CN113422396A - 用于光伏电站无功补偿时逆变器与svg配合的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法和装置，包括在获取光伏电站侧及电网主网侧的无功功率差值后；对光伏电站内每台逆变器当前工作状态进行实时采集与分析，综合其电气特性及经济运行区间，分析并计算每台逆变器无功功率补偿数值；对光伏电站内每套SVG设备当前工作状态进行实时采集与分析；采用逆变器调节优先原则,保证无功功率补偿时的经济性。通过获取电网的目标无功功率数值及光伏电站当前发出的无功功率数值，通过优先调整逆变器输出无功功率及后续步进式调整SVG设备输出无功功率，精确、快速地补偿并网点电压异常波动时光伏电站需要补偿的无功功率。

Description

用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种无功补偿时逆变器与SVG配合的控制方法及装置，更具体涉及一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的控制方法及装置。
背景技术
随着清洁能源技术的深入发展，大规模光伏发电网是清洁新能源的一项重要组成部分，然而大容量光伏并网给电力系统的运行带来了一些负面影响，例如，无功电压问题：光伏电站的接入会对配电网以及高压输电网的电压产生影响，甚至可能引起电压稳定性问题。
目前，为了稳定光伏电站的输出电压，新能源入网的调压措施主要通过SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)调节无功输出，实现对电压的稳定控制。SVG的原理是：当检测到电压偏移设定值时，输出感性或容性无功，通过快速PID(proportionintegral derivative，比例-积分-微分控制)调节和闭环控制，将电压稳定在设定值范围，但PID调节属于模糊调节，导致无功补偿的精度不高。
与此同时，随着新能源技术的不断发展，光伏电站中的逆变器设备也集成了控制单元，可以通过逆变器自身的参数调节来进行调节无功输出，实现对电压的稳定控制。逆变器调节无功功率的原理是：通过调整输出电流与电压之间的相位差，来改变逆变器输出的无功功率，调节精度较高，调节时间较快。
发明内容
本发明提出的一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法及装置，以提高无功补偿的精度。
本发明公开的技术方案如下：一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法，包括以下工艺步骤：
(1)在获取光伏电站侧及电网主网侧的无功功率差值后，采用复合计算逻辑进行无功功率补偿策略分配；
(2)对光伏电站内每台逆变器当前工作状态进行实时采集与分析，综合其电气特性及经济运行区间，分析并计算每台逆变器无功补偿出力指标；
(3)对光伏电站内每套SVG设备当前工作状态进行实时采集与分析，综合其电气特性及经济运行区间，分析并计算每套SVG设备无功补偿出力指标；
(4)采用逆变器调节优先原则，在进行无功功率补偿过程中优先调节逆变器无功功率输出，在逆变器无功功率输出达到饱和时再启动SVG设备进行无功功率缺额补偿；
(5)在控制SVG设备进行无功功率缺额补偿时，采用步进式控制原则，利用SVG设备多级控制调节功能，保证无功功率补偿的缺额数值。
在上述方案的基础上，作为优选，步骤(2)中采集逆变器的参数值包括：
光伏电站内逆变器的数量N1，逆变器容量Q1S，逆变器最大可输出无功功率的数值Q1max，逆变器调节无功功率时的调节系数K1n。
在上述方案的基础上，作为优选，步骤(3)中采集SVG设备的参数值包括：
光伏电站内SVG设备的数量N2，SVG设备容量Q2S，SVG设备最大可输出无功功率的数值Q2max，SVG设备分级调节时每个档位所提供无功功率的数值Q2n，SVG设备分级调节档位数K2n。
在上述方案的基础上，作为优选，步骤(1)中利用公式，Qsum＝Qlocal+Qadd，获取所述光伏电站输出的无功功率目标值，其中，
Qsum为当前时刻电网所需的无功功率目标值；Qlocal为光伏电站在在当前时刻输出的无功功率数值；Qadd为当前系统所缺少的无功功率数值。
在上述方案的基础上，作为优选，步骤(4)中当前系统缺少的无功功率数值利用公式，Qadd＝Q1+Q2，其中，
Q1为逆变器提供的无功功率数值；Q2为SVG设备逆变器提供的无功功率数值。
在上述方案的基础上，作为优选，步骤(4)中当前系统中逆变器与SVG设备提供的无功功率数值，包括：
利用公式，Q1＝N1*(K1n*Q1max)，Q2＝N2*(K2n*Q2n)
其中，K1n与K2n为本调节方法内经过综合分析后，按照系统目标功率因数控制策略所制定的针对逆变器与SVG设备的控制系数。
在上述方案的基础上，作为优选，在调整系统所缺无功功率数值时，包括：
当Qadd<Q1max时，无功功率数值补偿过程全部由逆变器完成，SVG设备不做控制及调整；当Qadd>Q1max时，Q2＝Qadd-Q1max,此时利用调整SVG设备来补足系统所缺失的无功功率。
在上述方案的基础上，作为优选，包括：
获取模块，用于获取光伏电站在在当前时刻输出的无功功率数值及当前时刻电网所需的无功功率目标值，获取逆变器、SVG设备的参数值；
补偿计算模块，用于根据光伏电站在在当前时刻输出的无功功率数值及当前时刻电网所需的无功功率目标值之间的差值计算需补偿的无功功率值，根据逆变器、SVG设备的参数值计算出当前逆变器、SVG设备可提供的无功功率数值Q1、Q2，
再根据所述需补偿的无功功率Qadd采用逆变器优先、SVG步进式控制原则进行计算。
在上述方案的基础上，作为优选，对于获取模块，具体用于：
获取逆变器的参数值，包括：
光伏电站内逆变器的数量N1，逆变器容量Q1s，逆变器最大可输出无功功率的数值Q1max，逆变器调节无功功率时的调节系数K1n。
获取SVG设备的参数值，包括：
光伏电站内SVG设备的数量N2，SVG设备容量Q2S，SVG设备最大可输出无功功率的数值Q2max，SVG设备分级调节时每个档位所提供无功功率的数值Q2n，SVG设备分级调节档位数K2n。
利用公式，Qsum＝Qlocal+Qadd，获取所述光伏电站输出的无功功率目标值，其中，Qsum为当前时刻电网所需的无功功率目标值；Qlocal为光伏电站在在当前时刻输出的无功功率数值；Qadd为当前系统所缺少的无功功率数值。
在上述方案的基础上，作为优选，对于补偿计算模块，具体用于：
利用公式，Qadd＝Q1+Q2，其中，Q1为逆变器提供的无功功率数值；Q2为SVG设备逆变器提供的无功功率数值。
利用公式，Q1＝N1*(K1n*Q1max)，Q2＝N2*(K2n*Q2n)。其中，K1n与K2n为本调节方法内经过综合分析后，按照系统目标功率因数控制策略所制定的针对逆变器与SVG设备的控制系数。
当Qadd<Q1max时，无功功率数值补偿过程全部由逆变器完成，SVG设备不做控制及调整；当Qadd>Q1max时，Q2＝Qadd-Q1max,此时利用调整SVG设备来补足系统所缺失的无功功率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过获取电网的目标无功功率数值及光伏电站当前发出的无功功率数值，通过优先调整逆变器输出无功功率及后续步进式调整SVG设备输出无功功率，精确、快速地补偿并网点电压异常波动时光伏电站需要补偿的无功功率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一本发明公开了一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的光伏电站并网系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的本发明公开了一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明实施例提供了本发明公开了一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的控制方法和装置，下面首先就本发明实施例提供的本发明公开了一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的控制方法进行介绍。
图1为本发明实施例提供的本发明公开了一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的控制方法，如图1所示，所述方法包括：
根据电网无功功率目标值及当前时刻光伏电站并网侧的无功功率之间的差值，确定需要无功补偿的目标值。
在实际应用中，图2为本发明实施例提供的光伏电站并网系统的结构示意图，如图2所示，光伏电站在太阳的照射下产生电能，然后在并网点与中间设备电力连接；然后中间设备与电网侧连接。光伏电站输出的电压经过中间设备后会发生电压降落，同时，发生电压降落后的电压要达到配电部门规定的电压值，另外，该电压值的波动范围也要在配电部门所规定的范围内。
在图2中，在某一时刻，光伏电站输出无功功率Qlocal。光伏电站的输出电压目标值是根据光伏电站的设计手册规定的，光伏电站在未发生故障以及异常情况下稳定工作时输出的电压。在需要对电网进行无功功率补偿时，电网无功功率补偿目标值为Qsum。
在实际使用时，根据公式Qsum＝Qlocal+Qadd，获取所述光伏电站输出的无功功率补偿值，其中，Qsum为当前时刻电网所需的无功功率目标值；Qlocal为光伏电站在在当前时刻输出的无功功率数值；Qadd为当前系统所缺少的无功功率补偿值。
光伏电站内逆变器的数量N1，逆变器容量Q1s，逆变器最大可输出无功功率的数值Q1max，逆变器调节无功功率时的调节系数K1n。
光伏电站内SVG设备的数量N2，SVG设备容量Q2S，SVG设备最大可输出无功功率的数值Q2max，SVG设备分级调节时每个档位所提供无功功率的数值Q2n，SVG设备分级调节档位数K2n。
利用公式，Qadd＝Q1+Q2，其中，Q1为逆变器提供的无功功率数值；Q2为SVG设备逆变器提供的无功功率数值。
由于采用了逆变器控制优先策略，当Qadd<Q1max时，无功功率数值补偿过程全部由逆变器完成，SVG设备不做控制及调整；当Qadd>Q1max时，Q2＝Qadd-Q1max,在逆变器调整至最大无功补偿数值Q1max后，利用调整SVG设备来补足系统所缺失的无功功率。
利用公式，Q1＝N1*(K1n*Q1max)，Q2＝N2*(K2n*Q2n)
其中，K1n与K2n为本调节方法内经过综合分析后，按照系统目标功率因数控制策略所制定的针对逆变器与SVG设备的控制系数。
另外，本发明实施例可以使光伏电站的电压稳定控制技术更加科学严谨，可靠性更高，更符合光伏电站入网运行的规范，使新能源发电更友好地接入电网，具有良好的应用前景。
本发明完全可在实际的光伏电站内应用，降低光伏电站电压的控制难度，对大规模光伏发电的规划、发展有重要的实际意义。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
图3为本发明实施例提供的一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的控制装置的结构示意图，如图3所示，所述装置包括：
获取模块，获取所述光伏电站输出的无功功率目标值及电网所需无功功率目标值，同时也获取光伏电站内所有的逆变器单元及SVG设备的设备参数，获取当前时刻光伏电站输出的无功功率及电网所需的无功功率目标值。获取光伏电站内逆变器的数量N1，逆变器容量Q1s，逆变器最大可输出无功功率的数值Q1max，逆变器调节无功功率时的调节系数K1n。获取SVG设备的数量N2，SVG设备容量Q2S，SVG设备最大可输出无功功率的数值Q2max，SVG设备分级调节时每个档位所提供无功功率的数值Q2n，SVG设备分级调节档位数K2n。
利用公式，Qsum＝Qlocal+Qadd，获取所述光伏电站输出的无功功率目标值，其中，Qsum为当前时刻电网所需的无功功率目标值；Qlocal为光伏电站在在当前时刻输出的无功功率数值；Qadd为当前系统所缺少的无功功率数值。
补偿计算模块，通过计算所有逆变器单元及SVG设备的设备参数，确定对逆变器单元的控制策略及对SVG设备的控制策略，达到补偿系统所缺少无功功率的控制模块。
利用公式，Qadd＝Q1+Q2，其中，Q1为逆变器提供的无功功率数值；Q2为SVG设备逆变器提供的无功功率数值。
利用公式，Q1＝N1*(K1n*Q1max)，Q2＝N2*(K2n*Q2n)。其中，K1n与K2n为本调节方法内经过综合分析后，按照系统目标无功功率控制策略所制定的针对逆变器与SVG设备的控制系数。
当Qadd<Q1max时，无功功率数值补偿过程全部由逆变器完成，SVG设备不做控制及调整；当Qadd>Q1max时，Q2＝Qadd-Q1max,此时利用调整SVG设备来补足系统所缺失的无功功率。
应用本发明图3所示实施例，通过光伏电站输出的无功功率、光伏电站内各逆变器单元、SVG设备的运行状态以及电网目标无功功率数值，精确计算出并网点所需补偿的无功功率，并将控制策略下发至站内所有逆变器单元及SVG设备。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
(1)在获取光伏电站侧及电网主网侧的无功功率差值后，采用复合计算逻辑进行无功功率补偿策略分配；
(2)对光伏电站内每台逆变器当前工作状态进行实时采集与分析，综合其电气特性及经济运行区间，分析并计算每台逆变器无功补偿出力指标；
(3)对光伏电站内每套SVG设备当前工作状态进行实时采集与分析，综合其电气特性及经济运行区间，分析并计算每套SVG设备无功补偿出力指标；
(4)采用逆变器调节优先原则，在进行无功功率补偿过程中优先调节逆变器无功功率输出，在逆变器无功功率输出达到饱和时再启动SVG设备进行无功功率缺额补偿；
(5)在控制SVG设备进行无功功率缺额补偿时，采用步进式控制原则，利用SVG设备多级控制调节功能，保证无功功率补偿的缺额数值。
2.根据权利要求1所述的用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法，其特征在于，步骤(2)中采集逆变器的参数值包括：
光伏电站内逆变器的数量N1，逆变器容量Q1s，逆变器最大可输出无功功率的数值Q1max，逆变器调节无功功率时的调节系数K1n。
3.根据权利要求2所述的用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法，其特征在于，步骤(3)中采集SVG设备的参数值包括：
光伏电站内SVG设备的数量N2，SVG设备容量Q2S，SVG设备最大可输出无功功率的数值Q2max，SVG设备分级调节时每个档位所提供无功功率的数值Q2n，SVG设备分级调节档位数K2n。
4.根据权利要求3所述的用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法，其特征在于，步骤(1)中利用公式，qsum＝Qlocal+Qadd，获取所述光伏电站输出的无功功率目标值，其中，
Qsum为当前时刻电网所需的无功功率目标值；Qlocal为光伏电站在在当前时刻输出的无功功率数值；Qadd为当前系统所缺少的无功功率数值。
5.根据权利要求4所述的用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法，其特征在于，步骤(4)中当前系统缺少的无功功率数值利用公式，Qadd＝Q1+Q2，其中，
Q1为逆变器提供的无功功率数值；Q2为SVG设备逆变器提供的无功功率数值。
6.根据权利要求5所述的用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法，其特征在于，步骤(4)中当前系统中逆变器与SVG设备提供的无功功率数值，包括：
利用公式，Q1＝N1*(K1n*Q1max)，Q2＝N2*(K2n*Q2n)
其中，K1n与K2n为本调节方法内经过综合分析后，按照系统目标功率因数控制策略所制定的针对逆变器与SVG设备的控制系数。
7.根据权利要求5所述的用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的方法，其特征在于，在调整系统所缺无功功率数值时，包括：
当Qadd<Q1max时，无功功率数值补偿过程全部由逆变器完成，SVG设备不做控制及调整；当Qadd>Q1max时，Q2＝Qadd-Q1max,此时利用调整SVG设备来补足系统所缺失的无功功率。
8.一种用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取光伏电站在在当前时刻输出的无功功率数值及当前时刻电网所需的无功功率目标值，获取逆变器、SVG设备的参数值；
补偿计算模块，用于根据光伏电站在当前时刻输出的无功功率数值及当前时刻电网所需的无功功率目标值之间的差值计算需补偿的无功功率值，根据逆变器、SVG设备的参数值计算出当前逆变器、SVG设备可提供的无功功率数值Q1、Q2，
再根据所述需补偿的无功功率Qadd采用逆变器优先、SVG步进式控制原则进行计算。
9.根据权利要求8所述的用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的装置，其特征在于，获取模块，用于：
获取逆变器的参数值，包括：
光伏电站内逆变器的数量N1，逆变器容量Q1s，逆变器最大可输出无功功率的数值Q1max，逆变器调节无功功率时的调节系数K1n。
获取SVG设备的参数值，包括：
光伏电站内SVG设备的数量N2，SVG设备容量Q2S，SVG设备最大可输出无功功率的数值Q2max，SVG设备分级调节时每个档位所提供无功功率的数值Q2n，SVG设备分级调节档位数K2n。
利用公式，Qsum＝Qlocal+Qadd，获取所述光伏电站输出的无功功率目标值，其中，Qsum为当前时刻电网所需的无功功率目标值；Qlocal为光伏电站在在当前时刻输出的无功功率数值；Qadd为当前系统所缺少的无功功率数值。
10.根据权利要求9所述的用于光伏电站无功补偿时逆变器与SVG配合的装置，其特征在于，补偿计算模块，用于：
利用公式，Qadd＝Q1+Q2，其中，Q1为逆变器提供的无功功率数值；Q2为SVG设备逆变器提供的无功功率数值。
利用公式，Q1＝N1*(K1n*Q1max)，Q2＝N2*(K2n*Q2n)。其中，K1n与K2n为本调节方法内经过综合分析后，按照系统目标功率因数控制策略所制定的针对逆变器与SVG设备的控制系数。
当Qadd<Q1max时，无功功率数值补偿过程全部由逆变器完成，SVG设备不做控制及调整；当Qadd>Q1max时，Q2＝Qadd-Q1max,此时利用调整SVG设备来补足系统所缺失的无功功率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116722608A (zh) * 2023-04-28 2023-09-08 国网河北省电力有限公司电力科学研究院 一种基于光伏逆变器的无功功率补偿系统

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