CN108695897B - 光伏电站的功率控制方法、装置、控制器、系统及介质 - Google Patents

光伏电站的功率控制方法、装置、控制器、系统及介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供了一种光伏电站的功率控制方法、装置、控制器、系统及介质。该方法包括：获取电网的实时频率；当电网的实时频率波动达到预设条件时，确定光伏电站的虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值；根据虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值，确定光伏电站一次调频的有功功率指令值；根据一次调频的有功功率指令值和预设的单机有功功率分配策略，向光伏电站的每个单机功率控制器分配并下发单机有功功率指令值。本申请实施例可实现全场的功率协调控制，使全场的光伏逆变器动作具有一致性，会极大的提高风机在电网中的渗透率，增加系统的稳定性，改善光伏发电的并网适应性。

Description

光伏电站的功率控制方法、装置、控制器、系统及介质
技术领域
本申请涉及风力发电技术领域，具体而言，本申请涉及一种光伏电站的功率控制方法、装置、控制器、系统及介质。
背景技术
光能作为一种清洁的可再生能源，对增加我们能源供应，调整我国能源结构和保护生态环境有积极作用。
随着新能源发电机组渗透率的不断增加，在高渗透率区域电网内，系统的调峰调频以及功率振荡等，成为影响电网对风机接纳能力的主要因素。电力系统中的惯性和阻尼是系统调频和抑制振荡过程中的重要参数，惯量反映了系统阻止频率突变的能力，在电网扰动初期，惯性可减少有功突变后频率变化的速率和幅度，而使发电机组有足够的时间调节发电功率重建平衡，显然系统惯性对频率稳定有直接影响；阻尼可有效抑制电网扰动后的低频振荡。当系统频率波动时，同步发电机发出的有功功率包含两部分，一是惯量响应功率，与频率的变化率相关；二是一次调频功率，与频率的变化量相关。二者共同作用抑制频率突变、维持频率稳定。
对于常规的火力发电机组，惯性是其自身固有的特征且无需增加额外的控制环节，阻尼控制是通过在励磁调节器中增加电力系统稳定器来实现的。当新能源发电在系统中的渗透率达到一定比例(例如占总发电量的10％以上) 时，新能源取代常规的火电机组，会明显降低区域电网的有效惯量，使光伏电站存在并网点惯性特性较低或系统稳定性较差的问题。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种光伏电站的功率控制方法、装置、控制器、系统及介质，用以解决现有的光伏电站存在的并网点惯性特性较低、或系统稳定性较差的技术问题。
第一方面，本申请实施例提供了一种光伏电站的功率控制方法，包括：
获取电网的实时频率；
当电网的实时频率波动达到预设条件时，确定光伏电站的虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值；
根据虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值，确定光伏电站一次调频的有功功率指令值；
根据一次调频的有功功率指令值和预设的单机有功功率分配策略，向光伏电站的每个单机功率控制器分配并下发单机有功功率指令值。
第二方面，本申请实施例提供了一种光伏电站的功率控制装置，包括：
数据采集模块，用于获取电网的实时频率；
功率确定模块，用于当电网的实时频率波动达到预设条件时，确定光伏电站的虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值；根据虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值，确定光伏电站一次调频的有功功率指令值；
指令分配模块，用于根据一次调频的有功功率指令值和预设的单机有功功率分配策略，向光伏电站的每个单机功率控制器分配并下发单机有功功率指令值。
第三方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集被执行以实现本申请第一方面所示的功率控制方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供一种光伏电站的功率控制方法，包括：
接收光伏电站的功率控制装置下发的单机有功功率指令值；
根据单机有功功率指令值，对光伏电站中单机功率控制器对应的光伏逆变器的功率进行同步调节。
第五方面，本申请实施例提供一种光伏电站的单机功率控制器，与本申请第二方面所示的光伏电站的功率控制装置通信连接，单机功率控制器包括：
虚拟惯性和阻尼模块，用于接收功率控制装置下发的单机有功功率指令值，根据单机有功功率指令值，对单机功率控制器对应的光伏逆变器的功率进行同步调节。
第六方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集被执行以实现本申请第四方面所示瓣功率控制方法的步骤。
第七方面，本申请实施例提供一种光伏电站的功率控制系统，包括：本申请第二方面所示的光伏电站的功率控制装置、以及本申请第五方面所示的光伏电站的功率控制器；功率控制装置与功率控制器通信连接。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
1)本申请实施例可根据电网的实时频率波动情况，确定光伏电站全场的虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值，进而虚拟出同步发电机的对外特性中的惯性和下垂控制特性，相当于将整个光伏电站等效成一个同步发电机，易于实现基于全场的功率协调控制，使全场的光伏逆变器动作具有一致性。
2)本申请实施例可根据虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值，确定出一次调频功率指令值，进而基于同一个一次调频功率指令值对整个光伏电站的每个光伏逆变器进行功率同步调节，可实现基于虚拟惯性和虚拟下垂控制特性的全场功率调节，使全场的光伏逆变器动作具有一致性。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请实施例提供的一种功率控制系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种光伏电站的拓扑结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种功率控制方法的流程示意图；
图4为本申请实施例提供的一种功率控制方法的原理示意图；
图5为本申请实施例提供的功率控制方法的一个示例的流程示意图；
图6为本申请实施例提供的一种功率控制装置的结构示意图；
图7为本申请实施例提供的另一种功率控制方法的流程示意图；
图8为本申请实施例提供的一种单机功率控制器的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
首先对本申请涉及的几个名词进行介绍和解释：
虚拟惯性：当电力系统频率偏差值大于某一频率死区范围(如± 0.03Hz)，虚拟同步发电机的有功功率(或称有功出力)大于20％PN时，虚拟同步发电机应具有惯量特性，响应于快速的系统频率变化，增加/降低其有功功率输出；惯量响应时，虚拟同步发电机有功功率变化量应满足下述表达式：
Figure GDA0002355335580000051
表达式(1)中，ΔP为一次调频的功率指令值；TJ为虚拟同步发电机惯性时间常数，表征虚拟同步发电机模拟传统同步发电机惯性时间常数的特征参数，可根据虚拟同步发电机转动惯量计算得出；fN为电网的额定频率；df/dt为并网点的实时频率变化速率(即电网的实时频率变化速率)； PN为全场额定有功功率，在本申请中为光伏电站的全场额定有功功率。最大有功功率增量通常不低于10％PN，响应时间通常不大于500ms，TJ可在 4s～12s范围内，例如5s。
虚拟阻尼：虚拟同步发电机具有阻尼控制功能，阻尼系数D可根据实际电网要求确定。
功率控制系统：包含测量、通信以及控制等功能，实时监测电网、光伏场站和光伏逆变的状态，当电力系统频率偏移超出死区范围时调整每个光伏逆变器的输出功率，参与电力系统一次调频。
一次调频：是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中单机的控制系统就自动地控制单机有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。当电网频率升高时，一次调频功能要求单机利用其蓄能快速减负荷，反之，单机快速增负荷。本申请中主要指光伏电站的一次调频。
本申请实施例中涉及的英文缩写及其含义列举如下：
IEC(International Electrotechnical Commission，国际电工委员会)；
TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)；
RTU(RemoteTerminalUnit，远程终端单元)；
ASCII(American Standard Code for Information Interchange，美国信息交换标准代码)；
CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory，只读光盘)；
ROM(Read-Only Memory，只读存储器)；
RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)；
EEPROM(Electrically Erasable Programmable read only memory，电可擦可编程只读存储器)。
本申请的发明人在研究过程中发现，新能源发电机组如果具备与常规发电机组类似的惯量响应和抑制功率振荡的能力，会极大的提高风机在电网中的渗透率，增加系统的稳定性，改善光伏发电的并网适应性。
为了实现上述效果，针对虚拟惯性和虚拟阻尼的技术需求，目前国内外的研究热点主要集中在单机逆变器的控制策略，涉及如下两种控制方案：1) 基于单机的虚拟惯性和阻尼方案，专注于单机并网点的电压和频率；该方案的缺点是：在电场内部存在线路阻抗和变压器，单机并网点的频率差异较大，即使单机具备虚拟惯性和阻尼的外特性，也无法保证并网点的虚拟惯性特性在可控范围内；2)基于单机控制的虚拟同步发电机方案；该方案的缺点是：单机控制策太过复杂。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
实施例一
本申请实施例一提供了一种光伏电站的功率控制系统，该系统的结构示意图如图1所示，包括：功率控制装置11和单机功率控制器12，功率控制装置11与单机功率控制器12通信连接。
可选地，上述单机功率控制器12为至少两个，每个单机功率控制器 12均与光伏电站中的一个光伏逆变器(即单机)电连接，以控制对应的光伏逆变器的输出功率。
本申请实施例提供的功率控制装置11和单机功率控制器12的更详细的工作原理，将在后续的功率控制方法中详细介绍，此处不再赘述。
图2示出了本申请实施例适用的光伏电站的拓扑结构示意图，如图2 所示，上述功率控制系统还可包括：多个光伏阵列13、多个光伏逆变器 (图2中未示出)、单机功率控制器12、功率控制装置11、场站运行工作站14以及与(外部)电网15连接的并网点20。
具体地，每个光伏逆变器均与对应的一个光伏阵列13中的光伏发电机组电连接；每个光伏逆变器均与对应的单机功率控制器12电连接(图2中未示出该连接)，每个单机功率控制器12可控制对应的一个光伏逆变器的功率；功率控制装置11通过光纤与每个单机功率控制器12连接，可实时获取每台光伏逆变器的运行状态，光纤上连接有两个环网交换机16；各个光伏逆变器、功率控制装置11均与光伏母线17电连接，并通过光伏母线17与低压母线18电连接，低压母线18经过主变19后在并网点 20与高压母线21电连接。
具体地，功率控制装置11通过高压母线21连接至并网点20，并网点20通过低压母线18与电网15电连接；可选地，功率控制装置11中设置有并网点20采集装置，该装置能够实现并网点20的电压和频率的实时采集与数据传送，由功率控制装置11内部的通讯服务器进行电网15异常判断；并网点20采集装置能够实现有功功率、无功功率以及频率监测，并且也能够实现全场光伏逆变器的运行状态监测。
具体地，场站运行工作站14与功率控制装置11电连接，可用于获取无功补偿系统的当前运行状态，并对无功补偿系统进行无功指令控制。
本申请实施例可支持IEC870-5-101/102/103/104， Modbus(TCP/RTU/ASCII)等通信规约。
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
1)本申请实施例可根据电网的实时频率波动情况，确定光伏电站全场的虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值，进而虚拟出同步发电机的对外特性中的惯性和下垂控制特性，相当于将整个光伏电站等效成一个同步发电机，易于实现基于全场的功率协调控制，使全场的光伏逆变器动作具有一致性。
2)本申请实施例可根据虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值，确定出一次调频功率指令值，进而基于同一个一次调频功率指令值对整个光伏电站的每个光伏逆变器进行功率同步调节，可实现基于虚拟惯性和虚拟下垂控制特性的全场功率调节，使全场的光伏逆变器动作具有一致性。
3)通过对各光伏逆变器的全场功率调节，可将各光伏逆变器协调整合为一个整体，使得整体的光伏电站对外表现出类似同步发电机的惯性和下垂控制特性，从而可通过一次调频有效抑制电网的短时扰动，有利于将电网的频率快速稳定在频率设定值附近，提升电网的稳定性，提升光伏发电机组的渗透率。
4)本申请实施例中，光伏电站、虚拟同步发电机的控制功能主要由功率控制系统完成，相当于采用了集中控制的方式，便于功能拓展，并使功率控制更便捷有效。
5)本申请实施例中，预设的有功功率分配策略为全场级的有功功率分配方案，通过该有功功率分配方案，可实现对全场中各单机的有功功率分配，基于该分配可使光伏电站全场协调动作，并可最大限度的挖掘单机的备用功率值。
实施例二
基于同一发明构思，本申请实施例二提供了一种光伏电站的功率控制方法，该方法适用于前面所述的功率控制装置，如图3所示，该方法包括：
S301，获取电网的实时频率。
可选地，获取光伏电站的并网点的实时频率。由于并网点与电网电连接，并网点的实时频率与电网的频率相等，因此获取的并网点的实时频率可作为电网的实时频率用于后续的相关计算。
S302，判断电网的实时频率是否达到预设条件，若是，则执行S303，若否，则执行S301。
可选地，预设条件可以是预设的频率死区范围，该频率死区范围可根据实际情况设定。
S303，确定光伏电站的虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值。
可选地，根据获取的至少两个实时频率，确定电网的实时频率变化速率；根据实时频率变化速率和预设的虚拟阻尼系数，确定光伏电站的虚拟惯性有功增量值；根据实时频率与频率设定值的差值，以及预设的虚拟调频系数，确定光伏电站的虚拟阻尼有功增量值。虚拟惯性有功增量值即为虚拟惯性数值，虚拟阻尼有功增量值即为虚拟阻尼控制特性数值。
本申请实施例中，虚拟阻尼系数、虚拟调频系数以及频率设定值均可根据实际情况进行设定。例如，频率设定值可设置为死区的边界频率。
S304，根据虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值，确定光伏电站一次调频的有功功率指令值。
具体地，根据虚拟惯性有功增量值和虚拟阻尼有功增量值，确定光伏电站的全场有功功率增量值，该全场有功功率增量值即作为一次调频的有功功率指令值。
S305，根据一次调频的有功功率指令值和预设的单机有功功率策略，向光伏电站的每个单机功率控制器下发单机有功功率指令值。
可选地，判断一次调频的有功功率指令值是否满足预设的分配条件；当一次调频的有功功率指令值满足预设的分配条件时，为单机功率控制器分配并下发单机有功功率指令值。
可选地，判断一次调频的有功功率指令值是否大于或等于预设的下限功率值；该下限功率值可根据实际情况进行设置，例如，可设置为20％PN。
可选地，当一次调频的有功功率指令值大于或等于预设的下限功率值时，判断光伏电站当前是否存在可提升功率值或可降低功率值，若存在可提升功率值或可降低功率值，则根据可提升功率值或可降低功率值，为光伏逆变器分配单机有功功率指令值。
可选地，根据可提升功率值或可降低功率值，为光伏逆变器分配单机有功功率指令值，包括：
当存在可提升功率值时，根据一次调频的有功功率指令值和可提升功率值，确定单机有功功率增量百分比；当存在可降低功率值时，根据一次调频的有功功率指令值和可降低功率值，确定单机有功功率增量百分比。
以及，根据该单机有功功率增量百分比确定单机有功功率指令值，并向光伏电站的每个单机功率控制器下发该单机有功功率指令值。
可选地，根据标杆机的实测功率值和非标杆机的实测功率值可计算得到可提升功率值，根据非标杆机的实测功率值和全场有功功率的上限值可计算得到可降低功率值。标杆机与非标杆机的含义将在后续部分详述，在此不再赘述。
图4示出了上述功率控制方法的原理示意图，图5示出了上述功率控制方法的一个展开流程图，下面以结合图4和图5对上述功率控制方法作介绍：
S501，获取光伏电站的并网点的实时频率。
如图4中的Measured f at PCC，其中f表示并网点的实时频率，PCC 表示并网点(Point of Common Coupling)。
图4中1/(1+sTm)表示的步骤为在一定时间段内提取在并网点处理测量到的(电网)实时频率，1/(1+sTm)是采样频率引起的延时等效为惯性环节，因此，根据采样频率引起的延时(例如，图4中的1/(1+sTm))，确定实时频率f。实时频率f的检测精度可设置为0.002Hz(赫兹)。
S502，判断并网点的实时频率是否超出频率死区范围(如图4中的 FrequecyDeadBand Setpoint)，若是，则执行S503，若否，则执行S501。
可选地，实时频率f的检测精度可设置为0.002Hz(赫兹)，频率死区范围可以设置为0～1 Hz可调，计算周期可设置为100ms(毫秒)。
S503，根据获取的至少两个实时频率，确定并网点的实时频率变化速率。
S504，根据实时频率变化速率和预设的虚拟阻尼系数，确定光伏电站的虚拟惯性有功增量值；根据实时频率与频率设定值的差值，以及预设的虚拟调频系数，确定光伏电站的虚拟阻尼有功增量值。
具体地，虚拟惯性有功增量值可通过如下表达式计算得出：
Figure GDA0002355335580000101
表达式(2)中，DeltP_Inetria为虚拟惯性有功增量值，KInertia为虚拟同步发电机的阻尼系数(简称“虚拟阻尼系数”)，df/dt为并网点的实时频率变化速率(即电网的实时频率变化速率)。
具体地，虚拟阻尼有功增量值可通过如下表达式计算得出：
DeltP_Droop＝-KDroop×(f-fN_Deadband) (3)
表达式(3)中，DeltP_Droop为虚拟阻尼有功增量值，KDroop为虚拟同步发电机有功调频系数(简称“虚拟调频系数”)，fN_Deadband为死区的边界频率(即频率设定值)。
具体地，当f的频率较低或发生频率降低时，fN_Deadband对应死区的低频边界频率，为fN-ΔfUFDeadband，当f的频率较高或发生频率升高时， fN_Deadband对应死区的过频边界频率，为fN+ΔfOFDeadband，其中，ΔfUFDeadband为低频死区值，ΔfOFDeadband为过频死区值，fN为电网的额定频率。在一个可选实施例中，额定频率fN值为50Hz。
S505，根据虚拟惯性有功增量值和虚拟阻尼有功增量值，确定光伏电站一次调频的有功功率指令值。
具体地，有功功率指令值DeltPcmd可通过如下表达式计算得出：
DeltPcmd＝DeltP_Inetria+DeltP_Droop (4)
表达式(4)中，DeltPcmd为一次调频的有功功率指令值(也即全场有功功率增值)。图4中的DeltP,pos为有功功率指令值DeltPcmd的上限值，DeltP,neg为有功功率指令值DeltPcmd的下限值，DeltP,pos和DeltP,neg 均可根据实际情况预先设置。例如，DeltP,pos可设置为10％P N ，对应地， DeltP,neg可设置为-10％P N 。
可选地，有功功率指令值DeltPcmd可为正值也可以为负值，当有功功率指令值DeltPcmd为正值时，可对各个光伏逆变器的功率进行增大调节，当有功功率指令值DeltPcmd为负值时，可对各个光伏逆变器的功率进行减小调节。
S506，判断一次调频的有功功率指令值是否大于或等于20％PN，若是，则执行S507，若否，则执行S501。
具体地，小于20％PN时不再进行调节，以防止因调频过程调节导致光伏电站脱网。
S507，判断是否存在可提升功率值或可降低功率值，若存在可提升功率值，则执行S508，若存在可降低功率值，则执行S509，否则执行S501。
具体地，可提升功率值可通过如下表达式计算得出：
Figure GDA0002355335580000111
具体地，可降低功率值可通过如下表达式计算得出：
Figure GDA0002355335580000112
表达式(5)和(6)中，UsefulDeltPowerPlus为可提升功率值，UsefulDeltPowerMinus为可降低功率值，ModelMachineMeasP[i]为第i台待调频光伏逆变器对应的标杆机的当前有功功率，MeasP[i]为第i台待调频光伏逆变器的当前有功功率，Pn为单机额定有功功率(即单个光伏逆变器的额定有功功率)，10％Pn为单机有功功率的上限值。其中，i的取值范围为[1，n]，其中，i和n均为整数且n＞1。
上述标杆机为预先选定的光伏逆变器组中的光伏逆变器，光伏逆变器组具体包括地理位置相似且相同容量的n+1个光伏逆变器，在该n+1个光伏逆变器中任意选取一个作为标杆机，其余n个光伏逆变器作为非标杆机 (即待调频的光伏逆变器)。其中，相似的地理位置可根据实际情况选取，对应地，n的具体数值可根据实际情况设定；预先选定的光伏逆变器组可以是多组。
若UsefulDeltPowerPlus大于0，则视为存在可提升功率值；若UsefulDeltPowerMinus大于0，则视为存在可降低功率值。
S508，根据有功功率指令值和可提升功率值，确定单机有功功率增量百分比，然后执行S510。
具体地，该单机有功功率增量百分比通过如下表达式计算得出：
Figure GDA0002355335580000121
表达式(7)中，δ％为单机有功功率增量百分比，其余参数的含义可参照前述相关内容。当实际计算出的δ％小于100％时，δ％的值取实际计算值，当实际计算出的δ％大于或等于100％时，δ％的值取1。
S509，根据有功功率指令值和可降低功率值，确定单机有功功率增量百分比。
具体地，该单机有功功率增量百分比可通过如下表达式计算得出：
Figure GDA0002355335580000122
表达式(7)和(8)中，δ％为单机有功功率增量百分比，其余参数的含义可参照前述相关内容。当实际计算出的δ％小于100％时，δ％的值取实际计算值，当实际计算出的δ％大于或等于100％时，δ％的值取1。当实际计算出的δ％大于-100％时，δ％的值取实际计算值，当实际计算出的δ％小于或等-100％时，δ％的值取-1。
S510，根据单机有功功率增量百分比计算单机有功功率指令值，并向光伏电站的每个单机功率控制器下该单机有功功率指令值。
具体地，当可提升功率值大于0时，单机有功功率指令值可通过如下表达式计算得出：
单机有功功率指令值＝(ModelMachineMeansP[i]-MeasP[i])×δ％ (9)
当可降低功率值大于0时，单机有功功率指令值可通过如下表达式计算得出：
单机有功功率指令值＝(MeansP[i]-10％Pn)×δ％ (10)
表达式(9)和表达式(10)中的各参数可参照前述相关内容。
S511，向光伏电站的每个单机功率控制器下发该单机有功功率指令值。
应用本申请实施例二，至少能够实现如下有益效果：
1)本申请实施例可根据电网的实时频率波动情况，确定光伏电站全场的虚拟惯性有功增量值和虚拟阻尼有功增量值，进而虚拟出同步发电机的对外特性中的惯性和阻尼控制特性，相当于将整个光伏电站等效成一个同步发电机，易于实现基于全场的功率协调控制，使全场的光伏逆变器动作具有一致性。
2)本申请实施例可根据虚拟惯性有功增量值和虚拟阻尼有功增量值，确定出一次调频功率指令值，进而基于同一个一次调频功率指令值对整个光伏电站的每个光伏逆变器进行功率同步调节，可实现基于虚拟惯性和虚拟下垂控制特性的全场功率调节，使全场的光伏逆变器动作具有一致性。
3)本申请实施例中，预设的有功功率分配策略为全场级的有功功率分配方案，通过该有功功率分配方案，可实现对全场中各单机的有功功率分配，基于该分配可使光伏电站全场协调动作，并可最大限度的挖掘单机的备用功率值。
4)在本申请实施例中，通过一次调频的有功功率指令值、标杆机以及非标杆机的实测功率值，可确定每台光伏逆变器的单机有功功率增量百分比，并基于该百分比等比例地调节待调频光伏逆变器的输出有功功率，实现全场分配有功，整个一次调频过程各个待调频光伏逆变器的一次调频动作具有一致性，整场控制速度快且精度高。
实施例三
对实施例二对应地，本申请实施例三提供了一种光伏电站的功率控制装置，如图6所示，该装置包括：数据采集模块111、功率确定模块112 和指令分配模块113。
其中，数据采集模块111用于获取电网15的实时频率。
功率确定模块112用于当数据采集模块111获取的电网15的实时频率波动达到预设条件时，确定光伏电站的虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值；根据虚拟惯性数值和虚拟阻尼控制特性数值，确定光伏电站一次调频的有功功率指令值。
指令分配模块113用于根据功率确定模块112确定的一次调频的有功功率指令值和预设的单机有功功率分配策略，向光伏电站的每个单机功率控制器12分配并下发单机有功功率指令值。
可选地，本申请实施例中的功率控制装置11集成设置在光伏电站的虚拟同步发电机中，具体地，可设置在升压站中。其中，是虚拟同步发电机为场级控制系统，通常以标准二次柜体的形式呈现。
本申请实施例提供的功率控制装置11还可用于测量并网点20的电压、电流、总功率值等，并对电压、电流、频率进行故障判断，电压、电流的故障判别时间可达到小于30ms(毫秒)，频率的故障判别时间可达到小于100ms；功率控制装置11上可设置两路485通信接口，还可设置一路以太网接口；功率控制装置11可支持8路快速开出量和10路快速开入量，还可支持最多32路普通开入量和最多32路普通开出量。
本申请实施例提供的功率控制装置11还可与监控系统电连接，监控系统中的采集设备用于采集功率控制装置11上传的数据，采集设备的数量不限，并可在程序运行时增加采集设备，运行参数可在运行时随时修改；监控系统的功能和界面可灵活更改。
本申请实施例三提供的功率控制装置11的具体原理以及可实现的有益效果，可参照本申请实施例二所示的功率控制方法，此处不再赘述。
实施例四
基于相同的发明构思，本申请实施例四提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现实施例二所示的功率控制方法。
计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、 CD-ROM、和磁光盘)、ROM、RAM、EEPROM、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
本申请实施例四提供的计算机可读存储介质的有益效果，与实施例二所示的功率控制方法相同，在此不再赘述。
实施例五
基于相同的发明构思，本申请实施例五提供了一种光伏电站的功率控制方法，该方法适用于前面所述的单机功率控制器，如图7所示，该方法包括：
S701，接收光伏电站的功率控制装置下发的单机有功功率指令值。
S702，根据单机有功功率指令值，对光伏电站中单机功率控制器对应的光伏逆变器的功率进行同步调节。
可选地，根据单机有功功率指令值，对光伏逆变器的初始有功功率输出值进行同步修正，得到修正后的有功功率输出值；将光伏逆变器的输出有功功率的数值，调整为该修正后的有功功率输出值。其中，光伏逆变器的初始有功功率输出值可以是上一时刻光伏逆变器的有功功率输出值。
在一个可选的实施方式中，当可提升功率值大于0时，可通过如下表达式对光伏逆变器的初始有功功率输出值进行修正：
PcmdPVi＝(ModelMachineMeansP[i]-MeasP[i])×δ％+Pwtcmdi (11)
表达式(11)中，PcmdPVi为第i台待调频光伏逆变器的修正后的有功功率输出值，ModelMachineMeasP[i]为第i台待调频光伏逆变器对应的标杆机的当前有功功率，MeasP[i]为第i台待调频光伏逆变器的当前有功功率，δ％为单机有功功率增量百分比，Pwtcmdi为第i台待调频光伏逆变器的初始有功功率输出值。其中，i的取值范围为[1，n]，其中，i和n均为整数且n＞1。
在另一个可选的实施方式中，当可降低功率值大于0时，可通过如下表达式对光伏逆变器的初始有功功率输出值进行调节：
PcmdPVi＝(MeansP[i]-10％Pn)×δ％+Pwtcmdi (12)
表达式12)中，PcmdPVi为第i台待调频光伏逆变器的修正后的有功功率输出值，MeasP[i]为第i台待调频光伏逆变器的当前有功功率，Pn为单机额定有功功率(即单个光伏逆变器的额定有功功率)，10％Pn为单机有功功率的上限值，Pwtcmdi为第i台待调频光伏逆变器的初始有功功率输出值。其中，i的取值范围为[1，n]，其中，i和n均为整数且n＞1。
进一步地，本申请实施例中的单机有功功率可设置为10％，控制精度可达到2％Pn；调节时间可设置为不大于1秒。
应用本申请实施例三，至少能够实现如下有益效果：
1)通过对各光伏逆变器的全场功率调节，可将各光伏逆变器协调整合为一个整体，使得整体的光伏电站对外表现出类似同步发电机的惯性和下垂控制特性，从而可通过一次调频有效抑制电网的短时扰动，有利于将电网的频率快速稳定在频率设定值附近，提升电网的稳定性和并网的适应性，提升光伏发电机组的渗透率。
2)本申请实施例中，基于全场级的有功功率分配方案分配的单机有功功率指令值，可实现对光伏电站全场逆变器的协调控制。
实施例六
基于相同的发明构思，本申请实施例六提供一种光伏电站的单机功率控制器，如图8所示，该单机功率控制器包括：虚拟惯性和阻尼模块121。
该虚拟惯性和阻尼模块121用于接收功率控制装置11下发的单机有功功率指令值，根据单机有功功率指令值，对单机功率控制器12对应的光伏逆变器的功率进行同步调节。该单机功率控制器12的更详细的工作原理，将在后续的功率控制方法中详细介绍，此处不再赘述。可选地，虚拟惯性和阻尼模块121用于接收功率控制装置11中的指令分配模块113下发的单机有功功率指令值。
可选地，上述虚拟惯性和阻尼模块121包括：功率修正单元1211和功率调节单元1212。
其中，功率修正单元1211用于根据功率控制装置11中指令分配模块 113下发的单机有功功率指令值，对光伏逆变器的初始有功功率输出值进行同步修正，得到修正后的有功功率输出值。
功率调节单元1212用于将光伏逆变器的输出有功功率的数值，调整为功率修正单元1211得到的修正后的有功功率输出值。
可选地，上述单机功率控制器12集成设置在光伏电站的单个光伏逆变器的主控制器中。
本申请实施例六提供的单机功率控制器的具体原理和有益效果，可参数本申请实施例五所示的功率控制方法，在此不再赘述。
实施例七
基于相同的发明构思，本申请实施例七提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，该至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行以实现实施例三所示的功率控制方法。
计算机可读介质包括但不限于任何类型的盘，包括软盘、硬盘、光盘、 CD-ROM、和磁光盘)、ROM、RAM、EEPROM、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，可读介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。
本申请实施例七提供的计算机可读存储介质的有益效果，与实施例五所示的功率控制方法相同，在此不再赘述。
本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。现有技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (14)

1.一种光伏电站的功率控制方法，其特征在于，包括：
获取所述光伏电站的并网点的实时频率；
当所述并网点的实时频率波动达到预设条件时，根据获取的至少两个所述实时频率，确定电网的实时频率变化速率；根据所述实时频率变化速率和预设的虚拟阻尼系数，确定所述光伏电站的虚拟惯性有功增量值，作为虚拟惯性数值；根据所述实时频率与频率设定值的差值，以及预设的虚拟调频系数，确定所述光伏电站的虚拟阻尼有功增量值，作为虚拟阻尼控制特性数值；
根据所述虚拟惯性数值和所述虚拟阻尼控制特性数值，确定所述光伏电站一次调频的有功功率指令值；
根据所述一次调频的有功功率指令值和预设的单机有功功率分配策略，向所述光伏电站的每个单机功率控制器分配并下发单机有功功率指令值，所述单机有功功率指令值用于各单机功率控制器对光伏逆变器的初始有功功率输出值进行同步修正，从而将光伏逆变器输出的有功功率的数值调整为修正后的有功功率输出值。
2.根据权利要求1所述的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述一次调频的有功功率指令值和预设的单机有功功率分配策略，向所述光伏电站的每个单机功率控制器分配并下发单机有功功率指令值，包括：
判断所述一次调频的有功功率指令值是否满足预设的分配条件；
当所述一次调频的有功功率指令值满足预设的分配条件时，为所述单机功率控制器分配并下发单机有功功率指令值。
3.根据权利要求2所述的功率控制方法，其特征在于，所述判断所述一次调频的有功功率指令值是否满足预设的分配条件，包括：
判断所述一次调频的有功功率指令值是否大于或等于预设的下限功率值；
所述当所述一次调频的有功功率指令值满足预设的分配条件时，为所述单机功率控制器分配并下发单机有功功率指令值，包括：
当所述一次调频的有功功率指令值大于或等于预设的下限功率值时，判断所述光伏电站当前是否存在可提升功率值或可降低功率值；
若存在可提升功率值或可降低功率值，则根据所述可提升功率值或所述可降低功率值，为所述光伏逆变器分配单机有功功率指令值。
4.根据权利要求3所述的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述可提升功率值或所述可降低功率值，为所述光伏逆变器分配单机有功功率指令值，包括：
当存在所述可提升功率值时，根据所述一次调频的有功功率指令值和所述可提升功率值，确定单机有功功率增量百分比；
当存在所述可降低功率值时，根据所述一次调频的有功功率指令值和所述可降低功率值，确定单机有功功率增量百分比；
根据所述单机有功功率增量百分比确定所述单机有功功率指令值，并向光伏电站的每个单机功率控制器下发该单机有功功率指令值。
5.一种光伏电站的功率控制装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于获取所述光伏电站的并网点的实时频率；
功率确定模块，用于当所述并网点的实时频率波动达到预设条件时，根据获取的至少两个所述实时频率，确定电网的实时频率变化速率；根据所述实时频率变化速率和预设的虚拟阻尼系数，确定所述光伏电站的虚拟惯性有功增量值，作为虚拟惯性数值；根据所述实时频率与频率设定值的差值，以及预设的虚拟调频系数，确定所述光伏电站的虚拟阻尼有功增量值，作为虚拟阻尼控制特性数值；根据所述虚拟惯性数值和所述虚拟阻尼控制特性数值，确定所述光伏电站一次调频的有功功率指令值；
指令分配模块，用于根据所述一次调频的有功功率指令值和预设的单机有功功率分配策略，向所述光伏电站的每个单机功率控制器分配并下发单机有功功率指令值，所述单机有功功率指令值用于各单机功率控制器对光伏逆变器的初始有功功率输出值进行同步修正，从而将光伏逆变器输出的有功功率的数值调整为修正后的有功功率输出值。
6.根据权利要求5所述的功率控制装置，其特征在于，其集成设置在所述光伏电站的虚拟同步发电机中。
7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集被执行以实现如权利要求1-4中任一项所述的功率控制方法的步骤。
8.一种光伏电站的功率控制方法，其特征在于，包括：
接收如权利要求5-6中任一项所述的光伏电站的功率控制装置下发的单机有功功率指令值；
根据所述单机有功功率指令值，对所述光伏电站中单机功率控制器对应的光伏逆变器的功率进行同步调节。
9.根据权利要求8所述的功率控制方法，其特征在于，所述根据所述单机有功功率指令值，对所述光伏电站中单机功率控制器对应的光伏逆变器的功率进行同步调节，包括：
根据所述单机有功功率指令值，对所述光伏逆变器的初始有功功率输出值进行同步修正，得到修正后的有功功率输出值；
将所述光伏逆变器的输出有功功率的数值，调整为所述修正后的有功功率输出值。
10.一种光伏电站的单机功率控制器，其特征在于，与如权利要求5-6中任一项所述的光伏电站的功率控制装置通信连接，所述单机功率控制器包括：
虚拟惯性和阻尼模块，用于接收所述功率控制装置下发的单机有功功率指令值，根据所述单机有功功率指令值，对所述单机功率控制器对应的光伏逆变器的功率进行同步调节。
11.根据权利要求10所述的功率控制器，其特征在于，所述虚拟惯性和阻尼模块包括：
功率修正单元，用于根据单机有功功率指令值，对光伏逆变器的初始有功功率输出值进行同步修正，得到修正后的有功功率输出值；
功率调节单元，用于将所述光伏逆变器的输出有功功率的数值，调整为所述修正后的有功功率输出值。
12.根据权利要求10或11所述的功率控制器，其特征在于，其集成设置在光伏电站的单个光伏逆变器的主控制器中。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集被执行以实现如权利要求8-9中任一项所述的功率控制方法的步骤。
14.一种光伏电站的功率控制系统，其特征在于，包括：如权利要求5-6中任一项所述的光伏电站的功率控制装置、以及如权利要求10-12中任一项所述的光伏电站的单机功率控制器；所述功率控制装置与所述功率控制器通信连接。
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