CN108365611B - 一种分布式光伏电站的无功补偿的控制方法 - Google Patents

一种分布式光伏电站的无功补偿的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种分布式光伏电站的无功补偿的控制方法，属于光伏发电领域。该方法包括确定企业电网产权分界计量点的实际无功需求量；确定分布式光伏电站的静态无功需求量；根据企业负荷电压的瞬时波动值和分布式光伏电站的电压的瞬时波动值确定动态无功补偿量；根据充电功率计算感性无功需求量；根据动态无功补偿量和感性无功需求量确定分布式光伏电站的动态无功需求量；根据静态无功需求量和动态无功需求量确定动态补偿设备和静态补偿设备的配置信息；根据配置信息控制静态补偿设备和动态补偿设备工作；解决增加分布式光伏电站后实际功率因数不符合要求的问题；达到对分布式光伏电站的无功消耗进行补偿，保证企业电网产权分界点功率因数达标的效果。

Description

一种分布式光伏电站的无功补偿的控制方法
技术领域
本发明实施例涉及光伏发电领域，特别涉及一种分布式光伏电站的无功补偿的控制方法。
背景技术
现代电力系统中负载包括容性负载和感性负载，为了满足功率因数的要求，需要进行相应的补偿。输电线路等大部分电气设备在大多数情况下呈感性负载，需要向这类电气设备提供相应的无功功率，以降低这类电气设备运行过程中的无功损耗减少电能损失。
随着分布式光伏电站的发展，部分企业会在原有电网中接入分布式光伏电站，分布式光伏电站接入企业的原有电网后出现的无功补偿问题，大多与安装容量、接入点位置等因素有关，根据分布式光伏电站接入配电网设计规范(GB/T 50865-2013)，当分布式光伏发电站总容量超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25％时，需要进行无功补偿。
现有的功率因数的计算方式是一定时间段内总的有功电量比上有功电量与无功电量之和的均方根，然而，分布式光伏电站在实际运行中在一个计费周期内各种情况下累计的无功电量消耗非常多，而折减完光伏出力的负荷有功电量消耗又在变小，容易出现功率因数不符合要求的情况。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种分布式光伏电站的无功补偿的控制方法。该技术方案如下：
第一方面，提供了一种分布式光伏电站的无功补偿的控制方法，该方法包括：
根据企业电网的预定功率因数、现有有功电量和现有无功电量，确定企业电网产权分界计量点的实际无功需求量；企业电网内包括分布式光伏电站；
根据预定功率因数和企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，确定分布式光伏电站的静态无功需求量；
根据企业负荷电压的瞬时波动值和分布式光伏电站的电压的瞬时波动值，确定出动态无功补偿量；
根据企业电网中所有设备的充电功率计算出感性无功需求量；
根据动态无功补偿量和感性无功需求量，确定出分布式光伏电站的动态无功需求量；
根据静态无功需求量和动态无功需求量确定补偿系统中的动态补偿设备和静态补偿设备的配置信息；补偿系统包括控制器、新增的无功补偿设备和企业电网中原有的无功补偿设备；
根据配置信息控制静态补偿设备工作，根据配置信息控制动态补偿设备工作。
可选的，现有有功电量包括分布式光伏电站的有功模拟量、企业负荷有功最大值、企业负荷有功最小值、企业有功负荷预测值和企业电网产权分界计量点实际有功电量；
现有无功电量包括分布式光伏电站无功模拟量、企业负荷无功最大值、企业负荷无功最小值、企业无功负荷未来预测值和企业原有无功补偿量。
可选的，分布式光伏电站的有功模拟量和无功模拟量根据气象仪实时数据和分布式光伏电站参数确定；
企业原有无功补偿量根据企业原有的无功补偿设备确定。
可选的，根据发电系统的预定功率因数、现有有功电量和现有无功电量，确定企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，包括：
根据预定功率因数和现有有功电量，确定出无功电量总值；
将无功电量总值和现有无功电量之差作为企业电网产权分界计量点的实际无功需求量。
可选的，根据企业负荷电压的瞬时波动值和分布式光伏电站的电压的瞬时波动值，确定出动态无功补偿量，包括：
根据如下公式，分别计算出企业电网的无功补偿量和分布式光伏电站的无功补偿量：
Δu＝(PR+QX)/U，
Δu表示电压的波动值，电压波动值为电压的瞬时最大值和最小值之差，P表示有功功率，R表示电阻值，Q表示预定无功功率，X表示电抗，U表示标称电压；
将企业电网的无功补偿量和分布式光伏电站的无功补偿量之和确定为动态无功补偿量。
可选的，根据动态无功补偿量和感性无功需求量，确定出分布式光伏电站的动态无功需求量，包括：
将动态无功补偿量和感性无功需求量中值最大的一个，确定为分布式光伏电站的动态无功需求量。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过根据发电系统的预定功率因数、现有有功电量和现有无功电量确定企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，根据预定功率因数和企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，确定分布式光伏电站的静态无功需求量；根据企业负荷电压的波动差值和分布式光伏电站的电压的波动差值确定出动态无功补偿量；根据发电系统中所有设备的充电功率计算出感性无功需求量，根据动态无功补偿量和感性无功需求量确定出分布式光伏电站的动态无功需求量，根据静态无功需求量和动态无功需求量确定补偿系统中的动态补偿设备和静态补偿设备的配置信息，根据配置信息控制静态补偿设备工作，根据配置信息控制动态补偿设备工作；解决了现在增加了分布式光伏电站后，在实际运行中容易出现功率因数不符合要求的问题；达到了根据实时的实际负荷无功消耗情况，对分布式光伏电站的无功消耗进行补偿，有效地保证了企业电网产权分界点功率因数达标的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据一示例性实施例示出的分布式光伏电站的无功补偿的控制方法的流程图；
图2是根据一示例性实施例示出的400V并网分布式光伏电站的无功补偿的控制方法的实施示意图；
图3是根据另一示例性实施例示出的10kV并网分布式光伏电站的无功补偿的控制方法的实施示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明一个实施例提供的分布式光伏电站的无功补偿的控制方法的流程图。该分布式光伏电站的无功补偿的控制方法可以包括以下步骤：
步骤101，根据企业电网的预定功率因数、现有有功电量和现有无功电量，确定企业电网产权分界计量点的实际无功需求量。
可选的，现有有功电量包括分布式光伏电站的有功模拟量、企业负荷有功最大值、企业负荷有功最小值、企业有功负荷预测值和企业电网产权分界计量点实际有功电量。
可选的，现有无功电量包括分布式光伏电站无功模拟量、企业负荷无功最大值、企业负荷无功最小值、企业无功负荷未来预测值和企业原有无功补偿量。
可选的，分布式光伏电站的有功模拟量和无功模拟量根据气象仪实时数据和分布式光伏电站参数确定；企业原有无功补偿量根据企业原有的无功补偿设备确定。
企业电网内包括分布式光伏电站，分布式光伏电站是后接入企业电网中的。
其中，
步骤102，根据预定功率因数和企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，确定分布式光伏电站的静态无功需求量。
步骤103，根据企业负荷电压的瞬时波动值和分布式光伏电站的瞬时电压波动值，确定动态无功补偿量。
步骤104，根据企业电网中所有设备的充电功率计算出感性无功需求量。
根据企业电网中所有设备的充电功率可以确定容性无功需求量，由于存在多少容性无功需求量就需要补偿多少感性无功需求量，因此，可以得到感性无功需求量。
需要说明的是，步骤101至步骤102，可与步骤103至步骤104同时执行；或者，步骤101至步骤102在步骤104之后执行，本发明实施例对此不作限定。
步骤105，根据动态无功补偿量和感性无功需求量，确定出分布式光伏电站的动态无功需求量。
步骤106，根据静态无功需求量和动态无功需求量确定补偿系统中的动态补偿设备和静态补偿设备的配置信息。
补偿系统包括控制器、新增的无功补偿设备和企业电网中原有的无功补偿设备。
控制器用于控制无功补偿设备的投入和退出。
无功补偿设备包括动态补偿设备和静态补偿设备。
可选的，动态补偿设备为SVG设备。
可选的，静态补偿设备为带多级分组的固定电容器组。
可选的，分布式光伏电站一般需增设SVG作为动态无功补偿设备，满足功率因数的要求；当企业原有的静态补偿设备的数量不能满足静态补偿需求量时，新增静态补偿设备。
步骤107，根据配置信息控制静态补偿设备工作，根据配置信息控制动态补偿设备工作。
需要说明的是，在实际运行过程中，控制器先控制静态补偿设备优先动作，再控制动态补偿设备动作，利用动态补偿设备的平滑调节设备，实现整个无功补偿系统的友好相应。
采用静态补偿和动态补偿相结合，既能够满足分布式光伏电站接入后的无功需求，也能够满足响应速度和补偿精度的需求。
综上所述，本发明实施例提供的分布式光伏电站的无功补偿的控制方法，通过根据企业电网的预定功率因数、现有有功电量和现有无功电量确定企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，根据预定功率因数和企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，确定分布式光伏电站的静态无功需求量；根据企业负荷电压的波动差值和分布式光伏电站的电压的波动差值确定出动态无功补偿量；根据企业电网中所有设备的充电功率计算出感性无功需求量，根据动态无功补偿量和感性无功需求量确定出分布式光伏电站的动态无功需求量，根据静态无功需求量和动态无功需求量确定补偿系统中的动态补偿设备和静态补偿设备的配置信息，根据配置信息控制静态补偿设备工作，根据配置信息控制动态补偿设备工作；解决了现在增加了分布式光伏电站后，在实际运行中容易出现功率因数不符合要求的问题；达到了根据实时的实际负荷无功消耗情况，对分布式光伏电站的无功消耗进行补偿，有效地保证了企业电网产权分界点功率因数达标的效果。
请参考图1，其示出了本发明实施例提供的分布式光伏电站的无功补偿的控制方法的流程图。如图1所示，该分布式光伏电站的无功补偿的控制方法可以包括以下步骤：
步骤201，获取气象仪实时数据。
气象仪实时数据包括不同时间对应的光照情况。
步骤202，根据气象仪实时数据和光伏电站参数确定分布式光伏电站的有功模拟量。
步骤203，获取企业负荷有功最大值、企业负荷有功最小值和企业有功负荷预测值。
步骤204，获取企业电网产权分界计量点的实际有功电量。
根据企业电网中安装的设备的信息、企业电网中计量表计确定实际有功电量。
步骤205，根据气象仪实时数据和光伏电站参数确定分布式光伏电站的无功模拟量。
步骤2051，获取企业负荷无功最大值和最小值及企业无功负荷未来预测值(含感性和容性)。
步骤206，根据企业原有的无功补偿设备确定企业原有无功补偿量。
统计企业原有的无功补偿设备的数量以及设备信息，根据设备手册等信息确定出企业原有无功补偿量。
需要说明的是，步骤202至步骤204可与步骤205至步骤206同时执行，或者，步骤202至步骤204在步骤206之后执行，本发明实施例对此不作限定。
步骤207，根据企业电网的预定功率因数和现有有功电量，确定出无功电量总值。
发电系统包括企业电网和分布式光伏电站。
其中， 表示功率因数，P表示有功功率，Q表示无功功率。
根据上述公式可知，根据功率因数和现有有功电量可以计算出无功电量总值。
步骤208，将无功电量总值和现有无功电量之差作为企业电网产权分界计量点的实际无功需求量。
步骤209，根据企业电网的预定功率因数和企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，确定分布式光伏电站的静态无功需求量。
分布式光伏电站的静态无功需求量需要满足预定功率因数要求，比如0.9以上。
也即满足公式其中，QC表示实际无功需求量，P表示有功功率，表示无功补偿前功率因数角的正切值，表示无功补偿后功率因数角的正切值也即预定功率因数角的正切值。
步骤210，根据企业负荷电压的瞬时波动值确定出企业电网的无功补偿量。
可选的，利用电压检测装置获取企业负荷电压瞬时最大值和企业负荷电压瞬时最小值。
企业负荷电压的瞬时波动值等于企业负荷电压瞬时最大值与企业负荷电压瞬时最小值之差。
按公式Δu＝(PR+QX)/U，计算出企业电网的无功补偿量。
其中，Δu表示电压的波动值，电压波动值为电压的瞬时最大值和最小值之差，P表示有功功率，R表示电阻值，Q表示预定无功功率，X表示电抗，U表示标称电压。
当计算企业电网的无功补偿量时，P表示企业电网的实际有功功率，Δu表示企业负荷电压的瞬时波动值，R表示企业电网内所有设备的电阻值，X表示企业电网内所有设备的电抗。
步骤211，根据分布式光伏电站的电压的瞬时波动值确定出分布式光伏电站的无功无偿量。
分布式光伏电站的电压的瞬时波动值等于分布式光伏电站的电压的瞬时最大值与分布式光伏电站的电压的瞬时最小值之差。
按公式Δu＝(PR+QX)/U，计算出分布式光伏电站的无功无偿量。
Δu表示电压的波动值，电压波动值为电压的瞬时最大值和最小值之差，P表示有功功率，R表示电阻值，Q表示无功功率，X表示电抗，U表示标称电压。
当计算分布式光伏电站的无功无偿量时，P表示分布式光伏电站的有功功率，Δu表示分布式光伏电站的电压的瞬时波动值，R表示分布式光伏电站内所有设备的电阻值，X表示分布式光伏电站内所有设备的电抗。
需要说明的是，步骤210可以与步骤211同时执行，或者，步骤210在步骤211之后执行，本发明实施例对此不作限定。
步骤212，将企业电网的无功补偿量和分布式光伏电站的无功补偿量之和确定为动态无功补偿量。
步骤213，根据发电系统中所有设备的充电功率计算出感性无功需求量。
需要说明的是，步骤213可以步骤210至步骤213同时执行，或者，步骤213在步骤210之前执行，本发明实施例对此不作限定。
根据企业电网中所有设备的充电功率可以确定容性无功需求量，由于存在多少容性无功需求量就需要补偿多少感性无功需求量，因此，可以得到感性无功需求量。
步骤214，将动态无功补偿量和感性无功需求量中值最大的一个，确定为分布式光伏电站的动态无功需求量。
当动态无功补偿量大于感性无功需求量时，动态无功补偿量即为分布式光伏电站的动态无功需求量；当动态无功补偿量小于感性无功需求量时，分布式光伏电站的动态无功需求量为感性无功需求量。
需要说明的是，步骤201至步骤209可以与步骤210至步骤214同时执行，或者，步骤201至步骤209在步骤214之后执行，本发明实施例对此不作限定。
步骤215，根据静态无功需求量和动态无功需求量确定补偿系统中的动态补偿设备和静态补偿设备的配置信息。
补偿系统包括控制器、新增的无功补偿设备和企业电网中原有的无功补偿设备。
控制器用于控制无功补偿设备的投入和退出。
步骤216，根据配置信息控制静态补偿设备工作，根据配置信息控制动态补偿设备工作。
补偿系统中的控制器先根据配置信息控制静态补偿设备工作，控制器再根据配置信息控制动态补偿设备工作。
需要说明的是，在实际运行过程中，控制器先控制静态补偿设备优先动作，再控制动态补偿设备动作，可以利用动态补偿设备的平滑调节特性，实现整个补偿系统的友好相应。
采用静态补偿和动态补偿相结合，既能够满足分布式光伏电站接入后的无功需求，也能够满足响应速度和补偿精度的需求。
综上所述，本发明实施例提供的分布式光伏电站的无功补偿的控制方法，通过根据企业电网的预定功率因数、现有有功电量和现有无功电量确定企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，根据预定功率因数和企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，确定分布式光伏电站的静态无功需求量；根据企业负荷电压的波动差值和分布式光伏电站的电压的波动差值确定出动态无功补偿量；根据发电系统中所有设备的充电功率计算出感性无功需求量，根据动态无功补偿量和感性无功需求量确定出分布式光伏电站的动态无功需求量，根据静态无功需求量和动态无功需求量确定补偿系统中的动态补偿设备和静态补偿设备的配置信息，根据配置信息控制静态补偿设备工作，根据配置信息控制动态补偿设备工作；解决了现在增加了分布式光伏电站后，在实际运行中容易出现功率因数不符合要求的问题；达到了根据实时的实际负荷无功消耗情况，对分布式光伏电站的无功消耗进行补偿，有效地保证了企业电网产权分界点功率因数达标的效果。
在一个示例性的实施例中，如图2所示，标称电压为400V接入，企业电网中原先具有若干个无功补偿设备，将分布式光伏电站接入原来的企业电网，构成发电系统；在原有的无功补偿设备所在的支路增加控制器311至控制器312等若干个控制器，并额外增加5次电容支路、7次电容支路和动态补偿设备SVG，5次电容支路、7次电容支路和动态补偿设备通过控制器313接入，新增加的控制器311、控制器312、控制器313、5次电容支路、7次电容支路和动态补偿设备SVG与原有的无功补偿设备构成补偿系统。其中，静态补偿设备包括5次电容支路和7次电容支路为静态补偿设备。
根据实时监测得到的电压波动值计算出静态补偿需求量和动态补偿需求量，根据静态补偿量和动态无功补偿量确定补偿系统中静态补偿设备和动态补偿设备的配置信息；根据配置信息控制器先控制静态补偿设备工作，再控制动态补偿设备工作。
在另一个示例性的实施例中，如图3所述，标称电压为10KV电压接入，企业电网中原先具有若干个无功补偿设备，将分布式光伏电站接入原来的企业电网，构成发电系统；在原有的无功补偿设备所在的支路增加控制器411至控制器412等若干个控制器，并额外增加5次电容支路、7次电容支路和动态补偿设备SVG，5次电容支路、7次电容支路和动态补偿设备通过控制器413接入，新增加的控制器411、控制器412、控制器413、5次电容支路、7次电容支路和动态补偿设备SVG与原有的无功补偿设备构成补偿系统。其中，静态补偿设备包括5次电容支路和7次电容支路为静态补偿设备。
根据实时监测得到的电压波动值计算出静态补偿需求量和动态补偿需求量，根据静态补偿量和动态无功补偿量确定补偿系统中静态补偿设备和动态补偿设备的配置信息；根据配置信息控制器先控制静态补偿设备工作，再控制动态补偿设备工作
需要说明的是：上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种分布式光伏电站的无功补偿的控制方法，其特征在于，所述方法包括：
根据企业电网的预定功率因数、现有有功电量和现有无功电量，确定企业电网产权分界计量点的实际无功需求量；所述企业电网内包括所述分布式光伏电站；
根据所述预定功率因数和所述企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，确定所述分布式光伏电站的静态无功需求量；
根据企业负荷电压的瞬时波动值和所述分布式光伏电站的电压的瞬时波动值，确定出动态无功补偿量；
根据所述企业电网中所有设备的充电功率计算出感性无功需求量；
根据所述动态无功补偿量和所述感性无功需求量，确定出所述分布式光伏电站的动态无功需求量；
根据所述静态无功需求量和所述动态无功需求量确定补偿系统中的动态补偿设备和静态补偿设备的配置信息；补偿系统包括控制器、新增的无功补偿设备和所述企业电网中原有的无功补偿设备；
根据所述配置信息控制所述静态补偿设备工作，根据所述配置信息控制所述动态补偿设备工作。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述现有有功电量包括所述分布式光伏电站的有功模拟量、企业负荷有功最大值、企业负荷有功最小值、企业有功负荷预测值和企业电网产权分界计量点实际有功电量；
所述现有无功电量包括分布式光伏电站无功模拟量、企业负荷无功最大值、企业负荷无功最小值、企业无功负荷未来预测值和企业原有无功补偿量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分布式光伏电站的有功模拟量和无功模拟量根据气象仪实时数据和分布式光伏电站参数确定；
所述企业原有无功补偿量根据企业原有的无功补偿设备确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述企业电网的预定功率因数、现有有功电量和现有无功电量，确定企业电网产权分界计量点的实际无功需求量，包括：
根据所述预定功率因数和现有有功电量，确定出无功电量总值；
将所述无功电量总值和所述现有无功电量之差作为所述企业电网产权分界计量点的实际无功需求量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据企业负荷电压的瞬时波动值和所述分布式光伏电站的电压的瞬时波动值，确定出动态无功补偿量，包括：
根据如下公式，分别计算出所述企业电网的无功补偿量和所述分布式光伏电站的无功补偿量：
Δu＝(PR+QX)/U，
Δu表示电压的波动值，所述电压的波动值为电压的瞬时最大值和最小值之差，P表示有功功率，R表示电阻值，Q表示无功功率，X表示电抗，U表示标称电压；
将所述企业电网的无功补偿量和所述分布式光伏电站的无功补偿量之和确定为所述动态无功补偿量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述动态无功补偿量和所述感性无功需求量，确定出所述分布式光伏电站的动态无功需求量，包括：
将所述动态无功补偿量和所述感性无功需求量中值最大的一个，确定为所述分布式光伏电站的动态无功需求量。
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