CN109995087B - 发电站的调频控制方法、装置及调频系统 - Google Patents

Abstract

一种发电站的调频控制方法、装置及调频系统，其中发电站的调频控制方法中，发电站的第一发电单元通过逆变器按照预设功率接入电网，包括：获取逆变器直流侧功率参数；当逆变器直流侧功率参数小于预设功率参数时，获取第一发电单元的目标功率参数，控制逆变器根据第一发电单元的目标功率参数进行功率输出，为保证逆变器使用安全，当获取并判断出逆变器直流侧功率参数小于预设功率参数时，获取第一发电单元的目标功率参数，该目标功率参数可以保证逆变器安全、稳定运行，继而控制逆变器根据目标功率参数进行功率输出，解决了现有光伏电站参与电网一次调频时，当光伏电站出力不足时，逆变器按照调度指令输出功率，导致逆变器发生故障的问题。

Description

发电站的调频控制方法、装置及调频系统

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及一种发电站的调频控制方法、装置及调频系统。

背景技术

随着新能源发电技术的发展和对现有电网稳定性要求的提高，采用新能源发电站并网并参与一次调频的方式来进一步提高电网频率抗干扰性的方式，越来越广泛，现有新能源发电站，例如光伏发电站，在其接入电网时，为提高电网的稳定性，会预留出一定比例的调频功率配合电网频率调度以满足电网需求，但是由于光照条件以及外界负载变化的不确定性等原因可能会导致电网的调频功率需求大于光伏阵列的预留功率，若不对光伏出力限制而一味满足电网出力指令要求，将拉低光伏逆变器直流端的直流支撑工作电压，导致逆变器发生停机等故障。

发明内容

因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有光伏电站参与电网一次调频时，当光伏电站出力不足时，逆变器按照调度指令出力，导致逆变器发生故障。

有鉴于此，根据第一方面，本发明实施例提供了一种发电站的调频控制方法，所述发电站的第一发电单元通过逆变器按照预设功率将发电站发出的直流电转换为交流电接入电网，为保证逆变器使用安全，逆变器的输入端需要满足预设的电压、电流或者功率等预设功率参数，当获取并判断出逆变器直流侧功率参数小于预设功率参数时，获取第一发电单元的目标功率参数，该目标功率参数可以保证逆变器安全、稳定运行，继而控制逆变器根据目标功率参数进行功率输出，解决了现有光伏电站参与电网一次调频时，当光伏电站出力不足时，逆变器按照调度指令输出功率，导致逆变器发生故障。

可选地，所述目标功率参数为所述第一发电单元的最大功率点的功率参数，通过获取所述第一发电单元的最大功率点的功率参数；控制所述逆变器根据所述最大功率点的功率参数进行功率输出，在保证逆变器正常稳定运行的同时最大限度的增加发电站的功率输出；或者所述发电站还包括第二发电单元，所述第一发电单元的目标功率参数为所述第二发电单元的当前功率参数，将第一发电单元的目标功率参数设置为第二发电单元的当前功率参数，当第二发电单元的当前功率参数大于第一发电单元的目标功率参数时，可以直接控制第一发电单元按照该功率参数输出功率，使得第一发电单元以最少的获取目标功率参数的时间进行功率输出，降低对电网功率冲击。

可选地，所述预设功率参数根据逆变器安全运行允许的最小直流电压设置，保证了逆变器工作的安全性与稳定性。

根据第二方面，本发明实施例提供了一种发电站的调频控制装置，所述发电站的第一发电单元通过逆变器按照预设功率接入电网，所述装置包括：当获取单元获取到逆变器直流侧功率参数后，通过判断单元判断逆变器直流侧功率参数是否小于预设功率参数；控制单元在当所述逆变器直流侧功率参数小于所述预设功率参数时执行获取所述第一发电单元的目标功率参数，控制所述逆变器根据所述目标功率参数进行功率输出的操作，该目标功率参数可以保证逆变器安全、稳定运行，解决了现有光伏电站参与电网一次调频时，当光伏电站出力不足时，逆变器按照调度指令输出功率，导致逆变器发生故障。

可选地，所述目标功率参数为所述第一发电单元的最大功率点的功率参数，通过控制所述逆变器根据所述最大功率点的功率参数进行功率输出，在保证逆变器正常稳定运行的同时最大限度的增加发电站的功率输出；或者所述发电站还包括第二发电单元，所述第一发电单元的目标功率参数为所述第二发电单元的当前功率参数，将第一发电单元的目标功率参数设置为第二发电单元的当前功率参数，当第二发电单元的当前功率参数大于第一发电单元的目标功率参数时，可以直接控制第一发电单元按照该功率参数输出功率，使得第一发电单元以最少的获取目标功率参数的时间进行功率输出，降低对电网功率冲击。

可选地，所述发电站为光伏发电站，和/或所述调频为一次调频。

根据第三方面，本发明实施例提供了一种发电站的调频系统，包括上述第二方面所述的发电站的调频控制装置以及功率检测单元；所述功率检测单元，与发电站的第一发电单元连接，用于检测所述逆变器直流侧功率参数，并将所述逆变器直流侧功率参数发送至所述调频控制装置，解决了现有光伏电站参与电网一次调频时，当光伏电站出力不足时，逆变器按照调度指令输出功率，导致逆变器发生故障。

根据第四方面，本发明实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第一方面所述发电站的调频控制方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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是本发明实施例1提供的一种发电站的调频控制方法的流程图；

图2是本发明实施例2提供的一种发电站的调频控制方法的流程图；

图3是本发明实施例3提供的一种发电站的调频控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下述实施例描述的发电站的调频控制方法可应用于包含发电单元与逆变器的发电站，发电单元通过逆变器按照预设功率接入电网，比如可以是发电单元按照固定功率接入电网，也可以是该发电站参与大电网调频，发电单元的输出功率根据电网的功率调度指令通过逆变器输出相应的功率，当由于发电站由于外界环境因素或者自身故障等原因，造成逆变器实际能输出的功率小于固定功率或者电网调度指令的需求，当逆变器一味输出超过其自身能力的功率时，均可能导致逆变器发生故障，当然也不限于其他可能导致逆变器发生类似故障的原因。

在本发明的一些实施例中，上述发电站为光伏发电站，上述调频控制方法是光伏电站参与电网一次调频的控制方法，详细描述如下述实施例：

实施例1

本发明实施例1提供一种发电站的调频控制方法，该发电站的第一发电单元通过逆变器按照预设功率接入电网，该第一发电单元可以为调频机组发电单元，通过该调频机组发电单元参与电网的一次调频，如图1所示，该方法具体包括以下步骤：

S11，获取逆变器直流侧功率参数。在本发明的一个具体实施例中，逆变器直流侧功率参数可以为逆变器直流侧的电流、电压或功率等参数。

S12，判断逆变器直流侧功率参数是否小于预设功率参数；当逆变器直流侧功率参数小于预设功率参数时，执行步骤S13；若否，返回步骤S11。在本发明的一个具体的实施例中，该预设功率参数优选为电压，该预设电压参数可以根据逆变器安全运行允许的最小直流电压设置，比如当逆变器输出端需要输出315V电压并网时，按照理论公式计算，需要发出并网315V电压时，需要的最小直流电压为并网电压的1.414倍，同时考虑到电气损耗。因此，当并网电压为315V时，需要最小直流电压为315*1.414＝445V，再加上其他损耗，可以将逆变器输入端的最小直流电压设置为460V，只要逆变器的输入端的电压值为460V范围中的任一值，即可以满足输出需求，故当检测到逆变器输入端的电压值低于460V时，执行步骤S13；当并网电压为480V时，按照上述计算方法，输入端的电压为700V以上范围的任一值即可；当并网电压为520V，逆变器输入端的电压为750V以上范围的任一值即可，上述范围的最小值不是固定的，具体还需要根据逆变器自身转换效率等其他影响因素确定，同时对于其他并网电压也可根据上述计算方法确定；但为了尽可能满足光伏电站参与电网一次调频的需求，预设电压优选设置为上述范围的最小值即可。

S13，获取第一发电单元的目标功率参数，控制逆变器根据第一发电单元的目标功率参数进行功率输出。在本发明的一个具体的实施例中，当逆变器直流侧电压是否小于预设电压时，获取调频机组发电单元的目标功率参数，该目标功率参数为调频机组发电单元根据实际环境可以发出的实际功率参数，比如可以是电压或功率，由于光伏阵列输出特征具有非线性特征，并且其输出受太阳能辐照度、环境温度和负载情况影响，在一定的太阳辐照度和环境温度下，光伏阵列可以工作在不同的输出电压，不同的电压可使得光伏阵列输出不同数值的功率，当逆变器的直流侧电压小于预设电压时，通过获取光伏阵列实际电压产生的功率进行输出，通过控制逆变器根据光伏阵列产生的实际功率进行功率转换并输出，解决了现有光伏电站参与电网一次调频时，当光伏电站出力不足时，逆变器按照调度指令输出功率，导致逆变器发生故障的问题。

虽然光伏阵列可以工作在不同的输出电压，但在某一输出电压下，会使得光伏阵列的输出功率才能达到最大值，这时光伏阵列的工作点就达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点，如果控制逆变器按照最大功率点的功率进行输出，可以在保证逆变器正常稳定运行的同时最大限度的增加光伏发电站的功率输出，最大限度满足电网需求，故在本发明的一些可选实施例中，上述步骤S13，包括：获取第一发电单元的最大功率点的功率参数，控制逆变器根据最大功率点的功率参数进行功率输出。

实施例2

本发明实施例2提供了一种发电站的调频控制方法，，在上述发电站结构的基础上，该发电站还包括第二发电单元，该第二发电单元为示范机组发电单元可用于实时以最大功率点的功率参数运行，其可以设置在第一发电单元的周围的一定范围内，使得第二发电单元运行的功率参数可作为第一发电单元的功率参数的参考值。如图2所示，该方法具体包括以下步骤：

S11’，获取逆变器直流侧功率参数。如上述实施例1中步骤S11所述，在此不再赘述

S12’，判断逆变器直流侧功率参数是否小于预设功率参数，当逆变器直流侧功率参数小于预设功率参数时，执行步骤S13’；若否，返回步骤S11’。如上述实施例1中步骤S12所述，在此不再赘述

S13’，获取第二发电单元的当前功率参数，将第二发电单元的当前功率参数作为第一发电单元的目标功率参数，控制逆变器根据第一发电单元的目标功率参数进行功率输出。在本发明的一个具体的实施例，由于第二发电单元可以实时以最大功率点的功率参数运行，当获取到示范机组发电单元的当前功率参数时，可以将示范机组的功率参数作为调频机组的目标功率参数，可以保证调频机组以最少的时间确定其最大功率点的功率参数并根据该功率参数向电网输出最大功率；为了提高使用示范机组发电单元的功率参数作为调频机组发电单元的调频参数使用时的准确性，在实际使用时，可以在实际现场运行中每2MW的光伏阵列中设置一个示范机组发电单元，其余三个为调频机组发电单元，示范机组发电单元的运行的功率参数可以只作为调频机组发电单元的参考值使用时，示范机组可以以一定运行功率参数接入电网，也可以接入电网，但为了提高光伏阵列发电利用率，减少能源损耗，优选示范机组以最大功率点参数入网，并将其最大功率点功率参数作为调频机组的限功率运行的参考值，同样为了提高光伏阵列电能的利用率，调频机组可以以示范机组最大功率的85％-90％接入电网，剩余10％-15％用于参与电网的一次调频；同时当逆变器直流侧的电压小于预设电压时，控制逆变器以示范机组的最大功率点的功率参数来输出调频机组的功率，以保证光伏阵列对电网的最大出力。

实施例3

本发明实施例3提供一种发电站的调频控制装置，该发电站的第一发电单元通过逆变器按照预设功率接入电网，所述装置包括：

获取单元31，用于获取逆变器直流侧功率参数；

判断单元32，用于判断逆变器直流侧功率参数是否小于预设功率参数；

控制单元33，用于当逆变器直流侧功率参数小于预设功率参数时，获取第一发电单元的目标功率参数，控制逆变器根据第一发电单元的目标功率参数进行功率输出。

本发明实施例提供的发电站的调频控制装置，当获取单元获取到逆变器直流侧功率参数后，通过判断单元判断逆变器直流侧功率参数是否小于预设功率参数；控制单元在当所述逆变器直流侧功率参数小于所述预设功率参数时执行获取所述第一发电单元的目标功率参数，控制所述逆变器根据所述目标功率参数进行功率输出的操作，该目标功率参数可以保证逆变器安全、稳定运行，解决了现有光伏电站参与电网一次调频时，当光伏电站出力不足时，逆变器按照调度指令输出功率，导致逆变器发生故障。

在本发明的一些可选实施例中，所述获取单元，包括：

第一获取单元，用于获取第一发电单元的最大功率点的功率参数；

第一控制单元，用于控制逆变器根据最大功率点的功率参数进行功率输出。

本发明实施例提供的发电站的调频控制装置，通过第一获取单元获取第一发电单元的最大功率点的功率参数，第一控制单元控制逆变器根据最大功率点的功率参数进行功率输出，在保证逆变器正常稳定运行的同时最大限度的增加发电站的功率输出。

在本发明的一些可选实施例中，发电站还包括第二发电单元，获取单元，包括：

第二获取单元，用于获取第二发电单元的当前功率参数；

第二控制单元，用于将第二发电单元的当前功率参数作为第一发电单元的目标功率参数。

本发明实施例提供的发电站的调频控制装置，将第一发电单元的目标功率参数设置为第二发电单元的当前功率参数，当第二发电单元的当前功率参数大于第一发电单元的目标功率参数时，可以直接控制第一发电单元按照该功率参数输出功率，使得第一发电单元以最少的获取目标功率参数的时间进行功率输出，降低对电网功率冲击。

在本发明的一些可选实施例中，第一发电单元为调频机组发电单元，第二发电单元为示范机组发电单元。

在本发明的一些可选实施例中，预设功率参数根据逆变器安全运行允许的最小直流电压设置。

在本发明的一些可选实施例中，发电站为光伏发电站，和/或调频为一次调频。

实施例4

本发明实施例提供的发电站的调频系统，该发电站的第一发电单元通过逆变器接入电网，包括：

功率检测单元，与第一发电单元连接，用于检测逆变器直流侧功率参数；该功率检测单元可以是功率参数传感器，优选为电压传感器，电压传感器的数量可以设置为多个，通过该电压传感器可以用于检测逆变器直流侧电压，也可以用于在检测到逆变器直流侧电压不满足预设电压时，检测光伏阵列在一定的太阳辐照度和环境温度下的输出电压，继而通过逆变器输出该输出电压对应的功率。

调频控制器，包括处理器和存储器，处理器与存储器通信连接，存储器存储有可被处理器执行的指令，以使处理器执行权利要求1或2所述的方法；其中，处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例1、2对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行服务器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例。

存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据信息处理装置的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述一个或者多个处理器执行时，执行如图1所示的方法。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，具体可参见如图1所示的实施例中的相关描述。

在本发明的一些可选实施例中，该系统还包括：第二发电单元，调频控制器还用于执行方法：获取第二发电单元的当前功率参数；将第二发电单元的所述当前功率参数作为第一发电单元的目标功率参数。具体如实施例2所述，在此不再赘述。

在本发明的一些可选实施例中，第一发电单元为调频机组发电单元，第二发电单元为示范机组发电单元。具体如实施例1与实施例2中所述，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种发电站的调频控制方法，所述发电站的第一发电单元通过逆变器按照预设功率接入电网，其特征在于，所述方法包括：

获取所述逆变器直流侧功率参数；

判断所述逆变器直流侧功率参数是否小于预设功率参数；

当所述逆变器直流侧功率参数小于所述预设功率参数时，获取所述第一发电单元的目标功率参数，控制所述逆变器根据所述目标功率参数进行功率输出，所述目标功率参数为所述第一发电单元根据实际环境发出的实际功率参数。

2.根据权利要求1所述的调频控制方法，其特征在于，所述目标功率参数为所述第一发电单元的最大功率点的功率参数；或者，

所述发电站还包括第二发电单元，所述第一发电单元的目标功率参数为所述第二发电单元的当前功率参数。

3.根据权利要求1所述的调频控制方法，其特征在于，所述预设功率参数根据逆变器安全运行允许的最小直流电压设置。

4.一种发电站的调频控制装置，所述发电站的第一发电单元通过逆变器按照预设功率接入电网，其特征在于，所述装置包括：

获取单元，用于获取所述逆变器直流侧功率参数；

判断单元，用于判断所述逆变器直流侧功率参数是否小于预设功率参数；

控制单元，用于当所述逆变器直流侧功率参数小于所述预设功率参数时，获取所述第一发电单元的目标功率参数，控制所述逆变器根据所述目标功率参数进行功率输出，所述目标功率参数为所述第一发电单元根据实际环境发出的实际功率参数。

5.根据权利要求4所述的调频控制装置，其特征在于，

所述目标功率参数为所述第一发电单元的最大功率点的功率参数；或者，

所述发电站还包括第二发电单元，所述第一发电单元的目标功率参数为所述第二发电单元的当前功率参数。

6.根据权利要求4或5所述的调频控制装置，其特征在于，所述发电站为光伏发电站，和/或所述调频为一次调频。

7.一种发电站的调频系统，其特征在于，包括如权利要求4-6中任一项所述的发电站的调频控制装置以及功率检测单元：

所述功率检测单元，与发电站的第一发电单元连接，用于检测所述逆变器直流侧功率参数，并将所述逆变器直流侧功率参数发送至所述调频控制装置。

8.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-3中任一项所述发电站的调频控制方法。

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