伏逆变器工作于离网运行模式；当光伏系统接入电网后处于并网运行，光伏逆变器工作于并网运行模式。
本发明和现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明给出了分布式光伏逆变器的多种运行模式，克服了现有光伏逆变器运行模式比较单一而不能满足多样化需求的缺陷；
(2)系统在并网运行时，光伏逆变器在有调度指令的情况下，按照调度指令提供功率输出；在没有调度指令时，以电网稳定运行为目标，能够根据系统状态自寻优切换功率输出模式，满足大电网允许光伏发电系统具有一定的功率控制能力的要求；
(3)光伏系统在并网运行时主动参与电网频率和电压调节过程，降低了单纯光伏系统并网时对电网的不利影响，特别适用于分布式光伏发电系统高渗透率的电网，当发生频率或电压异常事件时，光伏系统能有效地提供功率支撑，极大地提高了电网的可靠性；
(4)系统在离网运行时具有个性化供电输出模式，满足用户不同于市电电能形式的个性化供电需求。
附图说明
图1是本发明的总体原理框图；
图2是本发明的运行控制流程图；
图3是本发明基于偏移度的逆变器并网运行控制流程图；
图4是本发明基于频率偏移度和电压偏移度的分区图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。
图1是本发明的总体原理框图，该分布式光伏逆变器运行控制方法，应用于分布式光伏发电系统。当用户需要不同于市电的电能形式或者电网故障时，光伏发电系统处于离网运行，光伏逆变器工作于离网运行模式；当光伏系统接入电网后处于并网运行，光伏逆变器工作于并网运行模式。
图2是本发明的流程图。如图2所示，本发明包括以下步骤：
S1：检测系统状态信息及调度指令；所述系统状态信息包括分布式光伏系统与电网连接开关的合断状态信息，以及光伏系统和连接点电网的功率、频率、电压、电流等运行参数信息；
S2：判断系统是否离网运行方式；若是，进入步骤S3；若否进入步骤S4；
S3：系统离网运行方式下分布式光伏逆变器运行模式控制，具体步骤包括：
S3.1：判断用户是否有个性化供电需求；若是，进入步骤S3.2；若否进入步骤S3.3；
S3.2：光伏逆变器运行于个性化需求控制模式；
所述的个性化需求控制模式是指逆变器的参考电压可以依据用户的需要选取合适的形式，逆变器的输出电压自动跟踪参考电压，从而使逆变器输出用户需要的电能形式，满足用户不同于市电的电能形式个性化供电需求。
S3.3：光伏逆变器运行于恒压恒频控制模式。
S4：系统并网运行方式下分布式光伏逆变器运行模式控制，具体步骤包括：
S4.1：判断是否有调度指令运行；若是，进入步骤S4.2；若否进入步骤S4.3；
S4.2：光伏逆变器运行于有调度并网运行模式，光伏发电系统并网功率跟踪调度指令；
所述的有调度并网运行模式是使光伏发电系统并网功率跟踪调度指令的实时要求，参与电网调度。有调度并网运行模式又包括恒功率控制模式(PQ模式)、恒压恒频控制模式(VF模式)和下垂控制模式(Droop模式)。
所述恒功率控制模式是保证最大功率利用光伏源,保证最大功率追踪,使光伏逆变器的输出功率跟踪设定的参考值。
所述恒压恒频控制模式是通过调节逆变器输出的有功功率和无功功率，使系统频率和并网点电压维持在给定的参考值，让光伏源为电网提供频率和电压支撑。
所述的光伏逆变器的功率输出可以实现有功功率和无功功率的独立控制且可调。有功功率的输出模式有：最大有功功率输出(Pmax模式)、最小有功功率输出(Pmin模式)、f-P下垂特性输出(P-Droop模式)、恒有功功率输出(恒P模式)。无功功率的输出模式有：感性最大无功功率输出(QL.max模式)、容性最大无功功率输出(QC.max模式)、零无功功率输出(Q＝0模式)、V-Q下垂特性输出(Q-Droop模式)、恒无功功率输出(恒Q模式)。
当逆变器以最大有功功率或最大无功功率输出时，其能够同时输出的无功功率Q或有功功率P满足约束条件，称为约束输出；约束条件应满足：
式中SN为光伏逆变器的额定容量，单位为伏安(VA)，Qmax为感性最大无功功率输出(QL.max模式)或容性最大无功功率输出(QC.max模式)。
所述下垂控制模式是模拟发电机组“功频静特性”的一种控制方法，通过系统频率和光伏系统所接交流母线处电压幅值的测量值，利用相关的下垂特性确定逆变器有功功率和无功功率的输出参考值。
S4.3：光伏逆变器运行于无调度并网运行模式，即基于偏移度的逆变器并网运行控制。
所述的无调度并网运行模式是以保证光伏源高效利用和大电网稳定运行为目标，根据系统频率和并网点电压自动改变光伏逆变器的功率输出模式，对电网起到一定的频率和电压支撑，保证电网及光伏系统稳定运行。
当无调度并网运行时，光伏逆变器的有功功率和无功功率的输出模式及切换，由频率偏移度和电压偏移度确定，称之为基于偏移度的逆变器并网运行控制。
如图3所示，基于偏移度的逆变器并网运行控制，具体步骤如下：
S4.3.1检测系统频率和电压信息
S4.3.2计算频率偏移度αf：
其中f为系统频率，单位为赫兹(HZ)；fmax和fmin分别为系统允许的最大和最小频率。
S4.3.3计算电压偏移度αu：
其中u为并网点电压，单位为伏特(V)；umax和umin分别为系统并网点允许的最大和最小电压。
S4.3.4根据频率偏移度和电压偏移度判定系统运行区域，确定控制方式
考虑到系统频率和电压的最大允许值与最小允许值关于最佳运行值对称，则偏移度与系统的运行状态具有对应关系为：
0≤αf≤1，0≤αu≤1，系统频率和电压在允许范围内；
αf＞1，αu＞1，系统频率和电压超过最大允许值；
αf＜1，αu＜1，系统频率和电压低于最小允许值；
αf＝0.5，αu＝0.5，系统频率和电压以最佳值运行；
根据频率偏移度αf以及电压偏移度αu将系统运行状态分为九个区域，图4是本发明基于频率偏移度和电压偏移度的分区图。系统运行区域的具体判定方法为：
若满足(0≤αf≤1，0≤αu≤1)条件，系统运行于1区；
若满足(0＜αf＜1，αu＜0)条件，系统运行于2区；
若满足(0＜αf＜1，αu＞1)条件，系统运行于3区；
若满足(0＜αu＜1，αf＜0)条件，系统运行于4区；
若满足(0＜αu＜1，αf＞1)条件，系统运行于5区；
若满足(αf＞1，αu＜0)条件，系统运行于6区；
若满足(αu＞1，αf＜0)条件，系统运行于7区；
若满足(αu＞1，αf＞1)条件，系统运行于8区；
若满足(αu＜0，αf＜0)条件，系统运行于9区。
根据当前系统所处的区域，确定光伏逆变器的控制方式，系统运行区域与光伏逆变器控制方式的对应关系见表1：
表1
| 偏移度分区 | 光伏逆变器运行模式 |
| 1区(0≤α<sub>f</sub>≤1，0≤α<sub>u</sub>≤1) | 有功P-Droop模式，无功Q-Droop模式 |
| 2区(0＜α<sub>f</sub>＜1，α<sub>u</sub>＜0) | 无功Q<sub>C.max</sub>模式，有功约束输出 |
| 3区(0＜α<sub>f</sub>＜1，α<sub>u</sub>＞1) | 无功Q<sub>L.max</sub>模式，有功约束输出 |
| 4区(0＜α<sub>u</sub>＜1，α<sub>f</sub>＜0) | 有功P<sub>max</sub>模式，无功约束输出 |
| 5区(0＜α<sub>u</sub>＜1，α<sub>f</sub>＞1) | 有功P<sub>min</sub>模式，无功Q-Droop模式 |
| 6区(α<sub>f</sub>＞1，α<sub>u</sub>＜0) | 无功Q<sub>C.max</sub>模式，有功P<sub>min</sub>且约束输出 |
| 7区(α<sub>u</sub>＞1，α<sub>f</sub>＜0) | 有功P<sub>max</sub>模式，无功Q＝0模式 |
| 8区(α<sub>u</sub>＞1，α<sub>f</sub>＞1) | 无功Q<sub>L.max</sub>模式，有功P<sub>min</sub>且约束输出 |
| 9区(α<sub>u</sub>＜0，α<sub>f</sub>＜0) | 有功P<sub>max</sub>模式，无功最大约束输出 |
1区(0≤αf≤1，0≤αu≤1)：系统频率和电压均在允许范围内，光伏逆变器以下垂特性运行，有功输出P-Droop模式，无功输出Q-Droop模式；
2区(0＜αf＜1，αu＜0)：系统频率在允许范围内，系统电压越下限，光伏逆变器以容性最大无功功率(QC.max模式)输出，有功功率约束输出；
3区(0＜αf＜1，αu＞1)：系统频率在允许范围内，系统电压越上限，光伏逆变器以感性最大无功功率(QL.max模式)输出，有功功率约束输出；
4区(0＜αu＜1，αf＜0)：系统电压在允许范围内，系统频率越下限，光伏逆变器以最大有功功率(Pmax模式)输出，无功功率约束输出；
5区(0＜αu＜1，αf＞1)：系统电压在允许范围内，系统频率越上限，光伏逆变器以最小有功功率(Pmin模式)输出，无功功率以下垂Q-Droop模式输出；
6区(αf＞1，αu＜0)：系统频率越上限，系统电压越下限，光伏逆变器以容性最大无功功率(QC.max模式)输出，最小有功(Pmin模式)且约束输出；
7区(αu＞1，αf＜0)：系统电压越上限，系统频率越下限，光伏逆变器以最大有功功率(Pmax模式)输出，无功以零无功功率输出(Q＝0模式)输出；
8区(αu＞1，αf＞1)：系统电压和系统频率均越上限，光伏逆变器以感性最大无功功率(QL.max模式)输出，最小有功(Pmin模式)且约束输出；
9区(αu＜0，αf＜0)：系统电压和系统频率均越下限，光伏逆变器以最大有功功率(Pmax模式)输出，无功功率满足约束输出的条件下最大输出。
S4.3.5光伏逆变器运行区域切换控制：分布式光伏逆变器运行于无调度并网模式时，如果系统运行的区域发生改变，则光伏逆变器的运行模式切换为该区域对应的逆变器运行模式。
系统在分区边界运行时，为避免频繁切换问题，对区域模式切换的条件进行两点修正：
第一，设置切换裕度，系统由当前运行分区过渡到其它分区时，如果对应的偏移度参数由小增大变化，则该偏移度参数的分区边界值修正为原分区边界值+ε；如果对应的偏移度参数由大减小变化，则该偏移度参数的分区边界值修正为原分区边界值－ε；ε为允许切换裕度，其取值为0.01～0.05；本实施例取0.02。
第二，设置切换时延Δt，以避免由于干扰而出现系统暂态突变造成逆变器运行模式的切换问题，当延时时间到仍满足分区切换条件，则对逆变器的运行模式进行切换；所述切换时延Δt取0.3～0.6秒，本实施例取0.5秒。
S5：判断系统运行方式是否改变；若否，光伏逆变器运行当前模式；若是，进入步骤S2，判断当前系统运行方式。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (9)
1.一种分布式光伏逆变器运行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：检测系统状态信息及调度指令；
S2：判断系统是否离网运行方式；若是，进入步骤S3；若否进入步骤S4；
S3：系统离网运行方式下分布式光伏逆变器运行模式控制，具体步骤包括：
S3.1：判断用户是否有个性化供电需求；若是，进入步骤S3.2；若否进入步骤S3.3；
S3.2：光伏逆变器运行于个性化需求控制模式；
S3.3：光伏逆变器运行于恒压恒频控制模式；
S4：系统并网运行方式下分布式光伏逆变器运行模式控制，具体步骤包括：
S4.1：判断是否有调度指令运行；若是，进入步骤S4.2；若否进入步骤S4.3；
S4.2：光伏逆变器运行于有调度并网运行模式，光伏发电系统并网功率跟踪调度指令的实时要求，参与电网调度；
S4.3：光伏逆变器运行于无调度并网运行模式，即基于偏移度的逆变器并网运行控制，具体步骤包括：
S4.3.1：检测系统频率和电压信息；
S4.3.2：计算系统频率偏移度αf；
S4.3.3：计算系统电压偏移度αu；
S4.3.4根据频率偏移度和电压偏移度判定系统运行区域，并确定控制方式；
a)考虑到系统频率和电压的最大允许值与最小允许值关于最佳运行值对称，则偏移度与系统的运行状态具有对应关系为：
0≤αf≤1，0≤αu≤1，系统频率和电压在允许范围内；
αf＞1，αu＞1，系统频率和电压超过最大允许值；
αf＜1，αu＜1，系统频率和电压低于最小允许值；
αf＝0.5，αu＝0.5，系统频率和电压以最佳值运行；
b)根据频率偏移度αf以及电压偏移度αu将系统运行状态分为九个区域，系统运行区域的具体判定方法为：
若满足条件：0≤αf≤1，0≤αu≤1；系统运行于1区；
若满足条件：0＜αf＜1，αu＜0；系统运行于2区；
若满足条件：0＜αf＜1，αu＞1；系统运行于3区；
若满足条件：0＜αu＜1，αf＜0；系统运行于4区；
若满足条件：0＜αu＜1，αf＞1；系统运行于5区；
若满足条件：αf＞1，αu＜0；系统运行于6区；
若满足条件：αu＞1，αf＜0；系统运行于7区；
若满足条件：αu＞1，αf＞1；系统运行于8区；
若满足条件：αu＜0，αf＜0；系统运行于9区；
C)根据当前系统所处的区域，确定光伏逆变器的控制方式；
1区，即0≤αf≤1，0≤αu≤1：系统频率和电压均在允许范围内，光伏逆变器以下垂特性运行，有功输出P-Droop模式，无功输出Q-Droop模式；
2区，即0＜αf＜1，αu＜0：系统频率在允许范围内，系统电压越下限，光伏逆变器以容性最大无功功率即QC.max模式输出，有功功率约束输出；
3区，即0＜αf＜1，αu＞1：系统频率在允许范围内，系统电压越上限，光伏逆变器以感性最大无功功率即QL.max模式输出，有功功率约束输出；
4区，即0＜αu＜1，αf＜0：系统电压在允许范围内，系统频率越下限，光伏逆变器以最大有功功率即ax模式输出，无功功率约束输出；
5区，即0＜αu＜1，αf＞1：系统电压在允许范围内，系统频率越上限，光伏逆变器以最小有功功率即Pmin模式输出，无功功率以下垂Q-Droop模式输出；
6区，即αf＞1，αu＜0：系统频率越上限，系统电压越下限，光伏逆变器以容性最大无功功率即QC.max模式输出，最小有功即Pmin模式且约束输出；
7区，即αu＞1，αf＜0：系统电压越上限，系统频率越下限，光伏逆变器以最大有功功率即ax模式输出，无功以零无功功率输出即Q＝0模式输出；
8区，即αu＞1，αf＞1：系统电压和系统频率均越上限，光伏逆变器以感性最大无功功率即QL.max模式输出，最小有功即Pmin模式且约束输出；
9区，即αu＜0，αf＜0：系统电压和系统频率均越下限，光伏逆变器以最大有功功率即Pmax模式输出，无功功率满足约束输出的条件下最大输出；
S4.3.5光伏逆变器运行区域切换控制：分布式光伏逆变器运行于无调度并网模式时，如果系统运行的区域发生改变，则光伏逆变器的运行模式切换为该区域对应的逆变器运行模式；
S5：判断系统运行方式是否改变；若否，光伏逆变器运行当前模式；若是，进入步骤S2，判断当前系统运行方式。
2.根据权利要求1所述的分布式光伏逆变器运行控制方法，其特征在于，所述有功功率和无功功率输出是独立控制且可调；有功功率的输出模式有：最大有功功率输出即ax模式、最小有功功率输出即Pmin模式、f-P下垂特性输出即P-Droop模式、恒有功功率输出即恒P模式；无功功率的输出模式有：感性最大无功功率输出即QL.max模式、容性最大无功功率输出即QC.max模式、零无功功率输出即Q＝0模式、V-Q下垂特性输出即Q-Droop模式、恒无功功率输出即恒Q模式。
3.根据权利要求1或2所述的分布式光伏逆变器运行控制方法，其特征在于，当逆变器以最大有功功率或最大无功功率输出时，其能够同时输出的无功功率Q或有功功率P满足约束条件，称为约束输出；约束条件应满足：
式中SN为光伏逆变器的额定容量，单位为伏安，Qmax为感性最大无功功率输出即QL.max模式或容性最大无功功率输出即QC.max模式。
4.根据权利要求1所述的分布式光伏逆变器运行控制方法，其特征在于，步骤S4.3.5，系统在分区边界运行时，为避免频繁切换问题，对区域模式切换的条件进行两点修正：
第一，设置切换裕度，系统由当前运行分区过渡到其它分区时，如果对应的偏移度参数由小增大变化，则该偏移度参数的分区边界值修正为原分区边界值+ε；如果对应的偏移度参数由大减小变化，则该偏移度参数的分区边界值修正为原分区边界值－ε；ε为允许切换裕度，其取值为0.01～0.05；
第二，设置切换时延Δt，以避免由于干扰而出现系统暂态突变造成逆变器运行模式的切换问题，当延时时间到仍满足分区切换条件，则对逆变器的运行模式进行切换；所述切换时延Δt取0.3～0.6秒。
5.根据权利要求1所述的分布式光伏逆变器运行控制方法，其特征在于，基于偏移度的逆变器并网运行控制，
所述频率偏移度αf由下式得出：
其中f为系统频率，单位为赫兹；fmax和fmin分别为系统允许的最大和最小频率；
所述电压偏移度αu由下式得出：
其中u为并网点电压，单位为伏特；umax和umin分别为系统并网点允许的最大和最小电压。
6.根据权利要求1所述的分布式光伏逆变器运行控制方法，其特征在于，所述个性化需求控制模式是指逆变器的参考电压依据用户的需要选取合适的形式，逆变器的输出电压自动跟踪参考电压，从而使逆变器输出用户需要的电能形式，满足用户不同于市电的电能形式个性化供电需求。
7.根据权利要求1的分布式光伏逆变器运行控制方法，其特征在于，所述无调度并网运行模式是以保证光伏源高效利用和大电网稳定运行为目标，根据系统频率和并网点电压的偏移度自动改变光伏逆变器的功率输出模式。
8.根据权利要求1所述的分布式光伏逆变器运行控制方法，其特征在于，所述有调度并网运行模式包括恒功率控制模式、恒压恒频控制模式和下垂控制模式；所述恒压恒频控制模式是通过控制光伏逆变器的有功和无功功率输出，达到系统输出的频率和逆变器所接交流母线的电压幅值维持不变，即达到频率和电压维持在给定的参考值。
9.根据权利要求1所述的分布式光伏逆变器运行控制方法，其特征在于，所述系统状态信息包括分布式光伏系统与电网连接开关的合断状态信息，以及光伏系统和连接点电网的功率、频率、电压、电流运行参数信息。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611059788.9A CN106385054B (zh) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | 分布式光伏逆变器运行控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611059788.9A CN106385054B (zh) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | 分布式光伏逆变器运行控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106385054A CN106385054A (zh) | 2017-02-08 |
| CN106385054B true CN106385054B (zh) | 2019-02-15 |
Family
ID=57959449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611059788.9A Active CN106385054B (zh) | 2016-11-22 | 2016-11-22 | 分布式光伏逆变器运行控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106385054B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107546771B (zh) * | 2017-09-21 | 2019-10-08 | 中国农业大学 | 高比例风光储接入配电网多模式自适应控制方法 |
| FR3090916B1 (fr) * | 2018-12-20 | 2022-06-03 | Schneider Electric Ind Sas | Procede de regulation d’un reseau de distribution electrique |
| CN114188990B (zh) * | 2021-08-19 | 2023-08-22 | 华北电力大学（保定） | 一种基于小交流信号的分布式光伏辅助调压控制方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3012938A1 (en) * | 2014-10-24 | 2016-04-27 | Siemens Aktiengesellschaft | Method to stabilize an electrical grid |
| CN105449707A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-03-30 | 中国电力科学研究院 | 一种分布式光伏发电接入方法 |
-
2016
- 2016-11-22 CN CN201611059788.9A patent/CN106385054B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106385054A (zh) | 2017-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Coordinated control of networked AC/DC microgrids with adaptive virtual inertia and governor-gain for stability enhancement | |
| CN104810850B (zh) | 非重要负载连续可调的直流微电网离、并网统一协调控制方法 | |
| CN106487042B (zh) | 一种多时间尺度微电网电压无功优化控制方法 | |
| CN103701155B (zh) | 一种光伏并网逆变器有功调度控制方法 | |
| CN109103893A (zh) | 一种集群温控负荷参与电网agc的辅助调频方法 | |
| CN108134401A (zh) | 交直流混合系统多目标潮流优化及控制方法 | |
| CN102611118A (zh) | 一种引入预测信息的风电场综合无功电压控制方法 | |
| CN103248056A (zh) | 一种风电场集中并网地区的无功电压紧急控制方法 | |
| CN109687508A (zh) | 一种新能源发电单元快速频率响应控制方法和装置 | |
| CN105720611A (zh) | 风电场无功功率控制方法及系统 | |
| CN106385054B (zh) | 分布式光伏逆变器运行控制方法 | |
| CN107196316A (zh) | 主动配电网内多级无功电压协调控制方法 | |
| CN109004653A (zh) | 一种有功无功耦合治理光伏接入引起农网过电压的方法 | |
| CN109659941B (zh) | 一种交直流混合微电网自治控制方法及系统 | |
| CN110212517A (zh) | 中低压直流配电系统的分散式统一控制方法 | |
| CN105720585A (zh) | 风电场集群的无功功率控制方法及系统 | |
| CN110350600A (zh) | 一种促进分布式电源消纳的柔性多状态开关调控方法 | |
| CN103151795A (zh) | 降低风机损耗的分散式风电场无功优化控制方法及系统 | |
| CN109995089A (zh) | 一种分布式电源消纳能力评估方法及系统 | |
| CN105356480A (zh) | 一种光伏电站静态无功控制方法 | |
| Fani et al. | Inverter-based islanded microgrid: A review on technologies and control | |
| CN105896550A (zh) | 一种智能无功补偿系统的监控方法 | |
| CN106340893A (zh) | 一种基于虚拟发电厂的分布式光伏发电功率控制方法 | |
| CN104319783A (zh) | 一种基于负荷预测的配电网二级协调控制系统及方法 | |
| Janiga | A review of voltage control strategies for low-voltage networks with high penetration of distributed generation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |