CN114080742A - 分布式发电设备的发电效率提高装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分布式发电设备发电效率的提高装置和方法，具体地，涉及一种分布式发电设备的发电效率提高装置和方法，其将分布式发电设备的发电电力连接供应给输配电侧时，在根据连接容量的允许电压范围内实现升压，从而提高发电效率。

Description

分布式发电设备的发电效率提高装置及方法
技术领域
本发明涉及一种分布式发电设备的发电效率提高装置和方法，具体地，涉及一种如下的分布式发电设备发发电效率提高装置和方法，其将分布式发电设备的发电电力连接供应给输配电侧时，在根据连接容量的允许电压范围内实现升压，从而提高发电效率。
背景技术
一般来说，所有接入电力系统网的发电设备都必须在不影响电力系统运行稳定性的情况下进行连接，虽然这方面的技术要求因国家而异，但通常明示在电网代码(GRIDCODE)或输配电服务提供者侧。
因此，当新的发电设备要接入电力系统网时，需要设计新的发电设备，使其能够在不威胁电力系统网稳定性和可靠性的情况下接入负载。
最近，与大规模集中式电源不同，作为在电力消耗区域附近以小规模分布和部署的发电电源，正在提供分布式电源(DER：Distributed Energy Resource)，并且分布式电源也需要考虑设计连接容量。
通常，随着直流用电设备的出现，对直流电源直接供电的需求不断增加，以可以直接向用电设备提供直流电源的直流配电为中心的分布式电源正在开发中。
为了提高这些分布式电源的使用性，配电系统中使用了新能源或可再生能源和私人发电设备，其中新能源包括燃料电池、煤液化气化、重残油气化和氢能等。
可再生能源有太阳能、太阳能热、生物、风力、水力、海洋、废弃物和地热能等，并且计算分布式发电设备的容量，使得使用这些可再生能源的分布式发电机或发电模块等与输配电系统连接。
此时，由于作为分布式电源运行的分布式发电机会影响决定输配电电能质量的电压，因此从连接容量的角度来确定输电电压的大小，以提供电力系统的稳定性。
然而，传统的分布式发电设备根据输配电系统设定的运行电压确定站用电压(station voltage)，并利用确定后固定的电压输送到输配电系统，因此存在分布式发电容量无法增加，发电效率低的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：韩国授权专利第10-1815464号
专利文献2：韩国授权专利第10-2072972号
发明内容
发明所要解决的问题
本发明提供一种分布式发电设备的发电效率提高装置和方法，其将分布式发电设备的发电电力连接供应给输配电侧时，在根据连接容量的允许电压范围内实现升压，从而提高发电效率，以解决上述问题。
用于解决问题的方案
为此，根据本发明的分布式发电设备的发电效率提高装置包括：抽头变换器，其用于控制从分布式发电设备向输配电侧供给电力的站用变压器(station transformer)；自动电压调节器，其用于向上述抽头变换器提供抽头变换控制信号；参考值存储器，其用于记录可从上述分布式发电设备提供给输配电侧的允许电压范围；以及输送控制器，其用于向上述自动电压调节器提供设定点控制信号，其中，上述设定点控制信号包括根据发电量在上述允许电压范围内使站用变压器升压为高于变压前的指令。
此外，优选地，上述抽头变换器为有载抽头变换器(OLTC：On Load Tap Changer)，其中，上述有载抽头变换器在供给电力状态下改变抽头位置，来改变上述站用变压器的匝数比，上述有载抽头变换器连接在上述站用变压器的二次侧，通过增加上述站用变压器的二次侧的匝数，实现升压。
此外，优选地，上述自动电压调节器控制上述有载抽头变换器，使升压后的电压保持在允许电压范围内的AVR(Automatic Voltage Regulator)。
此外，优选地，上述输送控制器将从上述分布式发电设备输出到输配电侧的电压升高到允许电压范围内的最大值。
此外，优选地，包括至少一个控制节点，其用于控制从上述分布式发电设备传输到输配电侧的电压，上述输送控制器监控由上述控制节点检测到的电压并产生上述允许电压范围内的设定点控制信号。
此外，优选地，上述控制节点包括连接到上述分布式发电设备的输出侧的逆变器和电容器，上述输送控制器控制上述逆变器和上述电容器中的任意一个或多个，使得在上述允许电压范围内实现升压。
此外，优选地，上述输送控制器从上述控制节点中的具有测量装置的控制节点收集测量数据，使用收集的上述测量数据分析电力数据，通过将分析的上述电力数据应用于将上述分布式发电设备作为输入侧且将上述输配电侧作为输出侧的四端常数法(constants of four terminals)来计算参数，通过上述参数计算上述控制节点的调整电压，在上述允许电压范围内调整上述控制节点。
此外，优选地，上述输送控制器通过负载建模方法构建包括上述控制节点的至少一个或多个节点的负载模型，通过潮流(power flow)计算方法计算上述负荷模型中的潮流，使用计算出的上述潮流计算构成上述负载模型的每个节点的参数，通过上述参数计算上述控制节点的调整电压，在允许电压范围内调整上述控制节点。
根据本发明提供的一种分布式发电设备的发电效率提高方法，包括：允许范围确定步骤，在参考值存储器中记录可从分布式发电设备提供给输配电侧的允许电压范围；升压指令步骤，输送控制器根据发电量提供设定点控制信号，其中，上述设定点控制信号包括在上述允许电压范围内使站用变压器升压的指令；变换信号提供步骤，自动电压调节器根据上述设定点控制信号提供抽头变换控制信号；以及升压调节步骤，抽头变换器根据上述抽头变换控制信号控制为，对从分布式发电设备向输配电侧供给电力的站用变压器的二次侧绕组进行升压。
发明效果
在如上所述的本发明中，当由分布式发电设备的发电电力连接供应给输配电侧时，被控制为在根据连接容量的允许电压范围内，对站用输出电压升压使其比以前更高。
因此，通过响应频繁变化的发电系统电压，增加分布式发电电源的最终发电输出量，从而在发电方面提高发电效率，提高经济性，通过防止系统电压下降来提高供电可靠性。
附图说明
图1是示出根据本发明的分布式发电设备的发电效率提高装置的结构图。
图2是示出本发明的允许电压范围的示例图。
图3是示出本发明的4端网络负载模型的图。
图4是示出本发明的牛顿-拉夫森法的图。
图5是示出根据本发明的分布式发电设备的发电效率提高方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述根据本发明优选实施例的分布式发电设备的发电效率提高装置及方法。
如图1所示，本发明将分布式发电设备10产生的电力提供给输配电侧，并通过站用(power station)的控制节点20调整传输电压，使分布式发电设备10连接输配电侧的电力系统网。
其中，作为可以小规模地分布和布置在用电区域附近的分布式发电设备10，其包括发电机或发电模块等的发电源，并且通常被称为发电机并提供分布式电源(DER：Distributed Energy Resource)。
分布式发电设备10的实施例包括新能源、可再生能源和私人发电设备等。其中，新能源有燃料电池、煤液化气化、重残油气化和氢能等，可再生能源有太阳能、太阳能热、生物、风力、水力、海洋、废弃物和地热能等。
输配电侧作为向大小用户或工厂等电力负荷供电的电力系统，其主体可能因国家而异，且通常由公共机构或电力公司(如：韩国电力)配置和管理。
控制节点20通过控制，使分布式发电设备10产生的电力供应给输配电侧，并且控制节点20包括用于调节电压以适应连接容量的站用变压器21。此外，还可以包括逆变器22和电容器23。
在一个实施例中，在分布式发电设备10的输出端安装有逆变器22以调整电压和频率，并且电容器在逆变器22的输出端调节电压以稳定输出电压。
站用变压器21最终实现变压。站用变压器21是用于向变电站内的负载供电的变压器，可以是指直接连接到母线的变压器，但在本发明中，是指用于向输配电侧送电的变压器。
在这种系统中，分布式发电设备10可以由太阳能PV(Photovoltaic)板之类的多个发电源组成，站用变压器21或逆变器22可以分别设置在分布式发电设备10的输出端，也可以与多个分布式发电设备10共同连接。对于电容器23也是如此。
这种分布式发电设备10通过包括站用变压器21、逆变器22以及电容器23的控制节点20，构成连接到电力系统网(输配电侧)的分布式发电系统，并且以避免影响输配电侧电力系统的运行稳定性的方式实现连接。
此外，上述分布式发电设备10及用于其的控制节点20的系统设计为，分布式发电设备10连接到电力系统网时在不威胁电力系统网的稳定性和可靠性的方式下实现连接。
另一方面，根据本发明的分布式发电设备的发电效率提高装置100包括抽头变换器110、自动电压调节器120、参考值存储器130和输送控制器140，且这些结构要素与上述分布式发电系统的分布式发电设备10及用于其的控制节点20联动。
此时，抽头变换器110调节作为控制节点20之一的站用变压器21，自动电压调节器120控制抽头变换器110。参考值存储器130记录输配电侧的允许电压范围，上述输送控制器140在允许电压范围内，使站用变压器21强制升压为高于变压前。
如上所述，在本发明中，当由分布式发电设备的发电电力连接供应给输配电侧时，在根据连接容量的允许电压范围内，站用输出电压被控制为比以前更高。
在本发明中，站用电压的升压控制在以下情况进行：通过监视判断的时刻、由分布式发电设备10的发电量减少引起的电压下降的时刻以及负载增加造成电压下降的时刻等，且在允许电压范围内进行升压。
因此，通过响应频繁骤变的发电系统电压，增加分布式发电电源的最终发电输出量，从而在发电方面提高发电效率，提高经济性，通过防止系统电压下降来提高供电可靠性。
具体地，上述抽头变换器110控制从分布式发电设备10向输配电侧供给电力的站用变压器21(station transformer)。站用变压器21是控制节点20之一，并且通常设置在输送侧的末端。
作为抽头变换器110应用有载抽头变换器110(OLTC：On Load Tap Changer)，来控制供应发电电力的站用变压器21。有载抽头变换器110在供给电力的状态下改变抽头位置，来改变站用变压器21的匝数比。
尤其，本发明所应用的有载抽头变换器110连接到站用变压器21的二次侧，通过抽头变换增加站用变压器21二次侧的匝数，从而实现站用变压器21的升压。即，强制升压到高于先前的变压状态。
传统的OLTC通常安装在变压器的一次侧的状态下通过抽头变换降低压力给客户供电，相较于此，在本发明中，将其安装在OLTC的二次侧，以增加二次侧的匝数(匝数比)。
另外，一般情况下，通过使用CVR(Conservation Voltage Reduction)对电压和无功功率进行优化控制，使构成电力系统的各个节点的电压大小保持在允许电压范围内的最佳下限，以达到节能的目的。与之相反，本发明通过增加电压来提高发电效率等。
自动电压调节器120向抽头变换器110提供(传送)抽头变换控制信号，在本发明中，控制抽头变换器110，以达到调节将分布式发电设备产生的电力输送到输配电侧的电压的目的。
优选地，自动电压调节器120为AVR(Automatic Voltage Regulator)，其控制有载抽头变换器110，以在存储在后续描述的参考值存储器130中的允许电压范围内实现升压。
在一实施例中，在太阳能发电站、风力发电站以及燃料电池等分布式电源的连接容量超过500kW级的分布式发电设备10的情况下，按照输配电侧规定的配电系统连接技术标准，应连接22.9kV特高压。
如图2所示，分布式发电设备10的最终发电电压约为380V～6600V，因而需要通过站用变压器21升压，以连接输配电侧规定的22.9kV特高压。
此时，根据输配电侧规定，在进行系统连接时，以22.9kV为基准，认可3％～5％的多余电压，因此自动电压调节器120在22.9kV±3％～5％的允许电压范围内，将发电电源传输到输配电侧。
参考值存储器130记录可从分布式发电设备10提供给输配电侧的允许电压范围，并记录如上所述在进行系统连接时规定的允许电压范围。
在这里，我们以管理韩国输配电系统的电力供应商韩国电力TM为例，在22.9kV±3％～5％的电压范围内传输发电电源，且提供相应的允许电压范围。
然而，用于进行系统连接的升压可能因国家或地区而异，并且也可能根据输配电侧连接容量或根据分布式发电设备10的连接容量而有所不同，因此参考值存储器130记录相应的允许电压范围。
输送控制器140根据分布式发电设备的发电量向自动电压调节器120提供设定点(set point)控制信号，而设定点控制信号中包括在允许电压范围内使站用变压器21升压的指令。
由输送控制器140控制的设定点控制信号利用于发电电源和输配电侧连接所需的升压，但在本发明中，其目的在于，用于使已经在允许范围内的传输电压升至比以前更高的升压中。
通过使允许范围内的发电电源比以前进一步升高，在允许范围内进行强制升压，防止随负载的电压下降并提供最大输出量，从而提供最大的发电效率。
为此，优选地，输送控制器140将从分布式发电设备10输出到输配电侧的电压升高到根据系统连接规定的最大值。即，被控制成为允许电压范围内的最大值。
另一方面，在本发明中，通过根据分布式发电设备10中的发电量的变化来对控制节点20进行控制，可以根据发电量在可提供的最佳允许范围内设置升压条件。
因此，本发明包括用于控制从分布式发电设备10传输到输配电侧的电压的至少一个控制节点20。上述控制节点20可以包括站用变压器21、逆变器22和电容器23。
在站用变压器21的二次侧，通过依次连接逆变器22和电容器23，能够在每个节点处调节电压，同时，可以通过控制站用变压器21的抽头变换器110以及其他控制节点20，根据发电量进行升压。优选地，实时进行上述控制。
因此，优选地，本发明的输送控制器140监控由控制节点20检测到的电压并根据该监控结果产生允许电压范围内的设定点控制信号。
尤其，当控制节点20包括逆变器22和电容器23时，优选地，控制逆变器22和电容器23中的任意一个或多个，使得在允许电压范围内实现升压。
例如，如果分布式发电设备10是太阳能PV板且由于天气或太阳高度的变化而导致发电量减少，则逆变器22的电压降低。因此，如果逆变器22的监控的结果存在电压降低，则输送控制器140控制逆变器22，使得在逆变器22实现升压。
如上所述，在本发明中，输送控制器140中参考允许电压范围对控制节点20进行控制，使得相比于当前传输电压或当前站用变压器的二次侧电压实现升压。
在这种情况下，本发明的输送控制器140通过对控制节点20的监控来监控每个控制节点20处的电压，从而提供进一步实现升压控制效率的方案。
为此，输送控制器140为每个控制节点20提取电压。控制节点20的电压是指每个节点的输入端和/或输出端电压，分为配备测量装置的节点和不配备测量装置的节点。
如果控制节点20中存在用于电压控制的测量装置而可以直接测量对应的控制节点20处的电压，则输送控制器140从控制节点20中具有测量装置的控制节点20收集测量数据。优选地，实时进行测量数据的收集。
此外，使用收集的测量数据分析实时电力数据，并通过将上述分析的电力数据应用于四端常数法来计算参数。参数值的计算也是实时计算，以响应实时变化的电压。
此时，如图3所示，四端常数法以分布式发电设备10为输入侧，以上述输配电侧为输出侧，参数包括电压、电流、阻抗、无功功率、功率因数(power factor)等。
由此，通过参数计算控制节点20处的调整电压，在允许电压范围内对控制节点20进行调整。优选地，对控制节点20进行实时控制，以在通过参数确认的可调电压范围内进行升压。
作为使用参数计算电力系统电压的方法，可以应用多种方法。例如，可以使用牛顿-拉夫森法(Newton-Raphson method)、自适应牛顿-拉夫森法、快速分解方法(Fast-Decoupled method)，以及快速高斯-赛德尔方法(Accelerated Gauss-Seidel method)中的任意一种。由此，根据计算出的电压在允许电压范围内调整电压。
另一方面，在控制节点20中没有测量装置的控制节点20的情况下，输送控制器140通过负载建模方法构建包括控制节点20中的至少一个或多个节点的负载模型。
用于电压调节的控制节点20的负载建模可以使用ZIP模型或复合(静态和动态)负载模型，然后通过潮流(power flow)计算方法计算上述负载模型中的潮流。
潮流计算可以使用四端常数法、及牛顿-拉普森法、自适应牛顿-拉普森法、快速分解方法、以及快速高斯-赛德尔方法来进行。
例如，如图4所示，当通过牛顿-拉夫森方法一点一点地调整输入电压而使计算电压的彼此之间的近似值在误差范围内时，可以计算电压等参数。
如图所示，牛顿-拉夫森法是一种通过在当前x值绘制切线并使用x作为上述切线与x轴相交的点的方式逐渐找到解的方法。
因此，如果对牛顿-拉夫森法制定公式，则通过从任意值或初始值x1开始，根据下面的<数学式>连续移动x直到收敛，即可找到近似值，其终止条件是几乎没有x值的变化。
即，如果|xt+1-xt|值是很小的值，则终止牛顿-拉夫森法，判断x＝xt+1为解(solution)，即f(xt+1)＝0。
<数学式>
Figure BDA0003410667730000101
此外，本发明使用如上计算的潮流来计算构成负载模型的每个节点处的参数。如上所述，计算的参数包括电压、电流、阻抗、功率因数、无功功率等。
由此，通过参数计算控制节点20处的调整电压，在允许电压范围内对控制节点20进行调整。优选地，对控制节点20进行实时控制，以在通过参数确认的可调电压范围内进行升压。
然而，为了反映所有节点，输送控制器140分别以上述方法在具有测量装置的控制节点20和不具有测量装置的控制节点20中推测电压后，控制所有控制节点20使每个控制节点处于最佳状态，从而调整最终输出电压，使其在允许电压范围内升压。
如上所述，本发明的输送控制器140基于分布式电源的实时负载模型结构使用四端常数法分析电力系统。
此外，通过计算分布式电源的站内系统和输配电系统的电压、电流、无功功率、功率因数等，实时计算出用于产生最大效率的电压。
由此，通过基于实时计算的信息在自动电压调节器120、逆变器22和电容器23等中设置控制点来调整电压。
此外，输送控制器140根据分布式电源站用系统及与之相连接的输配电系统的电压变化，考虑到在允许电压范围内实时计算分布式电源的最终输出电压的稳定性，将电压调整为高于现有电压。
因此，响应于频繁骤变的系统电压，增大分布式电源的最终发电输出量以提高能效，提升分布式电源的经济性，使分布式电源的扩展普及成为可能。
此外，还可以通过调整电压使其高于现有电压来应对频繁骤变的系统电压，并通过降低分布式电源系统和输配电系统的压降来提高系统的可靠性。
即，通过对分布式电源进行基于实时负载模型的电压无功功率最优化控制来确保系统稳定性并增大分布式电源的发电量，来最大限度地提高能效。
在一实施例中，在太阳能发电站、风力发电站以及燃料电池等分布式电源的连接容量超过500kW级的分布式发电设备10的情况下，按照输配电侧规定的配电系统连接技术标准，应连接22.9kV特高压。
如图2所示，分布式发电设备10的最终发电电压约为380V～6600V，因而需要通过站用变压器21升压，以连接输配电侧规定的22.9kV特高压。
然而，在本发明中，输送控制器140监控分布式发电设备10的发电状态，在当前连接容量对应于高容量时，优选地，按照站用变压器21、逆变器22、电容器23的顺序分别进行控制，以进行升压。
相反，当监视分布式发电设备10的发电状态且当前连接容量下降到基于高容量发电容量设定的值以下时，优选地，按照逆变器22、电容器23、站点变压器21的顺序分别控制，以进行升压。
作为实施例，各国存在差异，但以韩国为例，当连接容量超过500kW级时，将其指定为高容量。在这种情况下，首先通过作为大容量且具有保护装置的站用变压器21进行升压。
相反，由于100kW～500kW被指定为低容量，即使分布式发电设备10本身是大容量发电机，如果发电量随发电环境等而降低至一定参考值以下，则确认其是否处于上述100kW～500kW级的低容量区间，从而先通过逆变器22进行升压。众所周知，逆变器22除了升压之外还能够进行频率控制，并且与变压器相比有利于低容量精确控制。
在下文中，将参照附图描述根据本发明的分布式发电设备的发电效率提高方法。
然而，下面将描述的分布式发电设备的发电效率提高方法将作为由上述本发明的装置实施的示例进行描述。因此，下面将尽可能省略重复的描述。
如图5所示，根据本发明的分布式发电设备的发电效率提高方法包括允许范围确定步骤S110、升压指令步骤S120、变换信号提供步骤S130、以及升压调节步骤S140。
如上所述，本发明将分布式发电设备10产生的电力提供给输配电侧，并通过站用的控制节点20控制送电电压，使分布式发电设备10接入输配侧的电力系统网。
分布式发电设备10是一种包括发电机或发电模块等的发电源，可以在用电区域附近进行小规模的分布配置，包括新能源、可再生能源、私人发电设备等。
控制节点20通过控制，使分布式发电设备10产生的电力供应给输配电侧，并且控制节点20可以包括根据连接容量来调节电压的站用变压器21、逆变器22和电容器23。
在一个实施例中，在分布式发电设备10的输出端安装有逆变器22以调整电压和频率，并且电容器在逆变器22的输出端调节电压以稳定输出电压，并且站用变压器21最终实现变压。
在上述系统中，分布式发电设备10可以由多个发电源组成，并且，站用变压器21或逆变器22可以分别设置在分布式发电设备10的输出端，也可以与多个分布式发电设备10共同连接。对于电容器23也是如此。
此时，在上述允许范围确定步骤S110中，在参考值存储器130中记录可从分布式发电设备10供应给输配电侧的允许电压范围。即，记录进行系统连接时规定的允许电压范围。
在一实施例中，在太阳能发电站、风力发电站以及燃料电池等分布式电源的连接容量为500kW级以上的分布式发电设备10的情况下，按照输配电侧规定的配电系统连接技术标准，应连接22.9kV特高压。
分布式发电设备10的最终发电电压约为380V～6600V，因而需要通过站用变压器21升压，以连接输配电侧规定的22.9kV特高压。
此时，根据输配电侧规定，在进行系统连接时，以22.9kV为基准，认可3％～5％的多余电压，因此最终将22.9kV±3％～5％的允许电压范围记录到参考值内存130中。
接着，在升压指令步骤S120中，参考参考值存储器130读取允许电压范围，并提供包括根据发电量在上述允许电压范围内对站用变压器21进行升压的指令的设定点控制信号。
由输送控制器140控制的设定点控制信号用于发电电源和输配电侧连接的升压，但在本发明中，其目的在于，用于使已经在允许范围内的传输电压比以前更高的升压。
通过使允许范围内的发电电源比以前进一步升高，在允许范围内进行强制升压，从而防止随负载的电压下降并提供最大输出量，进而提供最大的发电效率。
为此，输送控制器14可将从分布式发电设备10输出到输配电侧的电压升高到根据电力系统网连接规定的最大值。即，被控制为成为允许电压范围内的最大值。
接着，在变换信号提供步骤S130中，自动电压调节器120根据从输送控制器140传输的设定点提供抽头变换控制信号。所提供的抽头变换控制信号为抽头变换器110的升压控制信号。
上述自动电压调节器120可以为AVR(Automatic Voltage Regulator)，其控制有载抽头变换器110，以在存储于参考值存储器130中的允许电压范围内实现升压。
在一个实施例中，根据输配电侧的规定，在进行系统连接时，以22.9kV为基准，认可3％～5％的多余电压，因此自动电压调节器120控制为在22.9kV±3％～5％的允许电压范围内，将发电电源传输到输配电侧。
接着，在升压调节步骤S140中，控制从分布式发电设备10向输配电侧供给电力的站用变压器21的二次侧绕组使其升压。根据抽头变换控制信号，通过抽头变换器110变换站用变压器21的匝数来实现升压。
作为抽头变换器110应用有载抽头变换器110，来控制供应发电电力的站用变压器21。有载抽头变换器110在供给电力的状态下改变抽头位置，来改变站用变压器21的匝数比。
尤其，本发明所应用的有载抽头变换器110连接到站用变压器21的二次侧，通过抽头变换增加站用变压器21二次侧的匝数，实现站用变压器21的升压。
传统的OLTC通常安装在OLTC的一次侧的状态下通过抽头变换降低压力给客户供电，相较于此，在本发明中，将其安装在OLTC的二次侧，以增加二次侧的匝数(匝数比)。
另外，一般情况下，通过使用CVR对电压和无功功率进行优化控制，使构成电力系统的各个节点的电压大小保持在允许电压范围内的最佳下限，以达到节能的目的。与之相反，本发明通过增加电压来提高发电效率等。
另一方面，本发明还包括节点控制步骤S140a，根据分布式发电设备10中实时变化的发电量控制除站用变压器21之外的控制节点20，可以通过该发电量在可提供的最佳允许范围内设置升压条件。
因此，本发明包括用于控制从分布式发电设备10传输到输配电侧的电压的至少一个控制节点20，并且控制节点20可包括站用变压器21以及逆变器22、逆变器22。
在站用变压器21的二次侧，通过依次连接逆变器22和电容器23，能够在每个节点调节电压，同时，通过控制站用变压器21的抽头变换器110以及其他控制节点20，可以根据实时发电量进行升压。
因此，优选地，本发明的输送控制器140监控由控制节点20检测到的电压并根据该监控结果产生允许电压范围内的设定点控制信号。
尤其，当控制节点20包括逆变器22和电容器23时，优选地，控制逆变器22和电容器23中的任意一个或多个，使得在允许电压范围内实现升压。
例如，如果分布式发电设备10是太阳能PV板并且由于天气或太阳高度的变化而导致发电量减少，则逆变器22的电压降低。因此，如果逆变器22的监控的结果存在电压降低，则输送控制器140控制逆变器22，使得在逆变器22实现升压。
如上所述，在本发明中，输送控制器140中参考允许电压范围对控制节点20进行控制，使得相比于当前传输电压实现升压。
在这种情况下，本发明的输送控制器140通过对控制节点20的监控来实时监控每个控制节点20处的电压，从而提供进一步提高电压控制效率的方案。
为此，输送控制器140为每个控制节点20提取电压。控制节点20的电压是指每个节点的输入端和/或输出端电压，分为配备测量装置的节点和不配备测量装置的节点。
如果控制节点20中存在用于电压控制的测量装置，从而可以直接测量对应的控制节点20处的电压，则输送控制器140从控制节点20中具有测量装置的控制节点20收集实时测量数据。
此外，使用实时收集的测量数据分析实时电力数据，并通过将上述实时分析的电力数据应用于四端常数法来计算参数。
此时，四端常数法以分布式发电设备10为输入侧，以上述输配电侧为输出侧，参数包括电压、电流、阻抗、无功功率、功率因数(power factor)等。
由此，通过参数计算控制节点20处的调整电压，在允许电压范围内对控制节点20进行实时调整。即，对控制节点20进行控制，以在通过参数确认的可调电压范围内进行升压。
作为使用参数计算电力系统的调整电压的方法，可以应用多种方法。例如，可以使用牛顿-拉夫森法、自适应牛顿-拉夫森法、快速分解方法，以及快速高斯-赛德尔方法中的任意一种。
另一方面，在控制节点20中没有测量装置的控制节点20的情况下，输送控制器140通过负载建模方法构建包括控制节点20中的至少一个或多个节点的负载模型。
用于电压调节的控制节点20的负载建模可以使用ZIP模型或复合(静态和动态)负载模型，然后通过潮流(power flow)计算方法计算上述负载模型中的潮流。
潮流计算可以使用四端常数法、及牛顿-拉普森法、自适应牛顿-拉普森法、快速分解方法、以及快速高斯-赛德尔方法来进行。
另外，使用计算出的潮流计算构成负载模型的每个节点的参数。如上所述，计算的参数包括电压、电流、阻抗、功率因数、无功功率等。
由此，通过参数计算控制节点20处的调整电压，在允许电压范围内对控制节点20进行实时调整。即，对控制节点20进行控制，以在通过参数确认的可调电压范围内进行升压。
优选地，为了反映所有节点，输送控制器140分别以上述方法在具有测量装置的控制节点20和不具有测量装置的控制节点20中推测电压后，控制所有控制节点20使每个控制节点处于最佳状态，从而调整最终输出电压，使其在允许电压范围内升压。
然而，在本发明中，输送控制器140监控分布式发电设备10的发电状态，在当前连接容量对应于高容量时，优选地，按照站用变压器21、逆变器22、电容器23的顺序分别进行控制，以进行升压。
相反，当监视分布式发电设备10的发电状态且当前连接容量下降到基于高容量发电容量设定的值以下时，优选地，按照逆变器22、电容器23、站点变压器21的顺序分别控制，以进行升压。
作为实施例，各国存在差异，但以韩国为例，当连接容量超过500kW级时，将其指定为高容量。在这种情况下，首先通过作为大容量且具有保护装置的站用变压器21进行升压。
相反，由于100kW～500kW被指定为低容量，即使分布式发电设备10本身是大容量发电机，如果发电量根据发电环境而降低至一定参考值以下，则确认其是否处于上述100kW～500kW级的低容量区间，从而先通过逆变器22进行升压。众所周知，逆变器22除了升压之外还能够进行频率控制，并且与变压器相比有利于低容量精确控制。
以上，对本发明的具体实施例进行了说明。但是，本发明的思想和范围并不限于这些特定实施例，本领域的技术人员应该理解在不改变本发明主旨的范围内可以进行各种修改和变化。
因此，由于提供上述实施例是为了充分告知本领域普通技术人员本发明的范围，因此，应当理解它们在所有方面都是示例性的而非限制性的，本发明仅受权利要求的范围限定。
附图标记说明：
10：分布式发电设备(发电机)
20：控制节点
21：站用变压器
22：逆变器
23：电容器
110：抽头变换器(OLTC)
120：自动电压调节器(AVR)
130：参考值存储器
140：输送控制器。

Claims (9)

1.一种分布式发电设备的发电效率提高装置，其特征在于，包括：
抽头变换器(110)，其用于控制从分布式发电设备(10)向输配电侧供给电力的站用变压器(21)；
自动电压调节器(120)，其用于向所述抽头变换器(110)提供抽头变换控制信号；
参考值存储器(130)，其用于记录可从所述分布式发电设备(10)提供给输配电侧的允许电压范围；以及
输送控制器(140)，其用于向所述自动电压调节器(120)提供设定点控制信号，其中，所述设定点控制信号包括根据发电量在所述允许电压范围内使站用变压器(21)升压为高于变压前的指令。
2.根据权利要求1所述的分布式发电设备的发电效率提高装置，其特征在于，
所述抽头变换器(110)为有载抽头变换器(110)，其中，所述有载抽头变换器(110)在供给电力状态下改变抽头位置，来改变所述站用变压器(21)的匝数比，
所述有载抽头变换器(110)连接在所述站用变压器(21)的二次侧，通过增加所述站用变压器(21)的二次侧的匝数，实现升压。
3.根据权利要求2所述的分布式发电设备的发电效率提高装置，其特征在于，
所述自动电压调节器(120)控制所述有载抽头变换器(110)，使升压后的电压保持在允许电压范围内。
4.根据权利要求1所述的分布式发电设备的发电效率提高装置，其特征在于，
所述输送控制器(140)将从所述分布式发电设备(10)输出到输配电侧的电压升高到允许电压范围内的最大值。
5.根据权利要求1所述的分布式发电设备的发电效率提高装置，其特征在于，
包括至少一个控制节点(20)，其用于控制从所述分布式发电设备(10)传输到输配电侧的电压，
所述输送控制器(140)监控由所述控制节点(20)检测到的电压并产生所述允许电压范围内的设定点控制信号。
6.根据权利要求5所述的分布式发电设备的发电效率提高装置，其特征在于，
所述控制节点(20)包括连接到所述分布式发电设备(10)的输出侧的逆变器(22)和电容器(23)，
所述输送控制器(140)控制所述逆变器(22)和所述电容器(23)中的任意一个或多个，使得在所述允许电压范围内实现升压。
7.根据权利要求5所述的分布式发电设备的发电效率提高装置，其特征在于，
所述输送控制器(140)从所述控制节点(20)中的具有测量装置的控制节点(20)收集测量数据，使用收集的所述测量数据分析电力数据，且通过将分析的所述电力数据应用于将所述分布式发电设备(10)作为输入侧且将所述输配电侧作为输出侧的四端常数法来计算参数，并通过所述参数计算所述控制节点(20)的调整电压，在所述允许电压范围内调整所述控制节点(20)。
8.根据权利要求5所述的分布式发电设备的发电效率提高装置，其特征在于，
所述输送控制器(140)通过负载建模方法构建包括所述控制节点(20)的至少一个或多个节点的负载模型，通过潮流计算方法计算所述负荷模型中的潮流，且使用计算出的所述潮流，计算构成所述负载模型的每个节点的参数，并通过所述参数计算所述控制节点(20)的调整电压，在允许电压范围内调整所述控制节点(20)。
9.一种分布式发电设备的发电效率提高方法，其特征在于，包括：
允许范围确定步骤(S110)，在参考值存储器(130)中记录可从分布式发电设备(10)提供给输配电侧的允许电压范围；
升压指令步骤(S120)，输送控制器(140)根据发电量提供设定点控制信号，其中，所述设定点控制信号包括在所述允许电压范围内使站用变压器(21)升压的指令；
变换信号提供步骤(S130)，自动电压调节器(120)根据所述设定点控制信号提供抽头变换控制信号(S130)；以及
升压调节步骤(S140)，抽头变换器(110)根据所述抽头变换控制信号控制为，对从分布式发电设备(10)向输配电侧供给电力的站用变压器(21)的二次侧绕组进行升压。
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