CN113162072B - 基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法。该方法在光伏发电有功‑频率和无功‑电压下垂控制的基础上，结合太阳辐照度和光伏电站运行特性，对有功‑频率和无功‑电压下垂控制设置随太阳辐照度和光伏电站运行特性变化的下垂系数，从而让光伏发电更加充分的参与到电力系统调频和调压中。本发明通过增大有功‑频率特性曲线和无功‑电压特性曲线在运行点附近的下垂系数,减小频率和电压偏差，提高电力系统的稳定性；通过增大有功或无功调节裕量较大的光伏电站的下垂系数，使裕量较大的光伏电站在调频和调压过程中承担更多任务，各光伏电站充分发挥调频和调压能力，提高光伏电站间协调控制的精度。

Description

基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法

技术领域

本申请涉及光伏发电参与调频和调压领域，具体地涉及一种基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法。

背景技术

光伏发电因储量丰富、成本效益高、清洁环保的优点近年来得到迅速发展，并网容量不断增加。但光伏发电系统作为静止元件，缺乏转动惯量，且一般处于最大功率跟踪模式，不参与系统调频；且光伏发电通过逆变器接入系统，不具备传统同步机的电压支撑能力，不参与电压调节。伴随大规模光伏电力的接入，常规发电机组在电力系统中的占比降低，电力系统惯性减小，一定程度上削弱了电力系统的调频能力及应对功率短缺与频率波动的能力。同时，由于光伏本身不参与并网点电压调节，需要在并网点设置无功补偿器，增加了运行和维护成本，同时没有充分利用光伏逆变器的无功容量。为减小电力系统安全运行的风险，要求光伏机组也要具备调频和调压能力。

现有技术中，较多使用的是给光伏发电增加有功-频率和无功-电压下垂特性，即以系统频率偏差和并网点电压偏差为输入，光伏逆变器自行调节其有功和无功输出，最终减小系统频率偏差和并网点电压偏差，属于有差调节。由于光伏发电通过逆变器并网，其参与调速和调压都是通过控制系统完成，不存在实质的调速和调压装置。因此光伏发电具有可变下垂系数的优点，而现有技术中的定下垂系数控制方法并没有充分发挥这个优势，在系统频率偏差或并网点电压偏差较小时，光伏逆变器增发或减发的有功、无功量较小，不能充分发挥光伏发电的调频和调压潜力，系统频率和并网点电压也均会存在较大偏差，有失稳风险。此外，由于各光伏电池所能输出的最大功率受光照条件的影响较大，受到天气特性和光伏运行特性等差异性影响，各光伏场站的有功和无功裕量也各有不同。常规采用的平均分配策略不能充分发挥不同发电能力光伏参与频率调节和电压调节的潜力。

因此，需要提供一种新型的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提出一种基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，能在考虑光伏电站运行特性和天气特性的情况下充分发挥各光伏电站参与频率调节和电压调节的潜力，并提高系统的稳定性和良好暂态响应。

为实现上述目的，本发明所采用的解决方案为：

一种基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其包括以下步骤：

步骤1：确定有功-频率控制基本模型和无功-电压控制基本模型，具体包括以下步骤：

步骤1-1：建立有功-频率下垂曲线的基本函数模型；

式中：P为光伏电站的有功出力；f为系统频率；f_ref为频率参考值；P₀为光伏电站在系统频率f等于频率参考值f_ref时的有功出力；e为自然对数；α₁为与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子；α₂为与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子；

步骤1-2：建立无功-电压下垂曲线的基本函数模型；

式中：Q为光伏电站的无功出力；U为并网点电压；U_ref为电压参考值；Q₀为光伏电站在并网点电压U等于电压参考值U_ref时的无功出力；β₁为与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子；β₂为与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子；

步骤1-3：将所述步骤1-1的有功-频率下垂曲线的基本函数模型对系统频率f求导数得到光伏电站的有功-频率下垂曲线的下垂系数K_p：

步骤1-4：将所述步骤1-2的无功-电压下垂曲线的基本函数模型对并网点电压U求导数得到光伏电站的无功-电压下垂曲线的下垂系数K_q：

步骤2：采集光伏电站的运行特性和太阳辐照度，根据所述光伏电站的运行特性和太阳辐照度，计算光伏电站的有功调节裕量ΔP^margin、光伏电站的有功调节速率ΔP^speed、光伏电站的无功调节裕量ΔQ^margin和光伏电站的无功调节速率ΔQ^speed；

步骤3：根据所述步骤2中获得的光伏电站的有功调节裕量ΔP^margin获得所述步骤1-1中与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子α₁；根据所述步骤2中获得的光伏电站的有功调节速率ΔP^speed获得所述步骤1-1中与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子α₂；根据所述与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子α₁、与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子α₂、系统频率f以及频率参考值f_ref，得到步骤1-3所述的光伏电站的有功-频率下垂曲线的下垂系数K_p；

步骤4：根据所述步骤2中获得的光伏电站的无功调节裕量ΔQ^margin获得所述步骤1-2中与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子β₁；根据所述步骤2中获得的光伏电站的无功调节速率ΔQ^speed获得所述步骤1-2中与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子β₂；根据所述与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子β₁、与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子β₂、并网点电压U以及电压参考值U_ref，得到步骤1-4所述的光伏电站的无功-电压下垂曲线的下垂系数K_q；

步骤5：检测系统频率f，根据AGC控制指令、频率参考值f_ref以及所述步骤3得到的有功-频率下垂曲线的下垂系数K_p获得光伏电站的有功参考值P_ref；检测并网点电压U，根据AVC控制指令、电压参考值U_ref以及所述步骤4得到的无功-电压下垂曲线的下垂系数K_q获得光伏电站的无功参考值Q_ref，输出获得的光伏电站的有功参考值P_ref和无功参考值Q_ref给光伏并网逆变器，完成调频和调压任务。

可优选的是，所述步骤3中获得的与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子为：

式中：α_1-j为第j个光伏电站与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数的调节因子；

为第j个光伏电站的有功调节裕量。

可优选的是，所述步骤3中获得的与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子为：

式中：α_2-j为第j个光伏电站与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数的调节因子；η_p为有功调节速率系数；

为第j个光伏电站的无功调节速率。

所述有功调节速率系数η_p为传统下垂控制下的最大下垂系数除以标准测试环境下的光伏电站的有功调节速率。

可优选的是，所述步骤4中获得的与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子为：

式中：β_1-j为第j个光伏电站与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数的调节因子；

为第j个光伏电站的无功调节裕量。

可优选的是，所述步骤4中获得的与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子为：

式中：β_2-j为第j个光伏电站与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数的调节因子；η_q为无功调节速率系数，

为第j个光伏电站的无功调节速率。

所述无功调节速率系数η_q为传统下垂控制下的最大下垂系数除以标准测试环境下的光伏电站的无功调节速率。

可优选的是，所述步骤5中的AGC控制指令设置为系统频率f等于频率参考值f_ref时的光伏电站的有功出力P₀，所述步骤5中获得的光伏电站的有功参考值P_ref为：

P_ref＝K_p(f_ref-f)+P₀

所述步骤5中的AVC控制指令设置为并网点电压U等于电压参考值U_ref时的光伏电站的无功出力Q₀，所述步骤5中获得的光伏电站的无功参考值Q_ref为：

Q_ref＝K_q(U_ref-U)+Q₀；

进一步，所述步骤2中光伏电站的有功调节裕量的具体步骤为：

步骤2-1：将所述步骤2中获取的太阳辐照度根据光伏电池的输出特性，得到光伏电站的最大有功出力：

式中：

为第j个光伏电站的最大有功出力；n为光伏电站个数；

步骤2-2：根据所述步骤2中获取的光伏电站的运行特性和步骤2-1中得到的各光伏电站的最大有功出力，得到各光伏电站的有功调节裕量：

式中：

为第j个光伏电站的有功调节裕量；-P_0j为第j个光伏电站在系统频率等于频率参考值时的有功出力；

所述步骤2中的光伏电站的有功调节速率为：

式中：

为第j个光伏电站的有功调节速率；S_j为第j个光伏电站的太阳辐照度；λ为光伏功率调节速率-太阳辐照度特性常数；ε_p-j为第j个光伏电站的与有功相关的光伏电池特性；

所述步骤2中的光伏电站的无功调节裕量为：

式中：

为第j个光伏电站的无功调节裕量；

为第j个光伏电站的逆变器总容量；Q_0j为第j个光伏电站的在并网点电压等于电压参考值时的无功出力；-P_0j为第j个光伏电站在系统频率等于频率参考值时的有功出力。

所述步骤2中的光伏电站的无功调节速率为：

式中：

为第j个光伏电站的无功调节速率；ε_q-j为第j个光伏电站的与无功相关的光伏电池特性；

为第j个光伏电站的有功调节速率。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

通过设置与光伏电站运行特性、太阳辐照度、系统频率和并网点电压相关的变下垂曲线的下垂系数，一方面在进行有功-频率和无功-电压控制时根据系统频率和并网点电压的偏差大小，调节下垂曲线的下垂系数，增大有功-频率特性曲线和无功-电压特性曲线在运行点附近的下垂曲线的下垂系数，在系统频率和并网点电压偏差较小时充分使用光伏发电的有功和无功裕量，进一步减小频率和电压偏差，提高了系统的动态稳定性；另一方面，综合考虑了各光伏电站的太阳辐照度和光伏电站运行特性的影响，根据一次调频和调压过程中各光伏电站在当前太阳辐照度下的有功调节裕量、有功调节速率、无功调节裕量和无功调节速率对其出力进行合理分配，使裕量较大的光伏电站承担更多的调频和调压任务，各光伏电站充分发挥调频和调压能力，提高控制精度。

附图说明

图1为本发明实施例的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法的控制框图；

图2为本发明实施例的有功-频率和无功-电压变下垂曲线的下垂系数控制流程图；

图3为本发明实施例中理想的有功-频率和无功-电压下垂特性曲线；

图4为发明本实施例中光伏电站有功-频率特性对比图；

图5为本发明实施例中光伏电站无功-电压特性对比图；

图6为本发明实施例中系统频率响应对比图；

图7为本发明实施例中光伏电站并网点电压响应对比图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

本发明实施例提供了一种基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，具体步骤包括：

步骤1：确定有功-频率控制基本模型和无功-电压控制基本模型，为充分发挥光伏发电参与系统调频和调压的潜力，在系统频率偏差或光伏并网点偏差较小时，尽可能多使用光伏发电的有功和无功裕量，进一步减小频率和电压偏差，即要求在正常运行点附近的下垂系数较大；与此同时，为充分发挥调节裕量较大的光伏发电快速调节潜力，在参与系统调频和调压的过程中，调节裕量较大的光伏场站应承担更多的调节任务，即要求调节裕量较大的场站下垂系数较大；如图1所示，本发明的控制方法框图中包含有功-频率控制基本模型A和无功-电压控制基本模型B，具体包括以下步骤：

步骤1-1：建立P-f(有功-频率)下垂曲线的基本函数模型；

式中：P为光伏电站的有功出力；f为系统频率；f_ref为频率参考值；P₀为光伏电站在系统频率f等于频率参考值f_ref时的有功出力；e为自然对数；α₁为与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子；α₂为与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子；

步骤1-2：建立Q-U(无功-电压)下垂曲线的基本函数模型；

式中：Q为光伏电站的无功出力；U为并网点电压；U_ref为电压参考值；Q₀为光伏电站在并网点电压U等于电压参考值U_ref时的无功出力；β₁为与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子；β₂为与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子；

步骤1-3：将步骤1-1的式(1)对系统频率f求导数得到光伏电站的有功-频率下垂曲线的下垂系数K_p：

式中：K_p(α₁,α₂,f)为光伏电站的有功-频率下垂曲线的下垂系数；

步骤1-4：将步骤1-2的式(2)对并网点电压U求导数得到光伏电站的无功-电压下垂曲线的下垂系数K_q：

式中：K_q(β₁,β₂,U)为光伏电站的无功-电压下垂曲线的下垂系数；

步骤2：采集光伏电站的运行特性和太阳辐照度，根据采集的光伏电站的运行特性和太阳辐照度，计算光伏电站的有功调节裕量ΔP^margin、光伏电站的有功调节速率ΔP^speed、光伏电站的无功调节裕量ΔQ^margin和光伏电站的无功调节速率ΔQ^speed，光伏电站的运行特性包含：光伏功率调节速率-太阳辐照度特性常数、光伏电站的与有功相关的光伏电池特性、光伏电站的与无功相关的光伏电池特性、光伏电站的逆变器总容量；

步骤2-1：将采集的太阳辐照度根据光伏电池的输出特性，得到光伏电站的最大有功出力：

步骤2-2：根据步骤2-1中的式(5)，得到各光伏电站的最大有功出力：

式中：

为第j个光伏电站的最大有功出力；n为光伏电站个数；

步骤2-3：根据采集的光伏电站的运行特性和步骤2-2中的式(6)得到各光伏电站的有功调节裕量：

式中：

为第j个光伏电站的有功调节裕量；-P_0j为第j个光伏电站在系统频率等于频率参考值时的有功出力；

进一步，计算步骤2中的光伏电站的有功调节速率：

式中：

为第j个光伏电站的有功调节速率；S_j为第j个光伏电站的太阳辐照度；λ为光伏功率调节速率-太阳辐照度特性常数；ε_p-j为第j个光伏电站的光伏电池特性；

进一步，计算步骤2中的光伏电站的无功调节裕量：

式中：

为第j个光伏电站的无功调节裕量；

为第j个光伏电站的逆变器总容量；Q_0j为第j个光伏电站的在并网点电压等于电压参考值时的无功出力；-P_0j为第j个光伏电站在系统频率等于频率参考值时的有功出力。

更进一步，计算步骤2中的光伏电站的无功调节速率为：

式中：

为第j个光伏电站的无功调节速率；ε_q-j为第j个光伏电站的与无功相关的光伏电池特性；

为第j个光伏电站的有功调节速率。

步骤3：根据步骤2中获得的光伏电站的有功调节裕量计算与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数的调节因子；根据步骤1中式(1)可知，当系统频率取最小值时，频率偏差最大，此时光伏电站的有功出力为

将

带入式(1)并结合式(7)可得与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子为：

根据传统下垂控制下的最大下垂系数除以标准测试环境下的光伏电站的有功调节速率获得有功调节速度系数η_p；

进而可得到当前天气状况下的有功-频率下垂曲线的下垂系数K_p的最大值K_{p_max}：

当系统频率等于频率参考值时，式(3)可以写作

此时结合式(11)-(12)，可以得到与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子为：

步骤4：根据步骤2中获得的光伏电站的无功调节裕量计算与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数的调节因子；根据步骤1中式(2)可知，当并网点电压取最小值时，电压偏差最大，此时光伏电站的无功出力为

将

带入式(2)并结合式(9)可得与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子为：

根据传统下垂控制下的最大下垂系数除以标准测试环境下的光伏电站的无功调节速率获得无功调节速度系数η_q；

进而可得到当前天气状况下的无功-电压下垂曲线的下垂系数K_q的最大值K_{q_max}：

当并网点电压等于电压参考值时，式(4)写作

此时结合式(14)-(15)，可得到与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子：

将式(11)、(13)、(14)、(16)确定的下垂曲线的下垂系数调节因子，分别带入式(3)、(4)得到有功-频率下垂曲线的下垂系数K_p和无功-电压下垂曲线的下垂系数K_q。

进一步，确定有功-频率下垂控制依据公式(17)和无功-电压下垂控制依据公式(18)

ΔP＝K_p(f_ref-f) (17)

ΔQ＝K_q(U_ref-U)。 (18)

步骤5：检测系统频率f，根据AGC控制指令以及步骤4确定的有功-频率下垂控制依据公式(17)获得光伏电站的有功参考值P_ref，AGC控制指令设置为系统频率f等于频率参考值f_ref时的光伏电站的有功出力P₀；检测并网点电压U，根据AVC控制指令以及步骤4确定的无功-电压下垂控制依据公式(18)获得光伏电站的无功参考值Q_ref，AVC控制指令设置为并网点电压U等于电压参考值U_ref时的光伏电站的无功出力Q₀，输出光伏电站的有功参考值和无功参考值给光伏并网逆变器，完成调频和调压任务。

P_ref＝K_p(f_ref-f)+P₀ (19)

Q_ref＝K_q(U_ref-U)+Q₀。 (20)

图3为本发明理想的有功-频率和无功-电压下垂曲线。有功-频率和无功-电压的下垂曲线的下垂系数在运行点附近较大，充分使用光伏电站的有功和无功裕量，减小系统频率和并网点电压偏差。且裕量较大的光伏电站的有功-频率和无功-电压的下垂系数较大，承担更多的调频和调压任务，充分发挥光伏电站的调频和调压能力。

提供一具体实施例，说明采用本发明的方法得到各光伏场站的功率曲线，实现协调控制效果的过程。

步骤1：本实施例的光伏并网系统中共有1个火电厂和2个光伏电站，按照图2所示的控制流程，首先建立以上有功-频率、无功-电压下垂曲线的基本函数模型。

步骤2：获取两个光伏电站的太阳辐照度和运行特性：C、D两个光伏电站处太阳辐照度均为1000W/m²，温度均为25℃。因此可得到2个光伏电站的最大输出有功功率为P^max＝[300 300](MW)，当前有功出力值为P＝[200 140](MW)，即频率波动前的有功出力P₀,无功出力值为Q＝[60 40](MVar)，即电压波动前的无功出力Q₀,两光伏电站经变压器并网的并网点电压参考值均为330kV，频率参考值为50Hz。

步骤3：设两光伏电站逆变器参数相同，两光伏电站的有功调节速率与太阳辐照度成正比：ΔP^speed＝[60 60](MW/s)。计算两光伏电站在当前天气特性下的有功调节裕量为ΔP^margin＝[100 160](MW)。根据以上计算方式，可得α₁＝[200 320]，α₂＝[4 2.5]，则两光伏电站的有功-频率下垂曲线的基本函数为：

两光伏电站有功-频率特性对比图如图4所示。在传统下垂控制下其下垂系数均为常数值，而在本发明的变下垂系数控制中，有功-频率特性曲线在运行点附近的下垂系数较大，充分利用了光伏发电的有功裕量。而光伏电站C的有功调节裕量较小，光伏电站D的有功调节裕量较大，因此光伏电站C的下垂系数小于光伏电站D，充分发挥了光伏电站D的调频能力。

步骤4：设两光伏电站逆变器参数相同，两光伏电站的无功调节速率与有功调节速率成正比：ΔQ^speed＝[80 80](MVar/s)。计算两光伏电站在当前太阳辐照度下的无功调节裕量为ΔQ^margin＝[163.6 225.3](MVar)。根据以上计算方式，可得β₁＝[327.2 450.6]，β₂＝[0.4 0.25]，则两光伏电站的无功-电压下垂曲线的基本函数为：

两光伏电站无功-电压特性对比图如图5所示，在传统下垂控制下其下垂系数均为常数值，而在本发明的变下垂系数控制中，无功-电压特性曲线在运行点附近的下垂系数较大，充分利用了光伏发电的无功裕量。而光伏电站C的无功调节裕量较小，光伏电站D的无功调节裕量较大，因此光伏电站C的下垂曲线的下垂系数小于光伏电站D，充分发挥了光伏电站D的调压能力。

步骤5：检测系统频率和并网点电压，结合AGC和AVC的控制指令及下垂系数，输出光伏并网逆变器的有功无功参考值。系统频率响应对比图和光伏电站并网点电压响应对比图分别如图6和图7所示，由图6系统频率响应图可知，当采用传统下垂控制时，减去负荷后系统频率发生波动，上升了50.04Hz；当采用本发明的变下垂系数控制时，在相同扰动下，系统频率仅增加到50.02Hz。与传统下垂控制相比，本发明的变下垂系数控制降低了系统频率偏差，提高了系统的稳定性。由图7光伏电站并网点电压响应图可知，当采用传统下垂控制时，增加负荷后并网点电压下降到323kV左右；当采用本发明的变下垂系数控制时，在相同扰动下，并网点电压保持在330kV左右。与传统下垂控制相比，本发明的变下垂系数控制降低了并网点电压偏差，提高了系统的稳定性。

与传统下垂控制相比，本发明提出的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法进一步减小了频率和电压偏差，提高了系统的动态稳定性，同时充分发挥光伏电站调频和调压能力，使裕量较大的光伏场站承担更多的调频和调压任务，提高了控制精度。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1：确定有功-频率控制基本模型和无功-电压控制基本模型，具体包括以下步骤：

步骤1-1：建立有功-频率下垂曲线的基本函数模型；

式中：P为光伏电站的有功出力；f为系统频率；f_ref为频率参考值；P₀为光伏电站在系统频率f等于频率参考值f_ref时的有功出力；e为自然对数；α₁为与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子；α₂为与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子；

步骤1-2：建立无功-电压下垂曲线的基本函数模型；

式中：Q为光伏电站的无功出力；U为并网点电压；U_ref为电压参考值；Q₀为光伏电站在并网点电压U等于电压参考值U_ref时的无功出力；β₁为与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子；β₂为与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子；

步骤1-3：将所述步骤1-1的有功-频率下垂曲线的基本函数模型对系统频率f求导数得到光伏电站的有功-频率下垂曲线的下垂系数K_p：

步骤1-4：将所述步骤1-2的无功-电压下垂曲线的基本函数模型对并网点电压U求导数得到光伏电站的无功-电压下垂曲线的下垂系数K_q：

步骤2：采集光伏电站的运行特性和太阳辐照度，根据所述光伏电站的运行特性和太阳辐照度，计算光伏电站的有功调节裕量ΔP^margin、光伏电站的有功调节速率ΔP^speed、光伏电站的无功调节裕量ΔQ^margin和光伏电站的无功调节速率ΔQ^speed；

步骤3：根据所述步骤2中获得的光伏电站的有功调节裕量ΔP^margin获得所述步骤1-1中与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子α₁；根据所述步骤2中获得的光伏电站的有功调节速率ΔP^speed获得所述步骤1-1中与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子α₂；根据所述与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子α₁、与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子α₂、系统频率f以及频率参考值f_ref，得到步骤1-3所述的光伏电站的有功-频率下垂曲线的下垂系数K_p；

步骤4：根据所述步骤2中获得的光伏电站的无功调节裕量ΔQ^margin获得所述步骤1-2中与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子β₁；根据所述步骤2中获得的光伏电站的无功调节速率ΔQ^speed获得所述步骤1-2中与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子β₂；根据所述与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子β₁与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子β₂、并网点电压U以及电压参考值U_ref，得到步骤1-4所述的光伏电站的无功-电压下垂曲线的下垂系数K_q；

步骤5：检测系统频率f，根据AGC控制指令、频率参考值f_ref以及所述步骤3得到的有功-频率下垂曲线的下垂系数K_p获得光伏电站的有功参考值P_ref；检测并网点电压U，根据AVC控制指令、电压参考值U_ref以及所述步骤4得到的无功-电压下垂曲线的下垂系数K_q获得光伏电站的无功参考值Q_ref，输出获得的光伏电站的有功参考值P_ref和无功参考值Q_ref给光伏并网逆变器，完成调频和调压任务。

2.根据权利要求1所述的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其特征在于，所述步骤3中获得的与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子为：

式中：α_1-j为第j个光伏电站与光伏电站的有功调节裕量有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子；

为第j个光伏电站的有功调节裕量。

3.根据权利要求2所述的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其特征在于，所述步骤3中获得的与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子为：

式中：α_2-j为第j个光伏电站与光伏电站的有功调节速率有关的有功-频率下垂曲线的下垂系数调节因子；η_p为有功调节速率系数；

为第j个光伏电站的有功调节速率；

所述有功调节速率系数η_p为传统下垂控制下的最大下垂系数除以标准测试环境下的光伏电站的有功调节速率。

4.根据权利要求1所述的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其特征在于，所述步骤4中获得的与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子为：

式中：β_1-j为第j个光伏电站与光伏电站的无功调节裕量有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子；

为第j个光伏电站的无功调节裕量。

5.根据权利要求4所述的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其特征在于，所述步骤4中获得的与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子为：

式中：β_2-j为第j个光伏电站与光伏电站的无功调节速率有关的无功-电压下垂曲线的下垂系数调节因子；η_q为无功调节速率系数；

为第j个光伏电站的无功调节速率；

所述无功调节速率系数η_q为传统下垂控制下的最大下垂系数除以标准测试环境下的光伏电站的无功调节速率。

6.根据权利要求1所述的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其特征在于，所述步骤5中的AGC控制指令设置为系统频率f等于频率参考值f_ref时的光伏电站的有功出力P₀，所述步骤5中获得的光伏电站的有功参考值P_ref为：

P_ref＝K_p(f_ref-f)+P₀

所述步骤5中的AVC控制指令设置为并网点电压U等于电压参考值U_ref时的光伏电站的无功出力Q₀，所述步骤5中获得的光伏电站的无功参考值Q_ref为：

Q_ref＝K_q(U_ref-U)+Q₀。

7.根据权利要求1所述的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其特征在于，获得所述步骤2中光伏电站的有功调节裕量ΔP^margin的具体步骤为：

步骤2-1：将所述步骤2中获取的太阳辐照度根据光伏电池的输出特性，得到各光伏电站的最大有功出力：

式中：

为第j个光伏电站的最大有功出力；n为光伏电站个数；

步骤2-2：根据所述步骤2中获取的光伏电站的运行特性和步骤2-1中得到的各光伏电站的最大有功出力，得到各光伏电站的有功调节裕量：

式中：

为第j个光伏电站的有功调节裕量；P_0j为第j个光伏电站在系统频率等于频率参考值时的有功出力。

8.根据权利要求1所述的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其特征在于，所述步骤2中的光伏电站的有功调节速率为：

式中：

为第j个光伏电站的有功调节速率；S_j为第j个光伏电站的太阳辐照度；λ为光伏功率调节速率-太阳辐照度特性常数；ε_p-j为第j个光伏电站的与有功相关的光伏电池特性。

9.根据权利要求1所述的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其特征在于，所述步骤2中的光伏电站的无功调节裕量为：

式中：

为第j个光伏电站的无功调节裕量；

为第j个光伏电站的逆变器总容量；Q_0j为第j个光伏电站的在并网点电压等于电压参考值时的无功出力；P_0j为第j个光伏电站在系统频率等于频率参考值时的有功出力。

10.根据权利要求1所述的基于光伏电站运行特性和光照强度的变下垂系数控制方法，其特征在于，所述步骤2中的光伏电站的无功调节速率为：

式中：

为第j个光伏电站的无功调节速率；ε_q-j为第j个光伏电站的与无功相关的光伏电池特性；

为第j个光伏电站的有功调节速率。

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