CN109755961B - 基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法 - Google Patents
基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109755961B CN109755961B CN201910073761.2A CN201910073761A CN109755961B CN 109755961 B CN109755961 B CN 109755961B CN 201910073761 A CN201910073761 A CN 201910073761A CN 109755961 B CN109755961 B CN 109755961B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- frequency modulation
- dead zone
- photovoltaic power
- power station
- frequency
- 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 33
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 6
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 4
- 230000003828 downregulation Effects 0.000 claims description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 4
- 230000003827 upregulation Effects 0.000 claims description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 10
- 230000036039 immunity Effects 0.000 abstract description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，光伏电站连接在电网上，该方法包括以下步骤：获取电网的特性参数，特性参数包括电网频率波动特性参数、传统发电机组的一次调频特性参数和电网设定频率；根据所述特性参数确定所述光伏电站的主动控制参数中的调频死区目标值、调频限幅和下垂特性参数，以使得光伏电站的调频与传统发电机组的一次调频在时间维度相继动作，在频率维度分段动作。本发明依据光伏电站接入电网的实际情况来对光伏电站的主动控制参数进行整定，利于充分发挥光伏电站的主动控制性能，提高光伏电站对电网秒级功率扰动的抗扰性，有助于电网大扰动后的快速恢复。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统控制技术领域，具体涉及一种基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法。
背景技术
以光伏为代表的新能源，具有无污染和可再生等特性，因此该新能源被越来越广泛的应用于发电领域。现有电网可采用并网型光伏发电系统，如图1所示，也即通过逆变器将光伏电站接入现有电网中，将光伏电站的发电功率输送到现有电网中，其中，由于电网上的电为交流电，而光伏电站产生的电为直流电，因此需通过逆变器将光伏电站产生的直流电转化为交流电后才能传输至电网中。但是光伏电站的发电具有间歇性、波动性等特点，随着其穿透功率的增加，会导致整体电力系统的频率特性发生逐渐恶化，不利于电网的安全稳定运行，使得电网面临较大的调频压力。从电网方面来看，当电网高比例接入新能源时，电网中的传统发电机组(火力发电机组、水力发电机组和燃气发电机组)调频极为困难，导致实际调频能力与电网需求不匹配，传统发电机组的频繁调节容易使机组加速疲劳积累，为了减少传统发电机组的调节频率，提高电网的稳定运行能力，需对现有的光伏电站本身进行秒级功率扰动主动控制。现有的光伏电站采用集中式或组串式逆变器，利用高性能信息通信技术、全局运行状态感知等技术，能够实现光伏电站秒级功率扰动的频率主动控制，但是现有主动控制参数是由生产厂家初始设定，没有考虑电网实际调频需求，不满足光伏电站所在电网对其频率主动控制方面的要求，不能充分发挥光伏电站的主动控制性能，使得光伏电站对电网秒级功率扰动的控制效果不佳，抗扰性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，依据光伏电站接入电网的实际情况来对光伏电站的主动控制参数进行整定，利于充分发挥光伏电站的主动控制性能，提高光伏电站对电网秒级功率扰动的抗扰性，减小传统发电机组的调节频率，释放传统发电机组的调频能力，有助于电网大扰动后的快速恢复。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
一种基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，光伏电站连接在电网上，该方法包括以下步骤：
1)获取所述电网的特性参数，所述特性参数包括电网频率波动特性参数、传统发电机组的一次调频特性参数和电网设定频率；
2)根据所述特性参数确定所述光伏电站的主动控制参数中的调频死区目标值、调频限幅和下垂特性参数，以使得光伏电站的调频与传统发电机组的一次调频在时间维度相继动作，在频率维度分段动作。
在其中一个实施方式中，所述步骤2)中调频死区目标值的确定方法为：根据电网的频率波动特性确定光伏电站的主动控制参数中的调频死区初始范围，根据传统发电机组的一次调频特性确定传统发电机组的一次调频死区值，并根据传统发电机组的一次调频死区值对所述调频死区初始范围进行差别处理而得到调频目标死区值。
在其中一个实施方式中，根据传统发电机组的一次调频死区值对所述调频死区初始范围进行差别处理而获得目标死区值的方法为：从所述调频死区初始范围中选择出与传统发电机组的一次调频死区值不同的调频死区值，并针对选择出的调频死区值进行电网暂态故障仿真计算校核，根据校核结果选出不会引发电网频率振荡的调频死区值作为调频目标死区值。
在其中一个实施方式中，下垂特性参数包括时间参数，所述步骤2)中下垂特性参数的确定方法为:根据传统发电机组的一次调频特性确定所述下垂特性参数，以使得光伏电站调频与传统发电机组一次调频在时间维度相继动作。
在其中一个实施方式中，所述时间参数包括延迟时间、响应时间和稳定时间。
在其中一个实施方式中，所述步骤2)中调频限幅是根据电网设定频率计算得出。
在其中一个实施方式中，所述调频限幅包括上调调频限幅和下调调频限幅。
在其中一个实施方式中，所述上调调频限幅不大于所述下调调频限幅。
本发明具有以下有益效果：本发明的基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，依据光伏电站接入电网的实际情况来对光伏电站的主动控制参数进行整定，使得整定后的光伏电站快速调频与传统发电机组一次调频在时间维度相继动作，在频率维度分段动作，使得光伏电站有效地参与电网一次调频，提升了电网在大扰动情况下系统频率的恢复特性；更加有效地发挥了光伏电站的主动控制性能，提高光伏电站对电网秒级功率扰动的抗扰性，提升了大规模光伏电站消纳电网的暂态稳定性，同时减小了传统发电机组的调节频率，释放传统发电机组的调频能力，有助于电网大扰动后的快速恢复，从而提升电网对新能源的消纳比例。
附图说明
图1是现有技术中并网型光伏发电系统的结构示意图；
图2是本发明的光伏电站秒级功率扰动主动控制快速调频参数示意图；
图3是本发明的光伏电站秒级功率扰动主动控制快速调频传递函数图；
图4是西北电网的光伏电站秒级功率扰动主动控制快速调频参数示意图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
本实施例公开了一种基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，光伏电站连接在电网上而形成并网型光伏发电系统，该方法包括以下步骤：
1)获取电网的特性参数，该特性参数包括电网频率波动特性参数、传统发电机组的一次调频特性参数和电网设定频率；
其中，传统发电机组包括火力发电机组、水力发电机组和燃气发电机组的一种或多种。
2)根据电网的特性参数确定光伏电站的主动控制参数中的调频死区目标值、调频限幅和下垂特性参数，以使得光伏电站的调频与传统发电机组的一次调频在时间维度相继动作，在频率维度分段动作。
在其中一个实施方式中，步骤2)中调频死区目标值的确定方法为：根据电网的频率波动特性确定光伏电站的主动控制参数中的调频死区初始范围，根据传统发电机组的一次调频特性确定传统发电机组的一次调频死区值，并根据传统发电机组的一次调频死区值对调频死区初始范围进行差别处理而得到调频目标死区值。通过差别处理可以使得光伏电站的主动控制参数中的目标死区值和传统发电机组的一次调频死区值不同，从而使得光伏电站的调频与传统发电机组的一次调频在频率维度可以分段动作。
进一步地，目标死区值大于传统发电机组的一次调频死区值，以提高光伏电站对较大的电网秒级功率扰动的抗扰性，通过光伏电站的调频可以更利于电网在大扰动情况下频率的快速恢复。
在其中一个实施方式中，根据传统发电机组的一次调频死区值对调频死区初始范围进行差别处理而获得目标死区值的方法为：从调频死区初始范围中选择出与传统发电机组的一次调频死区值(火力发电机组以及燃气发电机组的一次调频死区值为0.033Hz，水力发电机组的一次调频死区值为0.05Hz)不同的调频死区值，并针对选择出的调频死区值进行电网暂态故障仿真计算校核，根据校核结果选出不会引发电网频率振荡的调频死区值作为调频目标死区值，从而更好地保证光伏电站快速调频与传统发电机组的一次调频之间相互协调，不会出现电网频率振荡现象。
可以理解地，当针对某个调频死区值进行电网暂态故障仿真计算校核后，发现在该调频死区值条件下所引发的电网频率振荡很微小，也认为不会引发电网频率振荡。
通过上述差别处理可以使得光伏电站的调频死区目标值和发电机组的一次调频死区值不同，从而既可以实现电网频率小波动的快速调整，也可以释放传统发电机组一次调频能力，保证电网在大扰动情况下频率的快速恢复。
在其中一个实施方式中，下垂特性参数包括时间参数，步骤2)中下垂特性参数的确定方法为:根据传统发电机组的一次调频特性确定下垂特性参数，以使得光伏电站调频与传统发电机组一次调频在时间维度相继动作，也即使得光伏电站的下垂特性参数的时间参数和传统发电机组的一次调频的时间参数之间存在时间差，而不相互重叠，从而使两者在在时间维度相继动作。
进一步地，上述时间参数包括光伏电站调频的延迟时间、响应时间和稳定时间。
在其中一个实施方式中，步骤2)中调频限幅是根据电网设定频率计算得出，以保证光伏电站不会因为大频率波动而产生脱网现象。
在其中一个实施方式中，如图2所示，调频限幅包括上调调频限幅和下调调频限幅。其中，图2中横坐标表示频率，纵坐标表示光伏电站有功功率。
在其中一个实施方式中，上调调频限幅不大于下调调频限幅，以使得下调调频限幅的幅度较大，从而使得光伏电站在电网发生大扰动情况下，能够快速参与频率扰动控制，从而更利于电网在大扰动情况下频率的快速恢复，提高抗扰动能力。
图3为光伏电站秒级功率扰动主动控制快速调频传递函数图，图3中Pe是光伏电站输出有功功率；Freq是光伏电站并网点频率；Freq_ref是光伏电站并网点频率目标值；Pplant_ref是光伏电站自动发电控制有功功率设定值；Pord是光伏电站秒级功率扰动主动控制输出指令；DZ是光伏电站快速调频死区值；Ddn是光伏电站快速调频下调差率；Dup是光伏电站快速调频上调差率；Kp是光伏电站秒级功率扰动主动控制比例系数；Ki是光伏电站秒级功率扰动主动控制积分系数；Pmax和Pmin是光伏电站秒级功率扰动主动控制限幅值；Trp和Trf分别是有功功率和频率采集时间；Tlag为逆变器响应时间。
如图3所示，光伏电站秒级功率扰动主动控制快速调频传递函数的工作过程为：先计算出光伏电站并网点频率Freq和光伏电站并网点频率目标值Freq_ref的频率差，再判断该频率差是否超出调频死区值DZ，若超出调频死区值DZ，则计算出光伏电站快速调频上调差率Dup和下调差率Ddn，若在死区内，则不动作；然后根据上调差率Dup、下调差率Ddn和光伏电站自动发电控制有功功率设定值Pplant_ref计算出有功功率参考值，然后计算该有功功率参考值和光伏电站输出有功功率Pe的功率偏差，并经过PI(比例调节和积分调节)控制得到光伏电站秒级功率扰动主动控制限幅值Pmax和Pmin，并据此计算出光伏电站秒级功率扰动主动控制输出指令Pord(即功率)，最后根据Pord确定出光伏电站的最终输出功率。其中，该过程中的调频死区值DZ、光伏电站秒级功率扰动主动控制限幅值Pmax和Pmin、逆变器响应时间等均是由上述主动控制参数整定方法得到。
依据电网的实际的特性参数来对光伏电站的主动控制参数进行整定，优化了主动控制参数，从而优化了光伏电站秒级功率扰动主动控制快速调频传递函数，使得光伏电站能够更加有效地参与电网一次调频，提升电网在大扰动情况下系统频率的恢复特性。
下面以西北电网为例具体说明上述主动控制参数整定方法:
通过上述主动控制参数整定方法确定西北电网区域内的光伏电站的主动控制参数中的调频死区目标为±0.06Hz，调频限幅为10％Pn，调差率为2％。如图4所示，通过上述参数的设置，使得光伏电站与火电发电机组、水电发电机组的一次调频在频率维度阶段动作，也即光伏电站与传统发电机组的一次调频在频率维度阶段动作，使得光伏电站能够有效地参与电网一次调频，提升了电网在大扰动情况下系统频率的恢复特性。
本实施例的基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，依据光伏电站接入电网的实际情况来对光伏电站的主动控制参数进行整定，使得整定后，光伏电站快速调频与传统发电机组一次调频在时间维度相继动作，在频率维度分段动作，使得光伏电站有效地参与电网一次调频，提升电网在大扰动情况下系统频率的恢复特性；更加有效地发挥了光伏电站的主动控制性能，提高光伏电站对电网秒级功率扰动的抗扰性，提升大规模光伏电站消纳电网的暂态稳定性，同时减小传统发电机组的调节频率，释放传统发电机组的调频能力，有助于电网大扰动后的快速恢复，从而提升电网对新能源的消纳比例。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (6)
1.一种基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，所述光伏电站连接在电网上，其特征是，该方法包括以下步骤：
1）获取所述电网的特性参数，所述特性参数包括电网频率波动特性参数、传统发电机组的一次调频特性参数和电网设定频率；
2）根据所述特性参数确定所述光伏电站的主动控制参数中的调频死区目标值、调频限幅和下垂特性参数，以使得光伏电站的调频与传统发电机组的一次调频在时间维度相继动作，在频率维度分段动作；
其中，所述步骤2）中调频死区目标值的确定方法为：根据电网的频率波动特性确定光伏电站的主动控制参数中的调频死区初始范围，根据传统发电机组的一次调频特性确定传统发电机组的一次调频死区值，并根据传统发电机组的一次调频死区值对所述调频死区初始范围进行差别处理而得到调频目标死区值；
其中，根据传统发电机组的一次调频死区值对所述调频死区初始范围进行差别处理而获得目标死区值的方法为：从所述调频死区初始范围中选择出与传统发电机组的一次调频死区值不同的调频死区值，并针对选择出的调频死区值进行电网暂态故障仿真计算校核，根据校核结果选出不会引发电网频率振荡的调频死区值作为调频目标死区值。
2.如权利要求1所述的基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，其特征是，所述下垂特性参数包括时间参数，所述步骤2）中下垂特性参数的确定方法为:根据传统发电机组的一次调频特性确定所述下垂特性参数，以使得光伏电站调频与传统发电机组一次调频在时间维度相继动作。
3.如权利要求2所述的基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，其特征是，所述时间参数包括延迟时间、响应时间和稳定时间。
4.如权利要求1所述的基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，其特征是，所述步骤2）中调频限幅是根据电网设定频率计算得出。
5.如权利要求4所述的基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，其特征是，所述调频限幅包括上调调频限幅和下调调频限幅。
6.如权利要求5所述的基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法，其特征是，所述上调调频限幅不大于所述下调调频限幅。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910073761.2A CN109755961B (zh) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | 基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910073761.2A CN109755961B (zh) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | 基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109755961A CN109755961A (zh) | 2019-05-14 |
| CN109755961B true CN109755961B (zh) | 2022-03-04 |
Family
ID=66406266
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910073761.2A Active CN109755961B (zh) | 2019-01-25 | 2019-01-25 | 基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109755961B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110994644B (zh) * | 2019-12-04 | 2022-12-20 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种频率扰动下的逆变器有功电流优先分配方法及系统 |
| CN112039133B (zh) * | 2020-08-13 | 2023-09-01 | 中国电力科学研究院有限公司 | 一种用于对主动控制和agc进行协调控制的方法及系统 |
| CN112003333A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-27 | 西安热工研究院有限公司 | 一种提高光伏一次调频下垂控制性能的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108039740A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-15 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种光伏电站参与一次调频的控制系统及实现方法 |
| CN108054770A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-05-18 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 光伏发电厂及其一次调频控制方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10742055B2 (en) * | 2015-10-08 | 2020-08-11 | Con Edison Battery Storage, Llc | Renewable energy system with simultaneous ramp rate control and frequency regulation |
-
2019
- 2019-01-25 CN CN201910073761.2A patent/CN109755961B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108039740A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-05-15 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种光伏电站参与一次调频的控制系统及实现方法 |
| CN108054770A (zh) * | 2017-12-31 | 2018-05-18 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 光伏发电厂及其一次调频控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 大容量电池储能参与电网一次调频的优化控制策略研究;吴林林 等;《华北电力技术》;20170331(第3期);第33-37 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109755961A (zh) | 2019-05-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109755961B (zh) | 基于光伏电站秒级功率扰动的主动控制参数整定方法 | |
| CN106532744B (zh) | 一种基于自抗扰控制的光伏电站抑制电网低频振荡的方法 | |
| CN106611965B (zh) | 预防大规模风电频繁穿越的风电场协调控制方法及系统 | |
| CN104037792B (zh) | 一种用水电和储能平抑风光功率波动的控制方法 | |
| CN104536509B (zh) | 一种光伏组件电能输出控制方法 | |
| CN104882898A (zh) | 水力发电机组用一次调频方法 | |
| CN107482639B (zh) | 适用于电网中风电系统的动态无功设备无功功率优化方法 | |
| CN104333008B (zh) | 一种提高风电场电压合格率的无功电压控制方法 | |
| CN110417031B (zh) | 一种自动发电控制系统频率偏差系数分段整定方法 | |
| CN110098620B (zh) | 一种用于优化换流站电压的控制方法、装置及系统 | |
| CN104333326A (zh) | 一种光伏逆变器控制器外特性测试的试验方法 | |
| CN103457280A (zh) | 一种微电网平滑风力发电出力的方法 | |
| CN109149660B (zh) | 一种用于光伏发电系统的无功控制方法及系统 | |
| CN106374509B (zh) | 一种大规模光伏发电并网系统预防电压振荡的方法 | |
| CN111835021A (zh) | 抑制电网故障后功率摆动的储能群控方法、装置及系统 | |
| Ling et al. | An impedance reshaping control strategy to enhance adaptability to grid for grid-connected inverters | |
| CN112688311B (zh) | 一种只计及无功电流影响的短路电流计算方法 | |
| Fan et al. | Frequency Emergency Control Strategy Considering the Operation Speed of Frequency Regulation resources | |
| Wang et al. | A Review on Impedance Modeling of Grid-Connected Renewable Energy Generation System | |
| Sun et al. | Research on detection technology of islanding effect in the photovoltaic grid-connected power generation system | |
| Yang et al. | Research on the impacts of the inertia and droop control gains from a variable-speed wind turbine generator on the frequency response | |
| Mishan | Angular stability analysis of parallel connected grid-following pv inverters | |
| CN106410850A (zh) | 含两级式电压逆变器的并网光伏发电系统的控制方法 | |
| CN115940203B (zh) | 柔性直流输电与海上风电场协同调频方法及系统 | |
| CN111555354B (zh) | 一种自主可再生微电网系统的控制方法、装置及存储介质 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |