CN113452082B - 组串式光伏电站多层级功率控制方法 - Google Patents

组串式光伏电站多层级功率控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种组串式光伏电站多层级功率控制方法，所述方法包括主站稳控装置在检测到系统发生故障且检测到光伏电站处于调制状态时，下发调制命令到光伏电站稳控装置；所述光伏电站稳控装置在接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率，通过新能源控制装置向每个光伏方阵的各个逆变器转发相应的逆变器调制指令，以使得各个逆变器根据相应的逆变器调制指令运行到指定的运行功率，其能在系统发生故障时，控制光伏方阵的各个逆变器运行到指定的运行功率状态，进而实现对光伏电站的快速且精准调节。

Description

组串式光伏电站多层级功率控制方法
技术领域
本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种组串式光伏电站多层级功率控制方法。
背景技术
随着能源转型战略和绿色发展理念的不断深入，我国新能源发电装机占比正逐年上升。当电网发生大扰动事故时，需稳控系统对新能源电站采取快速功率控制来维持系统的安全稳定运行。而目前光伏电站场站级快速功率控制一般采取切除光伏电站出线的控制措施，导致削弱局部无功电压稳定性和延长并网恢复时间等问题。然而，不同于传统发电机组，新能源发电机组多以电力电子变流器接入电网，其在功率控制上有着较快的响应特性。为了充分挖掘光伏电站在大扰动事故中的快速调节能力，需研究提出光伏电站的快速功率调节稳控措施。
现已有相关技术对集中式光伏发电系统提出一种快速功率调控策略。通过设置新能源快速控制装置接收系统的安全稳定控制装置的快速调节命令，并通过内部通讯网络结构直接发送至各逆变器以实现“以控代切”的快速功率调控。然而，在地势复杂的山地地区，由于不同区域的光照情况存在差异，通常采用组串式光伏电站进行并网。组串式光伏电站中由于逆变器数量较多，其功率调控策略不同于集中式光伏电站的功率调控策略。然而，现有技术尚缺乏针对组串式光伏电站的功率调控策略的研究。
发明内容
本发明提供一种组串式光伏电站多层级功率控制方法，以解决现有技术未能针对组串式光伏电站提供一种有效的功率调控策略的技术问题，本发明能够针对组串式光伏电站，对光伏电站的功率进行精准且快速调节。
本发明提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法，包括：
当主站稳控装置检测到系统发生故障，且检测到光伏电站处于调制状态时，下发调制命令到光伏电站稳控装置；
当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率的大小关系，依次通过新能源控制装置、各个光伏方阵的数据采集器转发相应的调制命令至每一个所述光伏方阵的各个逆变器，以使得各个所述逆变器运行在指定运行功率状态；
其中，所述相应的调制命令包括各个逆变器对应的逆变器功率调制指令和最低功率调制指令；各个所述逆变器对应的逆变器功率调制指令是根据预设的光伏方阵功率分配原则和预设的逆变器功率分配原则计算得到的。
优选的，所述当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率的大小关系，依次通过新能源控制装置、各个光伏方阵的数据采集器转发相应的调制命令至每一个所述光伏方阵的各个逆变器，以使得各个所述逆变器运行在指定运行功率状态，具体包括：
当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令，且检测到所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率小于等于光伏电站的总可下调光伏功率时，所述光伏电站稳控装置向新能源控制装置转发所述调制命令；
所述新能源控制装置在接收到所述光伏电站稳控装置转发的所述调制命令时，按照预设的光伏方阵功率分配原则依次向各个光伏方阵的数据采集器发送对应的光伏方阵功率调制指令；
所述光伏方阵的数据采集器在接收到所述光伏方阵功率调制指令时，根据所述光伏方阵功率调制指令和预设的逆变器功率分配原则向所述光伏方阵中的各个逆变器发送对应的逆变器功率调制指令，以使得各个逆变器根据对应的逆变器功率调制指令对运行的功率进行调整；
当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令，且检测到所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率大于光伏电站的总可下调光伏功率时，所述光伏电站稳控装置向所述主站稳控装置发送可调制量不足的信号，并向新能源控制装置发送最低功率调制指令；
所述新能源控制装置通过数据采集器转发所述最低功率调制调制指令至所有光伏方阵的各个逆变器，以使得所有所述逆变器运行在最低运行功率状态。
优选的，在所述当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率的大小关系，依次通过新能源控制装置、各个光伏方阵的数据采集器转发相应的调制命令至每一个所述光伏方阵的各个逆变器，以使得各个所述逆变器运行在指定运行功率状态之后，还包括：
当任意一个光伏方阵的数据采集器检测到其调制出口反馈信号在经过预设时延仍未成功出口时，所述数据采集器出口对该光伏方阵箱变高压侧断路器的切除命令。
优选的，所述方法还包括：
当主站稳控装置检测到系统发生故障，且检测到光伏电站处于切除状态时，下发切除命令到光伏电站稳控装置；
当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的切除命令时，根据所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率和光伏电站的总可切除光伏功率的大小关系，通过新能源控制装置转发切除命令至指定的光伏方阵的数据采集器，以使得接收到切除命令的光伏方阵切除该光伏方阵箱变高压侧断路器。
优选的，所述当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的切除命令时，根据所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率和光伏电站的总可切除光伏功率的大小关系，通过新能源控制装置转发切除命令至指定的光伏方阵的数据采集器，以使得接收到切除命令的光伏方阵切除该光伏方阵箱变高压侧断路器，具体包括：
当所述光伏电站稳控装置接收到所述切除命令，且检测到所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率小于等于光伏电站的可切光伏功率总和时，所述光伏电站稳控装置向新能源控制装置转发所述切除命令；
所述新能源控制装置在接收到所述切除命令时，根据获取到的光伏方阵切除序列，从所有所述光伏方阵中挑选出指定的光伏方阵，并转发所述切除命令至所述指定的光伏方阵，以使得所述指定的光伏方阵切除光伏方阵箱变高压侧断路器；其中，指定的光伏方阵通过以下方式获得：对各个光伏方阵从1开始进行编号，并对各个光伏方阵的可切除光伏功率逐一进行累加，并在检测到从第1个到第i个光伏方阵累加的可切除光伏功率大于需切除光伏功率时，选择光伏方阵1到光伏方阵i作为指定的光伏方阵；
当光伏电站稳控装置接收主站稳控装置的切除命令时，且所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率大于光伏电站的可切光伏功率总和时，指定所有光伏方阵作为指定的光伏方阵，并向所述主站稳控装置发送可切量不足的信号，以及发送全切命令至新能源控制装置；
所述新能源控制装置在接收到所述全切命令时，向各个光伏方阵的数据采集器发送所述全切指令，以切除所有光伏方阵箱变高压侧断路器。
优选的，在所述当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的切除命令时，根据所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率和光伏电站的总可切除光伏功率的大小关系，通过新能源控制装置转发切除命令至指定的光伏方阵的数据采集器，以使得接收到切除命令的光伏方阵切除该光伏方阵箱变高压侧断路器之后，还包括：
当任意一个光伏方阵的数据采集器检测到其切除出口反馈信号在经过预设时延仍未成功出口时，发送最低功率调制指令至该光伏方阵的各个逆变器，以使得该光伏方阵的各个逆变器运行在最低运行功率状态。
优选的，所述预设的光伏方阵功率分配原则具体为：
Figure BDA0003119558030000051
其中，Pmsi表示分配给第i个光伏方阵的下调光伏功率；Pmt表示需调制光伏功率；Psi表示第i个光伏方阵上传的可下调光伏功率，K表示光伏电站中光伏方阵的数量。
优选的，所述预设的逆变器功率分配原则为：
Figure BDA0003119558030000052
其中，
Figure BDA0003119558030000053
表示分配给第i个光伏方阵的第j个逆变器的下调光伏功率；Pmsi表示分配给第i个光伏方阵的下调光伏功率；
Figure BDA0003119558030000054
表示第i个光伏方阵的第j个逆变器的可下调光伏功率，R表示光伏方阵中逆变器的数量。
优选的，所述方法还包括：
当检测到光伏方阵箱变高压侧断路器的开关为投入状态时，判定光伏方阵的数据采集器的切除指令未成功出口。
优选的，所述方法还包括：
当检测到所述光伏方阵的功率调制执行率小于预设调制执行率时，判定光伏方阵的数据采集器的调制指令未成功出口。
本发明提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法，包括主站稳控装置在检测到系统发生故障且检测到光伏电站处于调制状态时，下发调制命令到光伏电站稳控装置；所述光伏电站稳控装置在接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率，通过新能源控制装置向每个光伏方阵的各个逆变器转发相应的逆变器调制指令，以使得各个逆变器根据相应的逆变器调制指令运行到指定的运行功率，其能在系统发生故障时，控制光伏方阵的各个逆变器运行到指定的运行功率状态，进而实现对光伏电站的快速且精准调节。
附图说明
图1是本发明提供的组串式光伏电站的结构示意图；
图2是本发明提供的组串式光伏电站多层级功率控制系统的结构框图；
图3是本发明实施例提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法的一个流程示意图；
图4是本发明提供的光伏组串单元功率控制框图；
图5是本发明实施例提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法的另一个流程示意图。
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作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。
参见图1，图1是本发明提供的组串式光伏电站的结构示意图。一个组串式光伏电站由K个光伏方阵通过箱变进行升压，然后经过集电线进行汇总送出。每个光伏方阵由R个逆变器构成，其中每个光伏方阵配置一个数据采集器，以实现逆变器与稳控系统的数据交互。其中，每个逆变器包含M个光伏串并单元，每个光伏组串单元由N个光伏板串联汇集而成。若干个光伏组串单元与一个Boost直流升压电路相连，通过Boost装置对光伏组串单元进行直流升压和最大功率跟踪MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制。
组串式光伏电站多层级功率控制系统的结构框图如图2所示，其多层级功率控制系统分成了三个层级，分别为上级主站层、光伏电站层和光伏方阵层。其中，上级主站层主要包含了主站稳控装置；光伏电站层主要包含了光伏电站稳控装置和光伏电站的新能源控制装置；光伏方阵层主要包含了光伏方阵中的数据采集器和方阵中的各个逆变器。其中，每个方阵的逆变器的通讯接口通过串联与方阵中的数据采集器相连。
参见图3，其是本发明实施例提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法的一个流程示意图。本发明实施例提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法包括步骤S11到步骤S12：
步骤S11，当主站稳控装置检测到系统发生故障，且检测到光伏电站处于调制状态时，下发调制命令到光伏电站稳控装置。
在本发明实施例中，可以根据光伏电站稳控装置中设置的光伏出口方式控制字Sw判断光伏方阵的状态。具体的，当光伏出口方式控制字Sw为“1”，表示光伏电站处于切除状态，当光伏出口方式控制字Sw为“0”，表示光伏电站处于调制状态。之后，即可根据光伏电站的不同状态执行相应的功率调控策略。
步骤S12，当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率的大小关系，依次通过新能源控制装置、各个光伏方阵的数据采集器转发相应的调制命令至每一个所述光伏方阵的各个逆变器，以使得各个所述逆变器运行在指定运行功率状态；
其中，所述相应的调制命令包括各个逆变器对应的逆变器功率调制指令和最低功率调制指令；各个所述逆变器对应的逆变器功率调制指令是根据预设的光伏方阵功率分配原则和预设的逆变器功率分配原则计算得到的。
值得说明的是，本发明实施例针对组串式光伏电站的状态对光伏方阵执行相应的功率调制策略，且其能对光伏电站的各个光伏方阵的调制功率进行具体的分配，进而实现了对光伏电站的精细调控，相比于现有的采取全站切除的控制策略，本发明实施例提供的控制方法能够更有效保证系统的稳定运行，并减少并网恢复时间。
本发明实施例提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法，包括主站稳控装置在检测到系统发生故障且检测到光伏电站处于调制状态时，下发调制命令到光伏电站稳控装置；所述光伏电站稳控装置在接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率，通过新能源控制装置向每个光伏方阵的各个逆变器转发相应的逆变器调制指令，以使得各个逆变器根据相应的逆变器调制指令运行到指定的运行功率，其能在系统发生故障时，控制光伏方阵的各个逆变器运行到指定的运行功率状态，进而实现对光伏电站的快速且精准调节。
在一种可选的实施方式中，所述组串式光伏电站多层级功率控制方法还包括：
步骤S21，当主站稳控装置检测到系统发生故障，且检测到光伏电站处于切除状态时，下发切除命令到光伏电站稳控装置。
在本发明实施例中，当检测到光伏出口方式控制字Sw为“0”，则判定光伏电站处于调制状态。
步骤S22，当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的切除命令时，根据所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率和光伏电站的总可切除光伏功率的大小关系，通过新能源控制装置转发切除命令至指定的光伏方阵的数据采集器，以使得接收到切除命令的光伏方阵切除该光伏方阵箱变高压侧断路器。
值得说明的是，在本发明实施例中，当光伏电站稳控装置接收到切除命令时，并非直接采取对光伏电站全切的策略，而是根据主站稳控装置发送的需切除光伏功率和光伏电站的总可切除光伏功率，判断需要切除的光伏方阵，得到指定的光伏方阵，并对指定的光伏方阵发送切除命令，从而达到精准切除的效果。
在一种可选的实施方式中，所述步骤S12“当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率的大小关系，依次通过新能源控制装置、各个光伏方阵的数据采集器转发相应的调制命令至每一个所述光伏方阵的各个逆变器，以使得各个所述逆变器运行在指定运行功率状态”，具体包括：
当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令，且检测到所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率小于等于光伏电站的总可下调光伏功率时，所述光伏电站稳控装置向新能源控制装置转发所述调制命令；
所述新能源控制装置在接收到所述光伏电站稳控装置转发的所述调制命令时，按照预设的光伏方阵功率分配原则依次向各个光伏方阵的数据采集器发送对应的光伏方阵功率调制指令；
所述光伏方阵的数据采集器在接收到所述光伏方阵功率调制指令时，根据所述光伏方阵功率调制指令和预设的逆变器功率分配原则向所述光伏方阵中的各个逆变器发送对应的逆变器功率调制指令，以使得各个逆变器根据对应的逆变器功率调制指令对运行的功率进行调整；
当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令，且检测到所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率大于光伏电站的总可下调光伏功率时，所述光伏电站稳控装置向所述主站稳控装置发送可调制量不足的信号，并向新能源控制装置发送最低功率调制指令；
所述新能源控制装置通过数据采集器转发所述最低功率调制调制指令至所有光伏方阵的各个逆变器，以使得所有所述逆变器运行在最低运行功率状态。
在本发明实施例中，光伏方阵层的各逆变器根据当前运行状态上传各光伏单元的可下调光伏功率至数据采集器。数据采集器采集各逆变器的可下调光伏功率并，获得每一个光伏方阵中的各个逆变器的有效调制序列Mvi；同时，数据采集器将各逆变器的可下调光伏功率进行累加获得各个光伏方阵的可下调光伏功率并通过网络通信上传至光伏电站层的新能源控制装置；光伏电站层中，新能源控制装置根据各数据采集器上传的信息，获得光伏方阵的有效调制序列Ms。新能源控制装置通过累加各光伏方阵的可下调光伏功率获得光伏电站的总可下调光伏功率Pstotal，并经过光伏电站稳控装置上传至上级主站层的主站稳控装置。
其中，光伏方阵的有效调制序列Ms、第i个光伏方阵的逆变器有效调制序列Mvi分别表示为：
Figure BDA0003119558030000101
Ms:[Ps1 Ps2 … Psi]
其中，Psi表示第i个光伏方阵上传的可下调光伏功率，单位为MW，i＝1，2...K，K表示光伏电站中光伏方阵的数量；
Figure BDA0003119558030000102
表示第i个光伏方阵的第j个逆变器的可下调光伏功率，单位为MW，i＝1，2...K，j＝1，2...R，R表示光伏方阵中逆变器的数量。
同时，光伏电站的总下调功率Pstotal可表示为：
Figure BDA0003119558030000103
基于此，在一种可能的情况中，当检测到需调制光伏功率Pmt小于等于光伏电站的总可下调光伏功率Pstotal时，按照光伏方阵的有效调制序列、预设的光伏方阵功率分配原则以及预设的逆变器功率分配原则分别对各个逆变器的调制功率进行计算，以实现精细调节的目的。
具体的，所述预设的光伏方阵功率分配原则为：
Figure BDA0003119558030000104
其中，Pmsi表示分配给第i个光伏方阵的下调光伏功率；Pmt表示需调制光伏功率；Psi表示第i个光伏方阵上传的可下调光伏功率，K表示光伏电站中光伏方阵的数量。
且，所述预设的逆变器功率分配原则为：
Figure BDA0003119558030000111
其中，
Figure BDA0003119558030000112
表示分配给第i个光伏方阵的第j个逆变器的下调光伏功率；Pmsi表示分配给第i个光伏方阵的下调光伏功率
Figure BDA0003119558030000113
表示第i个光伏方阵的第j个逆变器的可下调光伏功率，R表示光伏方阵中逆变器的数量。
在另一种可能的情况中，当检测到需调制光伏功率Pmt大于光伏电站的总可下调光伏功率Pstotal时，指示各个逆变器运行在最低运行功率状态，各逆变器将控制各光伏组串单元在最低功率运行并将该状态一直保持，直到接收到新能源控制装置下发的“复归信号”，解除逆变器限制功能。
在一种可选的实施方式中，所述步骤S22“当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的切除命令时，根据所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率和光伏电站的总可切除光伏功率的大小关系，通过新能源控制装置转发切除命令至指定的光伏方阵的数据采集器，以使得接收到切除命令的光伏方阵切除该光伏方阵箱变高压侧断路器”具体包括：
当所述光伏电站稳控装置接收到所述切除命令，且检测到所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率小于等于光伏电站的可切光伏功率总和时，所述光伏电站稳控装置向新能源控制装置转发所述切除命令；
所述新能源控制装置在接收到所述切除命令时，根据获取到的光伏方阵切除序列，从所有所述光伏方阵中挑选出指定的光伏方阵，并转发所述切除命令至所述指定的光伏方阵，以使得所述指定的光伏方阵切除光伏方阵箱变高压侧断路器；其中，指定的光伏方阵通过以下方式获得：对各个光伏方阵从1开始进行编号，并对各个光伏方阵的可切除光伏功率逐一进行累加，并在检测到从第1个到第i个光伏方阵累加的可切除光伏功率大于需切除光伏功率时，选择光伏方阵1到光伏方阵i作为指定的光伏方阵；
当光伏电站稳控装置接收主站稳控装置的切除命令时，且所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率大于光伏电站的可切光伏功率总和时，指定所有光伏方阵作为指定的光伏方阵，并向所述主站稳控装置发送可切量不足的信号，以及发送全切命令至新能源控制装置；
所述新能源控制装置在接收到所述全切命令时，向各个光伏方阵的数据采集器发送所述全切指令，以切除所有光伏方阵箱变高压侧断路器。
在本发明实施例中，光伏方阵层的数据采集器会采集光伏方阵箱变高压侧出线的电流、电压并进行功率的计算，作为光伏方阵的可切光伏功率上传至光伏电站层的光伏电站新能源控制装置，新能源控制装置进一步上传至光伏电站稳控装置。光伏电站稳控装置根据各个数据采集器上传的信息，得到光伏电站各光伏方阵的有效切除序列Mc。同时，光伏电站稳控装置统计各光伏方阵可切光伏功率总和作为光伏电站的总可切除光伏功率，并上传至上级主站层的主站稳控装置。其中，光伏方阵切除序列Mc有以下具体形式：
Mc:[Pc1 Pc2 … Pci]
其中，Pci表示第i光伏方阵的可切除光伏功率，单位为MW，i＝1，2...K，K表示光伏电站中光伏方阵的数量。同时，光伏电站的总可切除光伏功率Pctotal可表示为：
Figure BDA0003119558030000121
在本发明实施例中，当光伏电站稳控装置接收到切除命令，且检测到需切除光伏功率Pct小于等于光伏电站的总可切光伏功率Pctotal，新能源控制装置会根据获取到的光伏方阵切除序列Mc，计算哪些光伏方阵需要接收切除指令。具体的，可对各个光伏方阵从1开始进行编号，并采用算法对各个光伏方阵的可切除光伏功率逐一进行累加，并在检测到从第1个到第i个光伏方阵累加的可切除光伏功率大于需切除光伏功率Pct时，选择光伏方阵1～i作为指定的光伏方阵，并转发切除命令到指定的光伏方阵。
进一步，为了提高装置动作的可靠性，在数据采集器上设置调制出口反馈信号Sfm和切除出口反馈信号Sfc，在控制策略不能正确动作情况下，执行后备动作。
进而，在一种可选的实施方式中，在所述步骤S12“所述当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率的大小关系，依次通过新能源控制装置、各个光伏方阵的数据采集器转发相应的调制命令至每一个所述光伏方阵的各个逆变器，以使得各个所述逆变器运行在指定运行功率状态”之后，还包括：
当任意一个光伏方阵的数据采集器检测到其调制出口反馈信号在经过预设时延仍未成功出口时，所述数据采集器出口对该光伏方阵箱变高压侧断路器的切除命令。
具体的，在一种实施方式中，当检测到光伏方阵箱变高压侧断路器的开关为投入状态时，判定光伏方阵的数据采集器的切除指令未成功出口。
在本发明实施例中，当检测到数据采集器的调制出口反馈信号Sfm在经过预设时延仍未成功出口，即代表所述逆变器未能执行相应的调制动作，因此，数据采集器将采取后备协调控制，进而实现快切策略与功率快速调制策略的协调控制。
在一种可选的实施方式中，在所述步骤S22“当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的切除命令时，根据所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率和光伏电站的总可切除光伏功率的大小关系，通过新能源控制装置转发切除命令至指定的光伏方阵的数据采集器，以使得接收到切除命令的光伏方阵切除该光伏方阵箱变高压侧断路器”还包括：
当任意一个光伏方阵的数据采集器检测到其切除出口反馈信号在经过预设时延仍未成功出口时，发送最低功率调制指令至该光伏方阵的各个逆变器，以使得该光伏方阵的各个逆变器运行在最低运行功率状态。
在本发明实施例中，当检测到数据采集器的切除出口反馈信号Sfc在经过预设时延仍未成功出口，即代表所述逆变器未能执行相应的切除动作令，因此，数据采集器将采取后备协调控制，进而实现快切策略与功率快速调制策略的协调控制。
在一种实施方式中，当检测到所述光伏方阵的功率调制执行率小于预设调制执行率时，判定光伏方阵的数据采集器的调制指令未成功出口。
其中，所述功率调制执行率通过以下公式计算：
Dm＝|P′msi-Poi|/|Pmsi-Poi|
Poi为第i个光伏方阵调制前的光伏功率，P′msi为第i个光伏方阵的当前功率，Pmsi为第i个光伏方阵的调制功率。
参见图4，图4示出了光伏组串单元功率控制框图，正常状态时，光伏逆变器根据厂站控制系统的指令运行在最大功率发电状态或指定功率发电状态。当电网出现故障或异常时，光伏电站稳控装置将收到主站层发来的调制指令，并逐层下发最终由逆变器进行执行。其中，逆变器接收指令后将转发调制指定功率或最低运行功率信号至光伏组串单元的功率控制单元，功率控制单元通过功率跟踪算法，不断跟踪迭代，最终将各光伏组串单元降低至调制指定功率或最低运行功率。
参见图5，图5是本发明实施例提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法的另一个流程示意图，其示出了本发明实施例提供的多层级功率控制的快切与快调相互协调的控制策略。
综上，本发明实施例提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法考虑组串式光伏并网特点，并通过多层级协调控制，实现光伏电站光伏方阵的精准切除和精准功率调制。此外，本发明实施例还能检测出口是否成功，并在检测到数据采集器未成功出口时采取快切策略与功率快速调制策略相互协调的自动后备保护策略，其考虑了多种工况，进而有效地保证对组串式光伏电站的功率快速调节。
下面结合具体的应用场景对本发明实施例提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法进行详细的说明。以图1的组串式光伏电站为参考并实施本发明实施例提供的组串式光伏电站多层级功率控制方法。其中，光伏电站中包含37个光伏方阵，每个光伏方阵包含14个逆变器，每个逆变器包含22个光伏串并单元。在某种运行方式下，光伏方阵的有效切除序列和光伏方阵的有效调制序列如下所示：
光伏方阵的有效切除序列Mc：
Figure BDA0003119558030000151
其中光伏电站的总可切除功率Pctotal＝130MW
光伏方阵的有效调制序列Ms:
Figure BDA0003119558030000152
其中，光伏电站的总有效下调容量Pstotal＝127MW，同时第1个光伏方阵的逆变器有效调制序列Mv1表示为：
Figure BDA0003119558030000153
(1)当“光伏出口方式控制字”Sw为“1”，光伏电站处于切除状态，系统发生故障，上层的主站稳控装置向光伏电站稳控装置发送切除命令，需切除光伏功率为10.00MW。光伏电站稳控装置接收切除指令，且转发至新能源控制装置。新能源控制装置进一步根据光伏电站切除序列Mc，依次向光伏方阵1到光伏方阵3发送切除指令，共切除10.50MW的光伏容量。
(2)当“光伏出口方式控制字”Sw为“1”，光伏电站处于切除状态，系统发生故障，上层的主站稳控装置向光伏电站稳控装置发送切除命令，需切除光伏功率为140.0MW。光伏电站稳控装置接收指令，由于需切除光伏功率大于光伏电站的总可切除光伏功率，光伏电站稳控装置向主站稳控装置上送可切量不足的信号，同时新能源稳控装置向每个光伏方阵发送切除指令，共切除130.0MW的光伏容量。
(3)当“光伏出口方式控制字”Sw为“0”，光伏电站处于调制状态，系统发生故障，上层的主站稳控装置向光伏电站稳控装置发送调制命令，需下调光伏功率为10.00MW。光伏电站稳控装置接收指令，且转发至新能源控制装置。新能源控制装置进一步根据光伏电站调制序列Ms，计算每个光伏方阵的分配到的下调光伏功率量，并依次向方阵1～方阵37发送对应的下调光伏功率量，各光伏电站的数据采集器接收光伏方阵功率调制指令后，根据光伏方阵有效调制序列Mvi按照预设的逆变器功率分配原则依次向方阵中的各个逆变器发送对应的逆变器功率调制指令，共调制光伏功率10.00MW。
(4)当“光伏出口方式控制字”Sw为“0”，光伏电站处于调制状态，系统发生故障，上层的主站稳控装置向光伏电站稳控装置发送调制命令，需下调光伏功率为140MW。光伏电站稳控装置接收指令，由于需切除光伏功率大于光伏电站的总可下调光伏功率，光伏电站稳控向稳控主站上送可调制量不足的信号，同时将转发指令至各光伏方阵中的逆变器并调制逆变器功率，使其运行在最低运行功率状态，共调制光伏功率127.00MW。
(5)数据采集器在接收到调制(或切除)指令后，且在一定时延Tf后对出口反馈信号Sfm(或Sfc)进行检测，若一定时延Tf后出口反馈信号Sfm(或Sfc)仍为“0”，即指令未成功出口，此时数据采集器将采取后备协调控制。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种组串式光伏电站多层级功率控制方法，其特征在于，包括：
当主站稳控装置检测到系统发生故障，且检测到光伏电站处于调制状态时，下发调制命令到光伏电站稳控装置；
当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率的大小关系，依次通过新能源控制装置、各个光伏方阵的数据采集器转发相应的调制命令至每一个所述光伏方阵的各个逆变器，以使得各个所述逆变器运行在指定运行功率状态；
当任意一个光伏方阵的数据采集器检测到其调制出口反馈信号在经过预设时延仍未成功出口时，所述数据采集器出口对该光伏方阵箱变高压侧断路器的切除命令；其中，所述相应的调制命令包括各个逆变器对应的逆变器功率调制指令和最低功率调制指令；各个所述逆变器对应的逆变器功率调制指令是根据预设的光伏方阵功率分配原则和预设的逆变器功率分配原则计算得到的；
其中，所述方法还包括：
当主站稳控装置检测到系统发生故障，且检测到光伏电站处于切除状态时，下发切除命令到光伏电站稳控装置；
当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的切除命令时，根据所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率和光伏电站的总可切除光伏功率的大小关系，通过新能源控制装置转发切除命令至指定的光伏方阵的数据采集器，以使得接收到切除命令的光伏方阵切除该光伏方阵箱变高压侧断路器；
当任意一个光伏方阵的数据采集器检测到其切除出口反馈信号在经过预设时延仍未成功出口时，发送最低功率调制指令至该光伏方阵的各个逆变器，以使得该光伏方阵的各个逆变器运行在最低运行功率状态。
2.如权利要求1所述的组串式光伏电站多层级功率控制方法，其特征在于，所述当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令时，根据所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率和光伏电站的总可下调光伏功率的大小关系，依次通过新能源控制装置、各个光伏方阵的数据采集器转发相应的调制命令至每一个所述光伏方阵的各个逆变器，以使得各个所述逆变器运行在指定运行功率状态，具体包括：
当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令，且检测到所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率小于等于光伏电站的总可下调光伏功率时，所述光伏电站稳控装置向新能源控制装置转发所述调制命令；
所述新能源控制装置在接收到所述光伏电站稳控装置转发的所述调制命令时，按照预设的光伏方阵功率分配原则依次向各个光伏方阵的数据采集器发送对应的光伏方阵功率调制指令；
所述光伏方阵的数据采集器在接收到所述光伏方阵功率调制指令时，根据所述光伏方阵功率调制指令和预设的逆变器功率分配原则向所述光伏方阵中的各个逆变器发送对应的逆变器功率调制指令，以使得各个逆变器根据对应的逆变器功率调制指令对运行的功率进行调整；
当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的调制命令，且检测到所述主站稳控装置发送的需调制光伏功率大于光伏电站的总可下调光伏功率时，所述光伏电站稳控装置向所述主站稳控装置发送可调制量不足的信号，并向新能源控制装置发送最低功率调制指令；
所述新能源控制装置通过数据采集器转发所述最低功率调制指令至所有光伏方阵的各个逆变器，以使得所有所述逆变器运行在最低运行功率状态。
3.如权利要求1所述的组串式光伏电站多层级功率控制方法，其特征在于，所述当所述光伏电站稳控装置接收到所述主站稳控装置发送的切除命令时，根据所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率和光伏电站的总可切除光伏功率的大小关系，通过新能源控制装置转发切除命令至指定的光伏方阵的数据采集器，以使得接收到切除命令的光伏方阵切除该光伏方阵箱变高压侧断路器，具体包括：
当所述光伏电站稳控装置接收到所述切除命令，且检测到所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率小于等于光伏电站的可切光伏功率总和时，所述光伏电站稳控装置向新能源控制装置转发所述切除命令；
所述新能源控制装置在接收到所述切除命令时，根据获取到的光伏方阵切除序列，从所有所述光伏方阵中挑选出指定的光伏方阵，并转发所述切除命令至所述指定的光伏方阵，以使得所述指定的光伏方阵切除光伏方阵箱变高压侧断路器；其中，指定的光伏方阵通过以下方式获得：对各个光伏方阵从1开始进行编号，并对各个光伏方阵的可切除光伏功率逐一进行累加，并在检测到从第1个到第i个光伏方阵累加的可切除光伏功率大于需切除光伏功率时，选择光伏方阵1到光伏方阵i作为指定的光伏方阵；
当光伏电站稳控装置接收主站稳控装置的切除命令时，且所述主站稳控装置发送的需切除光伏功率大于光伏电站的可切光伏功率总和时，指定所有光伏方阵作为指定的光伏方阵，并向所述主站稳控装置发送可切量不足的信号，以及发送全切命令至新能源控制装置；
所述新能源控制装置在接收到所述全切命令时，向各个光伏方阵的数据采集器发送全切指令，以切除所有光伏方阵箱变高压侧断路器。
4.如权利要求1所述的组串式光伏电站多层级功率控制方法，其特征在于，所述预设的光伏方阵功率分配原则具体为：
Figure FDA0003858705670000031
其中，Pmsi表示分配给第i个光伏方阵的下调光伏功率；Pmt表示需调制光伏功率；Psi表示第i个光伏方阵上传的可下调光伏功率，K表示光伏电站中光伏方阵的数量。
5.如权利要求1所述的组串式光伏电站多层级功率控制方法，其特征在于，所述预设的逆变器功率分配原则为：
Figure FDA0003858705670000041
其中，
Figure FDA0003858705670000044
表示分配给第i个光伏方阵的第j个逆变器的下调光伏功率；Pmsi表示分配给第i个光伏方阵的下调光伏功率；
Figure FDA0003858705670000043
表示第i个光伏方阵的第j个逆变器的可下调光伏功率，R表示光伏方阵中逆变器的数量。
6.如权利要求1所述的组串式光伏电站多层级功率控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
当检测到光伏方阵箱变高压侧断路器的开关为投入状态时，判定光伏方阵的数据采集器的切除指令未成功出口。
7.如权利要求1所述的组串式光伏电站多层级功率控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
当检测到所述光伏方阵的功率调制执行率小于预设调制执行率时，判定光伏方阵的数据采集器的调制指令未成功出口。
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