CN113067345B - 光伏交流系统的功率因数补偿方法、控制器及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏交流系统的功率因数补偿方法、控制器及系统，光伏交流系统中设置有无功补偿装置，获取光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值，当总无功值不大于最大无功补偿值时计算光伏交流系统的无功波动量，根据无功波动量的大小动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值使功率因数达标。本发明通过在光伏交流系统中设置无功补偿装置来实现快速无功补偿；通过将无功补偿装置与光伏子系统结合，保证在用电负荷消耗无功较多时，能够提供足够的无功补偿能力；本发明通过动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，实现对功率因数的实时调节，保证功率因数达标。
Description
技术领域
本发明涉及功率因数补偿技术领域，更具体的说，涉及一种光伏交流系统的功率因数补偿方法、控制器及系统。
背景技术
在光伏交流系统中，制氢系统、变压器、氢气压缩机等用电负荷会消耗无功，因此为提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，需要对光伏交流系统进行无功补偿。
目前，光伏交流系统主要采用光伏逆变器进行无功补偿。但是，由于光伏交流系统的用电负荷消耗无功较多，而光伏逆变器具备的无功补偿能力通常不足，因此导致整个光伏交流系统的功率因数较低。另外，光伏逆变器进行无功补偿时的速率较慢，而整个光伏交流系统的功率波动相对较快，由此进一步导致整个光伏交流系统的功率因数降低。
发明内容
有鉴于此，本发明公开一种光伏交流系统的功率因数补偿方法、控制器及系统，以实现对功率因数的实时调节，保证功率因数达标。
一种光伏交流系统的功率因数补偿方法，应用于光伏交流系统中的控制器，所述光伏交流系统中设置有无功补偿装置，所述功率因数补偿方法包括：
获取所述光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值；
当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，计算所述光伏交流系统的无功波动量；
根据所述无功波动量的大小，动态调节所述无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，以使功率因数达标。
可选的，所述根据所述无功波动量的大小，动态调节所述无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，以使功率因数达标，具体包括：
判断所述无功波动量是否大于无功波动限值；
如果是，则继续判断所述无功波动量是否大于第一最大无功补偿值，所述第一最大无功补偿值为所述无功补偿装置能够提供的最大无功补偿值；
如果是，则将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述第一最大无功补偿值，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述第一最大无功补偿值的差值。
可选的，还包括：
如果所述无功波动量不大于所述无功波动限值，则将所述光伏子系统的无功出力值调整为第二最大无功补偿值，并将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述总无功值与所述第二最大无功补偿值的差值；
其中，所述第二最大无功补偿值为所述光伏子系统能够提供的最大无功补偿值。
可选的，还包括：
如果所述无功波动量不大于所述第一最大无功补偿值，则将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述无功波动量，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述无功波动量的差值。
可选的，在所述将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述第一最大无功补偿值，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述第一最大无功补偿值的差值之后，还包括：
当所述无功波动量大于所述第一最大无功补偿值的次数超过次数阈值时，继续判断所述光伏子系统的当前有功功率值是否小于所述光伏子系统运行允许的最小有功功率限值。
可选的，还包括：
当所述总无功值大于所述最大无功补偿值时，判断所述光伏子系统的当前有功功率值是否小于所述光伏子系统运行允许的最小有功功率限值；
如果是，则继续判断用电负荷的当前有功功率值是否小于所述用电负荷运行允许的最小有功功率值，如果是，则控制光伏交流系统停机。
可选的，还包括：
当所述光伏子系统的当前有功功率值不小于所述光伏子系统运行允许的最小有功功率限值时，根据如下公式对所述光伏子系统的当前有功功率值进行调整，得到所述光伏子系统调整后的有功功率值；
P′_pv＝P_pv*(1-k1)；
式中，P′_pv表示所述光伏子系统调整后的有功功率值，P_pv表示所述光伏子系统的当前有功功率值，k1表示所述光伏子系统的有功调整系数。
可选的，还包括：
当所述用电负荷的当前有功功率值不小于所述所述用电负荷运行允许的最小有功功率值时，根据如下公式对所述用电负荷的当前有功功率值进行调整，得到所述用电负荷调整后的有功功率值；
P′_h＝P_h*(1-k2)；
式中，P′_h表示所述用电负荷调整后的有功功率值，P_h表示所述用电负荷的当前有功功率值，k2表示所述用电负荷的有功调整系数。
可选的，所述当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，计算所述光伏交流系统的无功波动量，具体包括：
当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，获取所述光伏交流系统的参考总无功值，所述参考总无功值为所述光伏交流系统在所述当前时刻的上一时刻需要补偿的总无功值；
将所述总无功值减去所述参考总无功值，计算所述光伏交流系统的所述无功波动量。
可选的，所述总无功值的获取过程包括：
获取所述光伏交流系统中当前公共连接点在所述当前时刻的有功功率、无功功率和功率因数；
当所述功率因数不小于功率因数阈值时，根据所述有功功率、所述无功功率和所述功率因数阈值，计算得到所述总无功值。
可选的，所述最大无功补偿值的获取过程包括：
获取所述无功补偿装置能够提供的最大无功补偿值，记为第一最大无功补偿值，以及所述光伏子系统能够提供的最大无功补偿值，记为第二最大无功补偿值；
将所述第一最大无功补偿值与所述第二最大无功补偿值相加，计算得到所述光伏交流系统能够提供的所述最大无功补偿值。
可选的，还包括：
当所述光伏交流系统的工作状态处于夜间不发电状态时，优先启动所述无功补偿装置进行无功补偿，当所述无功补偿装置的无功补偿能力不足时，再启动所述光伏子系统进行无功补偿。
一种光伏交流系统中的控制器，所述光伏交流系统中设置有无功补偿装置，所述控制器包括：
获取单元，用于获取所述光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值；
计算单元，用于当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，计算所述光伏交流系统的无功波动量；
无功出力调节单元，用于根据所述无功波动量的大小，动态调节所述无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，以使功率因数达标。
可选的，所述无功出力调节单元具体包括：
第一判断单元，用于判断所述无功波动量是否大于无功波动限值；
第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断为是的情况下，继续判断所述无功波动量是否大于第一最大无功补偿值，所述第一最大无功补偿值为所述无功补偿装置能够提供的最大无功补偿值；
第一调整单元，用于在所述第二判断单元判断为是的情况下，将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述第一最大无功补偿值，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述第一最大无功补偿值的差值。
可选的，还包括：
第二调整单元，用于在所述第一判断单元判断为否的情况下，将所述光伏子系统的无功出力值调整为第二最大无功补偿值，并将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述总无功值与所述第二最大无功补偿值的差值；
其中，所述第二最大无功补偿值为所述光伏子系统能够提供的最大无功补偿值。
可选的，还包括：
第三调整单元，用于在所述第二判断单元判断为否的情况下，将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述无功波动量，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述无功波动量的差值。
一种光伏交流系统，包括：智能电表、无功补偿装置、光伏子系统、用电负荷和上述所述的控制器；
所述控制器分别与所述智能电表、无功补偿装置、光伏子系统和用电负荷连接。
从上述的技术方案可知，本发明公开了一种光伏交流系统的功率因数补偿方法、控制器及系统，光伏交流系统中设置有无功补偿装置，获取光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值，当总无功值不大于最大无功补偿值时，计算光伏交流系统的无功波动量，根据无功波动量的大小，动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值使功率因数达标。本发明通过在光伏交流系统中设置无功补偿装置来实现快速无功补偿，以适应整个光伏交流系统功率波动快的情况；通过将无功补偿装置的无功补偿能力与光伏子系统的无功无偿能力结合，可以保证在用电负荷消耗无功较多时，能够提供足够的无功补偿能力，避免功率因数降低；由于本发明是根据无功波动量的大小动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，因此可以实现对功率因数的实时调节，保证功率因数达标。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据公开的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种光伏交流系统的功率因数补偿方法流程图；
图2为本发明实施例公开的一种根据无功波动量的大小动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，以使功率因数达标的方法流程图；
图3为本发明实施例公开的另一种光伏交流系统的功率因数补偿方法流程图；
图4为本发明实施例公开的一种光伏交流系统中控制器的结构示意图；
图5为本发明实施例公开的一种无功出力调节单元的结构示意图；
图6为本发明实施例公开的一种光伏交流系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例公开了一种光伏交流系统的功率因数补偿方法、控制器及系统，光伏交流系统中设置有无功补偿装置，获取光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值，当总无功值不大于最大无功补偿值时，计算光伏交流系统的无功波动量，根据无功波动量的大小，动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值使功率因数达标。本发明通过在光伏交流系统中设置无功补偿装置来实现快速无功补偿，以适应整个光伏交流系统功率波动快的情况；通过将无功补偿装置的无功补偿能力与光伏子系统的无功无偿能力结合，可以保证在用电负荷消耗无功较多时，能够提供足够的无功补偿能力，避免功率因数降低；由于本发明是根据无功波动量的大小动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，因此可以实现对功率因数的实时调节，保证功率因数达标。
参见图1，本发明实施例公开的一种光伏交流系统的功率因数补偿方法流程图，该方法应用于光伏交流系统中的控制器，所述光伏交流系统中设置有无功补偿装置，所述功率因数补偿方法包括：
步骤S101、获取光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值；
本实施例中，光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值Q_need的获取过程包括：
1)、获取光伏交流系统中当前公共连接点(Point of Common Coupling，PCC)在当前时刻的有功功率P、无功功率Q和功率因数η1；
2)、当功率因数η1不小于功率因数阈值η2时，根据有功功率P、无功功率Q和功率因数阈值η2，计算得到总无功值Q_need。
具体的，根据公式(1)计算得到总无功值Q_need，公式(1)如下：
P/sqrt(P*P–(Q-Q_need)*(Q-Q_need))＝η2 (1)；
在实际应用中，功率因数阈值η2的典型取值为0.95。
当功率因数η1不小于功率因数阈值η2时，会导致光伏交流系统的功率因数较低，造成电费较贵，此时，经过预设时间段(比如2s)，再次获取光伏交流系统中当前公共连接点的有功功率P、无功功率Q和功率因数η1，如此，反复，直至功率因数η1不小于功率因数阈值η2。
本实施例中，光伏交流系统在当前时刻能够提供的最大无功补偿值Q_s的获取过程包括：
1)、获取无功补偿装置能够提供的最大无功补偿值，记为第一最大无功补偿值Q_svg，以及光伏子系统能够提供的最大无功补偿值，记为第二最大无功补偿值Q_pv；
2)、将第一最大无功补偿值Q_svg与第二最大无功补偿值Q_pv相加，计算得到光伏交流系统能够提供的最大无功补偿值Q_s。
步骤S102、当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，计算所述光伏交流系统的无功波动量；
具体的，当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，获取所述光伏交流系统的参考总无功值，将所述总无功值减去所述参考总无功值，计算所述光伏交流系统的所述无功波动量，其中，所述参考总无功值为光伏交流系统在当前时刻的上一时刻需要补偿的总无功值。
无功波动量的计算公式如下：
Deta(Qneed)＝Q_need(k)–Q_need(k-1) (2)；
式中，Deta(Qneed)为无功波动量，Q_need(k)为光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值，Q_need(k-1)为光伏交流系统在当前时刻的上一时刻需要补偿的总无功值，也即参考总无功值。
步骤S103、根据无功波动量的大小，动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，以使功率因数达标。
其中，功率因数达标具体指的是功率因数的取值大于预设限值。
需要特别说明的是，光伏交流系统按照应用场景主要分为集中式场景和分布式场景。在集中式场景中，光伏作为发电电源存在，若电源的功率因数较低将会影响供电质量，不仅导致线损发热，存在较大安全隐患，而且供电效率较低。在分布式场景中，光伏作为用户侧的电源存在，由于用户的用电习惯并没有改变，因此对于用户与电网公共连接点来说，用户需要从电网获取的有功功率减少，无功功率不变或者增大，因此容易出现功率因数较低的情况；用户用电的功率因数低，意味着在供电传输中需要传输较多的无功，导致末端电压较低、线路发热严重、供电经济性较差等，因此供电公司规定用户PCC(Point of CommonCoupling，公共连接点)的功率因数必须大于预设限值，一旦低于预设限值会产生额外的力调电费，增加用户的用电成本。本发明根据无功波动量的大小，通过动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值使功率因数达标，解决因功率因数低带来的上述问题。
本实施例中，无功补偿装置优选动态无功补偿装置，从而可以快速响应动态无功补偿。
综上可知，本发明公开了一种光伏交流系统的功率因数补偿方法，光伏交流系统中设置有无功补偿装置，获取光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值，当总无功值不大于最大无功补偿值时，计算光伏交流系统的无功波动量，根据无功波动量的大小，动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值使功率因数达标。本发明通过在光伏交流系统中设置无功补偿装置来实现快速无功补偿，以适应整个光伏交流系统功率波动快的情况；通过将无功补偿装置的无功补偿能力与光伏子系统的无功无偿能力结合，可以保证在用电负荷消耗无功较多时，能够提供足够的无功补偿能力，避免功率因数降低；由于本发明是根据无功波动量的大小动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，因此可以实现对功率因数的实时调节，保证功率因数达标。
为进一步优化上述实施例，光伏交流系统的功率因数补偿方法还可以包括：
当光伏交流系统的工作状态处于夜间不发电状态时，优先启动无功补偿装置进行无功补偿，当无功补偿装置的无功补偿能力不足时，再启动光伏子系统进行无功补偿。
为进一步优化上述实施例，参见图2，本发明实施例公开的一种根据无功波动量的大小动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，以使功率因数达标的方法流程图，该方法包括：
步骤S201、判断无功波动量是否大于无功波动限值，如果是，则执行步骤S202；
其中，无功波动限值Q_bd的具体取值依据实际需要而定，本发明在此不做限定。
步骤S202、判断无功波动量是否大于第一最大无功补偿值，如果是，则执行步骤S203；
其中，第一最大无功补偿值Q_svg为无功补偿装置能够提供的最大无功补偿值。
步骤S203、将无功补偿装置的无功出力值调整为所述第一最大无功补偿值，并将光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与第一最大无功补偿值的差值。
本实施例中，当无功波动量Deta(Qneed)＞无功波动限值Q_bd，并且，无功波动量Deta(Qneed)＞第一最大无功补偿值Q_svg时，将无功补偿装置的无功出力值Q_svg_out1调整为第一最大无功补偿值Q_svg，即Q_svg_out1＝Q_svg，并将光伏子系统的无功出力值Q_pv_out1调整为光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值Q_need与第一最大无功补偿值Q_svg的差值，即Q_pv_out1＝Q_need-Q_svg。
为进一步优化图2所示实施例，当步骤S202判断为否时，在步骤S202之后，还包括：
步骤S204、将无功补偿装置的无功出力值调整为无功波动量，并将光伏子系统的无功出力值调整为总无功值与所述无功波动量的差值。
本实施例中，当无功波动量Deta(Qneed)＞无功波动限值Q_bd，并且，无功波动量Deta(Qneed)≤第一最大无功补偿值Q_svg时，将无功补偿装置的无功出力值Q_svg_out1调整为无功波动量Deta(Qneed)，即Q_svg_out1＝Deta(Qneed)，并将光伏子系统的无功出力值Q_pv_out1调整为光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值Q_need与无功波动量Deta(Qneed)的差值，即Q_pv_out1＝Q_need-Deta(Qneed)。
为进一步优化图2所示实施例，当步骤S201判断为否时，在步骤S201之后，还包括：
步骤S205、将光伏子系统的无功出力值调整为第二最大无功补偿值，并将无功补偿装置的无功出力值调整为所述总无功值与所述第二最大无功补偿值的差值；
其中，所述第二最大无功补偿值为光伏子系统能够提供的最大无功补偿值。
当无功波动量Deta(Qneed)≤无功波动限值Q_bd时，将光伏子系统的无功出力值Q_pv_out2调整为第二最大无功补偿值Q_pv，并将无功补偿装置的无功出力值Q_svg_out2调整为光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值Q_need与第二最大无功补偿值Q_pv的差值，即Q_svg_out2＝Q_need-Q_pv。
需要特别说明的是，本实施例中，当无功波动量Deta(Qneed)＞无功波动限值Q_bd时，将此时光伏子系统的无功出力值记为Q_pv_out1，将无功补偿装置的无功出力值记为Q_svg_out1；当无功波动量Deta(Qneed)≤无功波动限值Q_bd时，将此时光伏子系统的无功出力值记为Q_pv_out2，将无功补偿装置的无功出力值记为Q_svg_out2。
综上可知，本发明基于无功波动量，将无功分为波动和平稳两部分，充分利用无功补偿装置能够快速跟踪光伏交流系统的功率波动的特点，使无功补偿装置响应快速无功补偿；光伏子系统输出的无功用于补偿无功中波动较为平稳的分量。根据无功波动量的大小，通过动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，实现对功率因数的实时调节，保证功率因数达标。
图1所示实施例中，当光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值Q_need大于光伏交流系统在当前时刻能够提供的最大无功补偿值Q_s时，会考虑对光伏子系统和用电负荷限制有功功率，以使功率因数达标。
因此，为进一步优化上述实施例，参见图3，本发明实施例公开的另一种光伏交流系统的功率因数补偿方法流程图，该方法应用于光伏交流系统中的控制器，所述功率因数补偿方法包括：
步骤S301、获取光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值；
步骤S302、当所述总无功值大于所述最大无功补偿值时，判断所述光伏子系统的当前有功功率值是否小于所述光伏子系统运行允许的最小有功功率限值，如果是，则执行步骤S303；
步骤S303、判断用电负荷的当前有功功率值是否小于所述用电负荷运行允许的最小有功功率值，如果是，则执行步骤S304；
步骤S304、控制光伏交流系统停机。
本实施例中，当总无功值Q_need＞最大无功补偿值Q_s时，判断光伏子系统的当前有功功率值P_pv是否小于光伏子系统运行允许的最小有功功率限值P_pv_lower，若P_pv＜P_pv_lower，则继续判断用电负荷的当前有功功率值P_h是否小于用电负荷运行允许的最小有功功率值P_h_lower，若P_h＜P_h_lower，则说明光伏子系统和用电负荷均未正常运行，此时控制光伏交流系统停机。
需要特别说明的是，随着光伏、风电等新能源成本的持续降低，新能源制氢成为一种发展趋势。因此，当光伏交流系统处于制氢场景时，图3所示实施例中的用电负荷，优选制氢系统。
为进一步优化上述实施例，在步骤S302判断为否时，在步骤S302之后，还可以包括：
步骤S305、对光伏子系统的当前有功功率值进行调整，得到光伏子系统调整后的有功功率值。
根据如下公式对所述光伏子系统的当前有功功率值进行调整，得到所述光伏子系统调整后的有功功率值；
P′_pv＝P_pv*(1-k1) (3)；
式中，P′_pv表示所述光伏子系统调整后的有功功率值，P_pv表示所述光伏子系统的当前有功功率值，k1表示所述光伏子系统的有功调整系数，k1的取值范围优选0.05～0.5，k1的具体取值取决于PID(Proportion Integral Differential，比例、积分、微分)控制的输出。
为进一步优化上述实施例，在步骤S303判断为否时，在步骤S303之后，还可以包括：
步骤S306、对用电负荷的当前有功功率值进行调整，得到用电负荷调整后的有功功率值。
具体的，根据如下公式对用电负荷的当前有功功率值进行调整，得到用电负荷调整后的有功功率值；
P′_h＝P_h*(1-k2) (4)；
式中，P′_h表示所述用电负荷调整后的有功功率值，P_h表示所述用电负荷的当前有功功率值，k2表示所述用电负荷的有功调整系数，k2的取值范围优选0.05～0.5，k2的具体取值取决于PID控制的输出。
综上可知，本发明在光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值大于光伏交流系统能够提供的最大无功补偿值时，也即光伏交流系统的最大无功补偿值无法支撑其需要补偿的总无功值时，可以通过降低光伏子系统的有功功率以及用电负荷的有功功率，来保证功率因数达标。
在图2所示的实施例中，在步骤S203之后，还可以包括：
当无功波动量大于第一最大无功补偿值的次数超过次数阈值时，继续判断光伏子系统的当前有功功率值是否小于光伏子系统运行允许的最小有功功率限值。
也就是说，在步骤S203之后，当无功波动量大于第一最大无功补偿值的次数超过次数阈值时，继续执行图3中的步骤S302。
与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种光伏交流系统中的控制器。
参见图4，本发明实施例公开的一种光伏交流系统中控制器的结构示意图，光伏交流系统中设置有无功补偿装置，所述控制器包括：
获取单元401，用于获取所述光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值；
其中，总无功值和最大无功补偿值的具体获取过程请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。
计算单元402，用于当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，计算所述光伏交流系统的无功波动量；
具体的，当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，获取所述光伏交流系统的参考总无功值，将所述总无功值减去所述参考总无功值，计算所述光伏交流系统的所述无功波动量，其中，所述参考总无功值为光伏交流系统在当前时刻的上一时刻需要补偿的总无功值。
无功出力调节单元403，用于根据所述无功波动量的大小，动态调节所述无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，以使功率因数达标。
综上可知，本发明中光伏交流系统中设置有无功补偿装置，光伏交流系统中的控制器获取光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值，当总无功值不大于最大无功补偿值时，计算光伏交流系统的无功波动量，根据无功波动量的大小，动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值使功率因数达标。本发明通过在光伏交流系统中设置无功补偿装置来实现快速无功补偿，以适应整个光伏交流系统功率波动快的情况；通过将无功补偿装置的无功补偿能力与光伏子系统的无功无偿能力结合，可以保证在用电负荷消耗无功较多时，能够提供足够的无功补偿能力，避免功率因数降低；由于本发明是根据无功波动量的大小动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，因此可以实现对功率因数的实时调节，保证功率因数达标。
为进一步优化上述实施例，参见图5，本发明实施例公开的一种无功出力调节单元的结构示意图，无功出力调节单元具体包括：
第一判断单元501，用于判断无功波动量是否大于无功波动限值；
第二判断单元502，用于在所述第一判断单元501判断为是的情况下，继续判断所述无功波动量是否大于第一最大无功补偿值，所述第一最大无功补偿值为所述无功补偿装置能够提供的最大无功补偿值；
第一调整单元503，用于在所述第二判断单元502判断为是的情况下，将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述第一最大无功补偿值，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述第一最大无功补偿值的差值。
为进一步优化上述实施例，无功出力调节单元还可以包括：
第二调整单元504，用于在所述第一判断单元501判断为否的情况下，将所述光伏子系统的无功出力值调整为第二最大无功补偿值，并将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述总无功值与所述第二最大无功补偿值的差值；
其中，所述第二最大无功补偿值为所述光伏子系统能够提供的最大无功补偿值。
第三调整单元505，用于在所述第二判断单元502判断为否的情况下，将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述无功波动量，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述无功波动量的差值。
综上可知，本发明基于无功波动量，将无功分为波动和平稳两部分，充分利用无功补偿装置能够快速跟踪光伏交流系统的功率波动的特点，使无功补偿装置响应快速无功补偿；光伏子系统输出的无功用于补偿无功中波动较为平稳的分量。根据无功波动量的大小，通过动态调节无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，实现对功率因数的实时调节，保证功率因数达标。
为进一步优化上述实施例，控制器还可以包括：
第三判断单元，用于当所述总无功值大于所述最大无功补偿值时，判断所述光伏子系统的当前有功功率值是否小于所述光伏子系统运行允许的最小有功功率限值；
第四判断单元，用于在所述第三判断单元判断为是的情况下，判断用电负荷的当前有功功率值是否小于所述用电负荷运行允许的最小有功功率值，如果是，则控制光伏交流系统停机。
第四调整单元，用于在第三判断单元判断为否的情况下，根据如下公式对所述光伏子系统的当前有功功率值进行调整，得到所述光伏子系统调整后的有功功率值；
P′_pv＝P_pv*(1-k1)；
式中，P′_pv表示所述光伏子系统调整后的有功功率值，P_pv表示所述光伏子系统的当前有功功率值，k1表示所述光伏子系统的有功调整系数。第五调整单元，用于在所述第四判断单元判断为否的情况下，根据如下公式对所述用电负荷的当前有功功率值进行调整，得到所述用电负荷调整后的有功功率值；
P′_h＝P_h*(1-k2)；
式中，P′_h表示所述用电负荷调整后的有功功率值，P_h表示所述用电负荷的当前有功功率值，k2表示所述用电负荷的有功调整系数。
为进一步优化上述实施例，控制器还可以包括：
第五调整单元，用于当所述光伏交流系统的工作状态处于夜间不发电状态时，优先启动所述无功补偿装置进行无功补偿，当所述无功补偿装置的无功补偿能力不足时，再启动所述光伏子系统进行无功补偿。
需要特别说明的是，控制器中各组成部分的具体工作原理，请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。
参见图6，本发明还公开了一种光伏交流系统，包括：智能电表601、无功补偿装置602、光伏子系统603、用电负荷604和上述的控制器605；
所述控制器605分别与所述智能电表601、无功补偿装置602、光伏子系统603和用电负荷604连接；
所述用电负荷604包括：制氢系统6041和压缩机等辅助系统6042。
其中，光伏交流系统进行功率因数补偿的过程可参见上述实施例对应部分，此处不再赘述。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (15)
1.一种光伏交流系统的功率因数补偿方法，其特征在于，应用于光伏交流系统中的控制器，所述光伏交流系统中设置有无功补偿装置，所述功率因数补偿方法包括：
获取所述光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值；
当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，获取所述光伏交流系统的参考总无功值，将所述总无功值减去所述参考总无功值，计算所述光伏交流系统的无功波动量；其中，所述参考总无功值为光伏交流系统在当前时刻的上一时刻需要补偿的总无功值；
判断所述无功波动量是否大于无功波动限值；
如果是，则继续判断所述无功波动量是否大于第一最大无功补偿值，所述第一最大无功补偿值为所述无功补偿装置能够提供的最大无功补偿值；
如果是，则将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述第一最大无功补偿值，并将光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述第一最大无功补偿值的差值。
2.根据权利要求1所述的功率因数补偿方法，其特征在于，还包括：
如果所述无功波动量不大于所述无功波动限值，则将所述光伏子系统的无功出力值调整为第二最大无功补偿值，并将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述总无功值与所述第二最大无功补偿值的差值；
其中，所述第二最大无功补偿值为所述光伏子系统能够提供的最大无功补偿值。
3.根据权利要求1所述的功率因数补偿方法，其特征在于，还包括：
如果所述无功波动量不大于所述第一最大无功补偿值，则将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述无功波动量，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述无功波动量的差值。
4.根据权利要求1所述的功率因数补偿方法，其特征在于，在所述将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述第一最大无功补偿值，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述第一最大无功补偿值的差值之后，还包括：
当所述无功波动量大于所述第一最大无功补偿值的次数超过次数阈值时，继续判断所述光伏子系统的当前有功功率值是否小于所述光伏子系统运行允许的最小有功功率限值。
5.根据权利要求1所述的功率因数补偿方法，其特征在于，还包括：
当所述总无功值大于所述最大无功补偿值时，判断所述光伏子系统的当前有功功率值是否小于所述光伏子系统运行允许的最小有功功率限值；
如果是，则继续判断用电负荷的当前有功功率值是否小于所述用电负荷运行允许的最小有功功率值，如果是，则控制光伏交流系统停机。
6.根据权利要求5所述的功率因数补偿方法，其特征在于，还包括：
当所述光伏子系统的当前有功功率值不小于所述光伏子系统运行允许的最小有功功率限值时，根据如下公式对所述光伏子系统的当前有功功率值进行调整，得到所述光伏子系统调整后的有功功率值；
P′_pv＝P_pv*(1-k1)；
式中，P′_pv表示所述光伏子系统调整后的有功功率值，P_pv表示所述光伏子系统的当前有功功率值，k1表示所述光伏子系统的有功调整系数。
7.根据权利要求5所述的功率因数补偿方法，其特征在于，还包括：
当所述用电负荷的当前有功功率值不小于所述用电负荷运行允许的最小有功功率值时，根据如下公式对所述用电负荷的当前有功功率值进行调整，得到所述用电负荷调整后的有功功率值；
P′_h＝P_h*(1-k2)；
式中，P′_h表示所述用电负荷调整后的有功功率值，P_h表示所述用电负荷的当前有功功率值，k2表示所述用电负荷的有功调整系数。
8.根据权利要求1所述的功率因数补偿方法，其特征在于，所述当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，计算所述光伏交流系统的无功波动量，具体包括：
当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，获取所述光伏交流系统的参考总无功值，所述参考总无功值为所述光伏交流系统在所述当前时刻的上一时刻需要补偿的总无功值；
将所述总无功值减去所述参考总无功值，计算所述光伏交流系统的所述无功波动量。
9.根据权利要求1所述的功率因数补偿方法，其特征在于，所述总无功值的获取过程包括：
获取所述光伏交流系统中当前公共连接点在所述当前时刻的有功功率、无功功率和功率因数；
当所述功率因数不小于功率因数阈值时，根据所述有功功率、所述无功功率和所述功率因数阈值，计算得到所述总无功值。
10.根据权利要求1所述的功率因数补偿方法，其特征在于，所述最大无功补偿值的获取过程包括：
获取所述无功补偿装置能够提供的最大无功补偿值，记为第一最大无功补偿值，以及所述光伏子系统能够提供的最大无功补偿值，记为第二最大无功补偿值；
将所述第一最大无功补偿值与所述第二最大无功补偿值相加，计算得到所述光伏交流系统能够提供的所述最大无功补偿值。
11.根据权利要求1所述的功率因数补偿方法，其特征在于，还包括：
当所述光伏交流系统的工作状态处于夜间不发电状态时，优先启动所述无功补偿装置进行无功补偿，当所述无功补偿装置的无功补偿能力不足时，再启动所述光伏子系统进行无功补偿。
12.一种光伏交流系统中的控制器，其特征在于，所述光伏交流系统中设置有无功补偿装置，所述控制器包括：
获取单元，用于获取所述光伏交流系统在当前时刻需要补偿的总无功值以及能够提供的最大无功补偿值；
计算单元，用于当所述总无功值不大于所述最大无功补偿值时，获取所述光伏交流系统的参考总无功值，将所述总无功值减去所述参考总无功值，计算所述光伏交流系统的无功波动量；其中，所述参考总无功值为光伏交流系统在当前时刻的上一时刻需要补偿的总无功值；
无功出力调节单元，用于根据所述无功波动量的大小，动态调节所述无功补偿装置的无功出力值和光伏子系统的无功出力值，以使功率因数达标；
其中，所述无功出力调节单元具体包括：
第一判断单元，用于判断所述无功波动量是否大于无功波动限值；
第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断为是的情况下，继续判断所述无功波动量是否大于第一最大无功补偿值，所述第一最大无功补偿值为所述无功补偿装置能够提供的最大无功补偿值；
第一调整单元，用于在所述第二判断单元判断为是的情况下，将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述第一最大无功补偿值，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述第一最大无功补偿值的差值。
13.根据权利要求12所述的控制器，其特征在于，还包括：
第二调整单元，用于在所述第一判断单元判断为否的情况下，将所述光伏子系统的无功出力值调整为第二最大无功补偿值，并将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述总无功值与所述第二最大无功补偿值的差值；
其中，所述第二最大无功补偿值为所述光伏子系统能够提供的最大无功补偿值。
14.根据权利要求12所述的控制器，其特征在于，还包括：
第三调整单元，用于在所述第二判断单元判断为否的情况下，将所述无功补偿装置的无功出力值调整为所述无功波动量，并将所述光伏子系统的无功出力值调整为所述总无功值与所述无功波动量的差值。
15.一种光伏交流系统，其特征在于，包括：智能电表、无功补偿装置、光伏子系统、用电负荷和权利要求12～14任意一项所述的控制器；
所述控制器分别与所述智能电表、无功补偿装置、光伏子系统和用电负荷连接。
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