CN116470531B - 一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于光伏场站功率控制技术领域，具体涉及一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法及装置。所述方法包括如下步骤：获取光伏场站并网点处的频率值、当前光伏场站内有功功率值实时值；判断是否满足一次调频启动条件，和/或，惯量响应启动条件；若满足所述启动条件，计算有功功率变化量；将计算出的有功功率变化量按照有功功率实时值比列分配的方式分发到各逆变器上，以目标值下发的方式，进行光伏场站频率调节。本发明通过惯量响应，缓解了系统频率的快速变化；通过一次调频，纠正了系统频率的偏差，通过频率主动支撑的方法增强了系统频率的抗干扰能力，抑制了波动，最终实现光伏场站的友好并网。

Description

一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法及装置

技术领域

本发明属于光伏场站功率控制技术领域，具体涉及一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法及装置。

背景技术

近年来，随着光伏发电的迅速发展，越来越多的光伏场站接入电网，这类电源出力极易受外界环境的影响，具有一定的不确定性和随机性，大规模并网会给系统的功率平衡带来影响。光伏场站的接入，使得电源结构发生重大变化，电网可控的调频资源占比逐步减少，电网的调节压力和安全稳定运行风险不断增大，亟需开展光伏场站主动支撑能力建设，提升光伏场站惯量响应、一次调频能力，提高新能源涉网“友好性”。

其中，惯量响应是指当电网发生扰动时，有功功率不再平衡，惯量源释放或吸收能量向电网注入或析出有功功率，从而达到减缓频率快速变化的目的。一次调频，是指电网的频率一旦偏离额定值时，电网中机组的控制系统就自动地控制机组有功功率的增减，限制电网频率变化，使电网频率维持稳定的自动控制过程。

然而光伏场站的功率组件为静态器件，自身不具备惯量响应和一次调频能力，只能被动地接受频率变化，无法主动做出对频率变化的响应。因此，需要一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法及装置。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提出了一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法及装置。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法，包括如下步骤：

获取光伏场站并网点处的频率值、当前光伏场站内有功功率值实时值；

判断是否满足一次调频启动条件，和/或，惯量响应启动条件；若满足所述启动条件，计算光伏场站内有功功率变化量；

将计算出的有功功率变化量按照有功功率实时值比列分配的方式分发到各逆变器上，进行光伏场站频率调节。

进一步地，判断是否满足一次调频启动条件，包括以下步骤：

在频率值变化时，进行一次调频启动条件的判读，确定当前频率偏差与频率死区间的关系及当前有功功率和光伏场站额定功率间的关系：

|f-f_N|>f_D

P_t>20％P_N

式中，f为并网点处频率值，f_N为电力系统额定频率，f_D′为频率死区，P_t为光伏场站内当前有功功率实时值，P_N为光伏场站额定有功功率。

进一步地，在满足一次调频启动的条件后，计算出当前频率对应的有功功率变化量：

式中，ΔP_t′为满足一次调频启动的条件后有功功率变化量，δ％为新能源一次调频调差系数，f_d为一次调频频率死区。

进一步地，判断是否满足惯量响应启动条件，包括以下步骤：

判断是否满足惯量响应启动的前提条件，即，判断当前频率偏差与频率死区间的关系及当前有功功率和光伏场站额定功率间的关系：

|f-f_N|>f_D

P_t>20％P_N

式中，f为并网点处频率值，f_N为电力系统额定频率，f_D为频率死区，P_t为光伏场站内当前有功功率实时值，P_N为光伏场站额定有功功率；

满足前提条件的情况下，进行惯量响应启动条件的判断：

式中，Δf为电力系统频率偏差，为频率变化率。

进一步地，在满足惯量响应启动的条件后，进行光伏场站内有功功率变化量的计算：

式中，ΔP_t为满足惯量响应启动的条件后光伏场站内有功功率变化量，T_J为光伏场站的等效惯性时间常数，f_N为电力系统额定频率。

进一步地，若同时满足惯量响应启动条件及一次调频启动条件，将惯量响应计算出的有功功率变化量叠加到一次调频计算出的有功功率变化量上，最终由一次调频一并下发有功功率目标值。

进一步地，还包括：判断在一次调频期间是否接收到AGC(自动发电控制，Automatic Generation Control)指令；

若接收到AGC指令，则判断AGC的调节方向与一次调频的调节方向是否一致；

若AGC的调节方向与一次调频的调节方向一致，则将光伏场站内一次调频有功功率变化量与AGC指令下发的有功目标值代数相加，以此由一次调频下发有功功率目标值；

若AGC的调节方向与一次调频的调节方向相反，闭锁AGC指令，只进行一次调频的有功功率调节，由一次调频一并下发有功功率目标值。

进一步地，还包括：光伏场站在响应频率调节后，系统频率恢复到频率死区范围内，将光伏场站内有功功率恢复到频率调节启动前的出力水平，此时各逆变器的有功功率目标值为一次调频启动时刻时记录的实时值。

第二方面，本发明还提供了一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制装置，包括依次连接的上位机、综合终端、快频装置；

所述上位机用于对光伏场站进行控制、维护、数据监视及数据显示；

所述快频装置用于获取光伏场站并网点处的频率值、当前光伏场站内有功功率值实时值，并将所获取的数据传输给综合终端；

综合终端用于进行惯量响应、一次调频启动条件的判断，符合启动条件后，进行有功功率变化量的计算，并向逆变器下发有功功率目标值。

进一步地，还包括变电站网络交换机，所述变电站网络交换机用来给综合终端传输惯量响应、一次调频计算所需的数据或给综合终端传输发出的有功功率目标值。

与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

本发明通过惯量响应，响应于系统频率变化率快速调整自身有功功率，缓解了系统频率的快速变化；通过一次调频，响应于系统频率偏差快速调整自身的有功功率，纠正了系统频率的偏差，通过频率主动支撑的方法增强了系统频率的抗干扰能力，抑制了波动，最终实现光伏场站的友好并网。

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和优点，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明的实施例1的流程示意图；

图2为本发明的实施例2的流程示意图；

图3为本发明模拟光伏场站内网络结构示意图；

图4是本发明实例提供的惯量响应调节过程波形图；

图5是新能源有功功率-频率下垂特性曲线图；

图6是本发明实例提供的模拟电网频率扰动调节过程波形图；

图7是本发明实例提供的一次调频与AGC同向调节过程波形图；

图8是本发明实例提供的一次调频与AGC反向调节过程波形图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的技术方案的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。一个或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

实施例1

参照图1，本实施例公开了一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法，上位机通过遥控仅打开惯量响应，属于单一惯量模式，适用于频率变化速度较快的情况，包括如下步骤：

步骤100.获取光伏场站并网点处的频率值f、当前光伏场站内有功功率值实时值P_t；其中频率采样周期不大于100ms，频率分辨率不大于0.005Hz。

步骤200.根据获取的光伏场站并网点处的频率值f、当前光伏场站内有功功率值实时值P_t，判断是否满足惯量响应启动条件；若满足惯量响应启动条件，计算光伏场站内有功功率变化量，将计算出的有功功率变化量按照有功功率实时值比列分配的方式分发到各逆变器上，进行光伏场站内惯量响应的调节；若不满足惯量响应启动条件，光伏场站内有功功率变化量为零。

下面对上述步骤进行详细展开，本步骤可以包括以下子步骤：

步骤201.获得光伏场站并网点处的频率值f、当前光伏场站内有功功率值实时值P_t。

在频率值变化时，判断是否满足惯量响应启动的前提条件，即，判断当前频率偏差与频率死区间的关系及当前有功功率和光伏场站额定功率间的关系：

|f-f_N|>f_D

P_t>20％P_N

式中，f为并网点处频率值，f_N为电力系统额定频率50Hz，f_D为频率死区，P_t为光伏场站内当前有功功率实时值，P_N为光伏场站额定有功功率。

步骤202.在所述频率偏差大于频率死区且当前有功功率大于20％的场站额定有功功率时，即，满足前提条件的情况下，进行惯量响应启动条件的判断：

式中，Δf为电力系统频率偏差，为频率变化率。

步骤203.在满足惯量响应启动的条件后，进行光伏场站内有功功率变化量的计算：

式中，ΔP_t为满足惯量响应启动的条件后光伏场站内有功功率变化量，T_J为光伏场站的等效惯性时间常数，f_N为电力系统额定频率，为频率变化率，P_t为光伏场站内当前有功功率实时值。

步骤204.将计算出的有功功率变化量按照有功功率实时值比列分配的方式分发到各逆变器上，最终以目标值下发的方式，进行站内惯量响应的调节：

式中，P_ides为第i(1、2、3…n)台逆变器的有功功率目标值，P_iold为第i台逆变器在惯量响应启动时刻的有功功率，P_it为第i台逆变器当前有功功率实时值，ΔP_t为光伏场站内有功功率变化量。

光步骤205.光伏场站在响应惯量后，若不再满足惯量响应的启动条件，需将光伏场站内有功功率恢复到惯量响应启动前的出力水平，此时各逆变器的有功功率目标值为惯量响应启动时刻时记录的实时值：

P_ides＝P_iold

式中，P_iold为第i(1、2、3…n)台逆变器惯量响应启动时刻时记录当前实时功率。

在具体实施例中，主站端通过遥控启动惯量响应功能，预先设置光伏场站额定有功功率、频率死区、光伏场站的等效惯性时间常数，并测得光伏场站内当前有功功率实时值，其中，光伏场站额定有功功率P_N＝100MW，频率死区±f_D＝±0.05Hz，光伏场站的等效惯性时间常数T_J＝10，光伏场站当前出力稳定时的有功功率P_t＝30MW。

整个频率变化过程及惯量响应支撑如图3所示，采用RTDS(实时数字仿真器)模拟电网频率变化，频率从系统额定频率f_N(50Hz)以的频率变化率变化到48Hz保持2s，接着以/>的频率变化率变化到50Hz保持2s，继续以/>的频率变化率变化到52Hz保持2s，最终以/>的频率变化率恢复到50Hz。

频率值变化到49.98Hz时，惯量响应未启动，此时不满足惯量响应启动的前提条件-超出惯量响应频率变化死区，频率值在49.95Hz-48Hz范围内变化时，比如变化到49.94Hz时，惯量响应启动，满足惯量响应启动的前提条件：

(|f-f_N|＝|49.94-50|＝0.06)>f_D

(P_t＝30MW)>(20％P_N＝20％×100MW)

同时满足惯量响应启动前的两个前提条件，当前频率值超出惯量响应调节死区及当前出力大于光伏场站额定功率的20％。

判断当前是否满足惯量响应的启动条件：

在满足惯量响应启动的条件后，进行场站内有功功率变化量的计算：

将有功功率变化量快速下发到逆变器上，进而减缓频率的变化速度，逆变器的有功功率值都是以目标值的方式下发，进行惯量响应调节时，新能源频率主动支撑装置直接调节的逆变器，故下发到逆变器的有功功率目标值计算如下式：

式中，P_1des为光伏场站响应惯量响应的有功功率目标值，P_1old为光伏源场站在惯量响应启动时刻的有功出力，ΔP_t为上式计算所得的有功功率变化量。

当频率值变化到48Hz并保持2s的过程中，此过程不再满足惯量响应的启动条件，需将站内有功出力恢复到之前的水平：

P_1des＝P_1old＝30MW

频率值从48Hz恢复到50Hz的过程中，频率变化率以的速度变化，此过程也不会触发惯量响应，此过程不满足惯量响应的启动条件：

频率值从50Hz变化到52Hz的过程中，频率变化率同样以的速度变化，频率值变化到50.04Hz时，同样不会触发惯量响应，此时不满足惯量响应启动的前提条件-超出惯量响应频率变化死区，频率值变化到50.06Hz时已经开始启动惯量响应，此时已满足惯量响应的启动条件：

在满足惯量响应启动的条件后，进行光伏场站内有功功率变化量的计算：

此时下发到逆变器的有功功率目标值计算如下式：

同理，当频率值变化到52Hz并保持2s的过程中，此过程不再满足惯量响应的启动条件，需将站内有功出力恢复到之前的水平：

P_1des＝P_1old＝30MW

同理，频率值从52Hz恢复到50Hz的过程中，频率变化率以的速度变化，此过程也不会触发惯量响应，此过程不满足惯量响应的启动条件：

不成立

整个过程中，惯量响应支撑时有功功率变化量偏差不大于±1％倍的光伏场站额定功率。表1示出了不同负荷工况下惯量响应支撑时的有功功率变化量偏差。

表1惯量响应功能测试结果

实施例2

与实施例1不同在于，参照图2，本实施例公开了一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法，上位机仅打开一次调频，属于单一一次调频模式，适用于出现频率偏差问题，包括如下步骤：

步骤100.获取光伏场站并网点处的频率值f、当前光伏场站内有功功率值实时值P_t；其中频率采样周期不大于100ms，频率分辨率不大于0.005Hz。

步骤210.根据获取的光伏场站并网点处的频率值和当前有功功率值，判断是否满足一次调频启动条件。

下面对上述步骤进行详细展开，本步骤可以包括以下子步骤：

步骤211.获取光伏场站并网点处的频率值f、当前光伏场站内有功功率值实时值P_t，其中频率采样周期不大于100ms，频率分辨率不大于0.005Hz。

在所述频率值变化时，进行一次调频启动条件的判读，确定当前频率偏差与频率死区间的关系及当前有功功率和光伏场站额定功率间的关系：

|f-f_N|>f_D′

P_t>20％P_N

式中，f为并网点处频率值，f_N为电力系统额定频率50Hz，f_D′为一次调频频率死区，P_t为光伏场站当前出力稳定时的有功功率，P_N为光伏场站额定有功功率。

步骤212.在满足一次调频启动的条件后，根据频率-有功功率下垂曲线，计算出当前频率对应的有功功率变化量：

如果ΔP_t′>10％P_t，则ΔP_t′＝10％P_t；

式中，光伏场站有功功率目标值，ΔP_t′为满足一次调频启动的条件后有功功率变化量，δ％为新能源一次调频调差系数，f为当前系统频率，f_d′为一次调频频率死区，f_N为系统额定频率。

步骤213.将计算出的有功功率目标值按照有功功率实时值比列分配的方式分发到各逆变器上，最终以目标值下发的方式，进行站内一次调频的调节：

式中，P_1des′为光伏场站响应一次调频的有功功率目标值，P_1old′为光伏场站在一次调频启动时刻的有功出力，P_it为第i台逆变器当前有功功率实时值，ΔP_t′为光伏场站满足一次调频启动的条件后有功功率变化量。

步骤214.光伏场站在响应一次调频后，系统频率恢复到死区范围内，需将站内有功功率恢复到一次调频启动前的出力水平，此时各逆变器的有功功率目标值为一次调频启动时刻时记录的实时值：

P_ides′＝P_iold′

式中，P_iold′为光伏场站在一次调频启动时刻的有功出力。

在具体实施例中，主站端通过遥控启动一次调频功能，预先设置光伏场站额定有功功率、频率死区、新能源一次调频调差系数，并测得光伏场站内当前有功功率实时值，其中，光伏场站额定有功功率P_N＝100MW，频率死区为±f_D＝±0.05Hz，新能源一次调频调差系数δ＝3，光伏场站出力稳定时的有功功率P_t＝30MW。

采用RTDS(实时数字仿真器)模拟电网频率变化，进行一次调频功能试验。频率值变化到49.96Hz时，未触发一次调频，此时不满足一次调频的启动条件-频率未超出一次调频启动的频率死区范围：

|f-f_N|＝|49.96-50|＝0.04>f_D′不成立

当频率值变化到49.8Hz时，此时超出一次调频启动的频率死区，触发一次调频，根据频率-有功功率下垂曲线如图3所示，计算站内有功功率变化量ΔP_t′：

向上一次调频功率变化幅度限制不大于10％P_t′，向下一次调频功率变化幅度限制不大于10％P_t′：

(ΔP_t′＝10MW)≤(10％P_t＝10％×30MW)

满足一次调频的限幅条件，将有功功率变化量ΔP_t′下发到逆变器上，进而降低电力系统的频率偏差，逆变器的有功功率值都是以目标值的方式下发，新能源频率主动支撑装置直接调节的逆变器，故下发到逆变器的有功功率目标值计算如下式：

式中，P_1des′为光伏场站响应一次调频的有功功率目标值，P_1old′为光伏场站在一次调频启动时刻的有功出力，P_it为第i台逆变器当前有功功率实时值，ΔP_t′为光伏场站满足一次调频启动的条件后有功功率变化量。一次调频的过程中，要求实际功率变化量偏差不大于±1％的额定功率。表2示出了不同负荷工况下一次调频支撑时的有功功率变化量偏差。

表2一次调频功能测试结果

实施例3

本实施例公开了一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法，属于一次调频叠加惯量响应模式，上位机将惯量响应和一次调频都打开；满足惯量响应的启动条件也一定满足一次调频的启动条件，但满足一次调频的启动条件不一定满足惯量响应的启动条件，所以整个过程从严格意义上来说是一次调频启动要早于惯量响应启动，以时间先后为顺序，在仅满足一次调频启动条件时，仅启动一次调频(单一一次调频模式)，随着时间推进，若此时再满足惯量响应的启动条件，则采用有功功率变化量叠加的方式；若不满足则继续只进行一次调频，即，整个过程从一次调频启动开始，随着时间推移到叠加惯量响应。实施例3适用于出现频率偏差和频率变化率快的问题，包括如下步骤：

步骤300.若同时满足惯量响应启动条件及一次调频启动条件，将惯量响应计算出的有功功率变化量叠加到一次调频计算出的有功功率变化量上，最终由一次调频一并下发有功功率目标值：

下面对上述步骤进行详细展开，本步骤可以包括以下子步骤：

ΔP_SUM＝ΔP_t+ΔP_t′

如果ΔP_SUM>10％P_t，则ΔP_SUM＝10％P_t

式中，ΔP_SUM为一次调频有功功率变化量和惯量响应有功功率变化量的代数和，ΔP_t′为一次调频有功功率变化量，ΔP_t为惯量响应有功功率变化量，P_ides″为满足惯量响应启动条件及一次调频启动条件时第i(1、2、3…n)台逆变器的有功功率目标值，P_iold′为满足一次调频启动条件时第i(1、2、3…n)台逆变器的有功功率实时值。，P_it为第i台逆变器当前有功功率实时值。

同样地，系统频率恢复到死区范围内，需将站内有功功率恢复到一次调频启动前的出力水平，此时各逆变器的有功功率目标值为一次调频启动时刻时记录的实时值：

P_ides″＝P_iold′。

在具体实施例中，主站端同时开启一次调频和惯量响应，模拟电网频率扰动，频率从系统额定频率50Hz以的频率变化率变化到48Hz过程中，在频率值变化到49.5Hz时，站内惯量响应有功功率变化量计算：

站内一次调频响应有功用来变化量计算：

在同时满足一次调频和惯量响应的启动条件时，将惯量响应计算出的有功功率变化量叠加到一次调频计算出的有功功率变化量上，最终由一次调频一并下发有功功率目标值：

ΔP_SUM＝ΔP_t+ΔP_t′＝9+3＝12MW

不满足一次调频幅度限制：

ΔP_SUM>10％P_t，则ΔP_SUM＝3MW

图6示出了30％P_N的负荷工况下向上扰动时的功率响应波形图。参照图4，将代数叠加后的站内有功功率变化量下发到逆变器上，进而达到减缓频率变化速度和降低电力系统频率偏差的目的，以一台逆变器模拟为例，n＝1时，逆变器1的有功功率目标值计算如下式：

实施例4

与实施例1、实施例2、实施例3的区别在于，若光伏场站内已有AGC系统时，一次调频与AGC的控制手段都是调节系统的有功出力，二者进行协同，包括以下步骤：

步骤400.在一次调频期间，判断是否接收到AGC指令；若接收到AGC指令，则判断AGC的调节方向与一次调频的调节方向是否一致；若AGC的调节方向与一次调频的调节方向一致，则将光伏场站内一次调频有功功率变化量与AGC指令下发的有功目标值代数相加，以此下发目标值；若AGC的调节方向与一次调频的调节方向相反，闭锁AGC指令，只进行一次调频的有功功率调节，由一次调频一并下发有功功率目标值。

在本实施中，一次调频启动时给AGC系统发送闭锁信号，AGC调节失效，一次调频过程中，若主站端发来AGC调节指令；

如果AGC的调节方向与一次调频的调节方向一致，则将站内有功功率变化量ΔP_t′与AGC系统下发的有功目标值代数相加，作为总输入去调节站内出力，由一次调频来下发总的有功功率目标值，因AGC属于二次调频领域，其优先级低于一次调频，一次调频启动就应将其闭锁；

如果AGC的调节方向与一次调频的调节方向相反，则只调节一次调频的有功出力，待频率恢复到死区范围内，解除对AGC的闭锁信号，此时，站内才可以继续跟随AGC的有功功率指令值。

在具体实施例中，表3示出了一次调频与AGC不同工况下的协调策略。预先设置光伏场站额定有功功率、频率死区、新能源一次调频调差系数，并测得光伏场站内当前有功功率实时值，其中，光伏场站额定有功功率；光伏场站额定有功功率P_N＝100MW，一次调频频率死区为±0.05Hz，新能源一次调频调差系数δ＝3。

一次调频波动下扰49.8Hz，同时AGC增加10％P_N的光伏场站内有功出力，此过程一次调频应增加负荷，有功功率变化量ΔP_PFM：

AGC指令下的，有功功率变化量ΔP_AGC：

ΔP_AGC＝10％P_N＝10MW

图7示出了一次调频与AGC同向调节过程波形图。一次调频与AGC的有功功率调节方向一致，进行同向叠加：

ΔP_SUM＝ΔP_PFM+ΔP_AGC＝5+10＝15MW

一次调频波动下扰49.8Hz，同时AGC下降10％P_N的光伏场站内有功出力，此过程一次调频应增加负荷，有功功率变化量ΔP_PFM：

AGC指令有功功率变化量ΔP_AGC：

ΔP_AGC＝-10％P_N＝-10MW

图8示出了一次调频与AGC反向调节过程波形图。一次调频与AGC的有功功率调节方向相反，闭锁AGC调节，只进行一次调频调节：

ΔP_SUM＝ΔP_PFM＝5MW。

表3一次调频与AGC协调测试结果

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本发明中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的一种光伏场站频率主动支撑控制方法的一种光伏场站频率主动支撑控制装置。该系统所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个系统实施例中的具体限定可以参见上文中对于一种光伏场站频率主动支撑控制方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，参照图3，提供了一种光伏场站频率主动支撑控制装置，包括依次连接的上位机、综合终端、快频装置、变电站网络交换机。

所述上位机，用于完成所述惯量响应、一次调频的光伏场站控制系统运行、维护、控制、数据监视、数据显示。

综合终端用于用于完成通信和数据采集、信息上传，进行惯量响应、一次调频启动条件的判断，符合启动条件后，进行有功功率变化量的计算，并向逆变器下发有功功率目标值，以及提供策略计算等。

所述快频装置，用于获取光伏场站并网点处的频率值、当前光伏场站内有功功率值实时值，并将所获取的数据传输给综合终端；以及与PMU(同步向量测量装置，PhasorMeasurement Unit)装置通信，通过模拟量输出(4-20ma)的方式将惯量响应或一次调频启动时刻的频率或功率传输给PMU装置，进而与PMU主站通信。

所述变电站网络交换机，用于综合终端与外接设备进行数据通信的中间交换机，如逆变器或无功补偿装置等，用来给综合终端传输惯量响应、一次调频计算所需的数据或给综合终端传输发出的指令。

具体地，上位机通过遥控开启相应的功能项，所述快频装置采集系统频率、频率变化率、并网有功功率值，通过IEC61850通讯的方式将采集的数据传输给综合终端，综合终端进行惯量响应、一次调频启动条件的判断，符合条件后，进行有功功率变化量的计算，最终将遥调指令经变电站网络交换机下发到逆变器上，进行有功功率的调节，实现站内频率的主动支撑。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法，其特征在于，依据一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制装置，所述装置包括依次连接的上位机、综合终端、快频装置；

所述上位机用于对光伏场站进行控制、维护、数据监视及数据显示；

所述快频装置用于获取光伏场站并网点处的频率值、当前光伏场站内有功功率值实时值，并将所获取的数据传输给综合终端；

综合终端用于进行惯量响应、一次调频启动条件的判断，符合启动条件后，进行有功功率变化量的计算，并向逆变器下发有功功率目标值；

所述应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法，包括如下步骤：

获取光伏场站并网点处的频率值f、当前光伏场站内有功功率值实时值；

判断是否满足一次调频启动条件，和/或，惯量响应启动条件，一次调频启动要早于惯量响应启动；具体包括以下步骤：

所述一次调频启动条件包括：在频率值变化时，进行一次调频启动条件的判读，确定当前频率偏差与频率死区间的关系及当前有功功率和光伏场站额定功率间的关系：

式中，为并网点处频率值，/>为电力系统额定频率，/>为频率死区，/>为光伏场站内当前有功功率实时值，/>为光伏场站额定有功功率；

所述惯量响应启动条件包括：判断是否满足惯量响应启动的前提条件，即，判断当前频率偏差与频率死区间的关系及当前有功功率和光伏场站额定功率间的关系：

式中，为并网点处频率值，/>为电力系统额定频率，/>为频率死区，/>为光伏场站内当前有功功率实时值，/>为光伏场站额定有功功率；

满足前提条件的情况下，进行惯量响应启动条件的判断：

式中，为电力系统频率偏差，/>为频率变化率；

若上位机通过遥控仅打开惯量响应，属于单一惯量响应模式：计算光伏场站内有功功率变化量：

式中，为满足惯量响应启动的条件后光伏场站内有功功率变化量，/>为光伏场站的等效惯性时间常数，/>为电力系统额定频率，/>为光伏场站内当前有功功率实时值；将计算出的有功功率变化量按照有功功率实时值比列分配的方式分发到各逆变器上，进行光伏场站内惯量响应的调节；光伏场站在响应惯量后，若不再满足惯量响应的启动条件，需将光伏场站内有功功率恢复到惯量响应启动前的出力水平，此时各逆变器的有功功率目标值为惯量响应启动时刻时记录的实时值；

将计算出的有功功率变化量按照有功功率实时值比列分配的方式分发到各逆变器上，最终以目标值下发的方式，进行站内惯量响应的调节：

式中，为第i（1、2、3…n）台逆变器的有功功率目标值，/>为第i台逆变器在惯量响应启动时刻的有功功率，/>为第i台逆变器当前有功功率实时值，/>为光伏场站内有功功率变化量；

若上位机仅打开一次调频，属于单一一次调频模式，计算出当前频率对应的有功功率变化量：

式中，为满足一次调频启动的条件后有功功率变化量，/>为新能源一次调频调差系数，/>为当前系统频率，/>为一次调频频率死区，/>为系统额定频率；

若上位机将惯量响应和一次调频都打开；随着时间推进，若此时仍不满足惯量响应的启动条件，则属于单一一次调频模式，继续进行一次调频；计算出的有功功率目标值按照有功功率实时值比列分配的方式分发到各逆变器上，最终以目标值下发的方式，进行站内一次调频的调节；光伏场站在响应一次调频后，系统频率恢复到死区范围内，需将站内有功功率恢复到一次调频启动前的出力水平，此时各逆变器的有功功率目标值为一次调频启动时刻时记录的实时值；

若随着时间推进，若同时满足惯量响应启动条件及一次调频启动条件，则属于一次调频叠加惯量响应模式，将惯量响应计算出的有功功率变化量叠加到一次调频计算出的有功功率变化量上，最终由一次调频一并下发有功功率目标值；具体包括以下子步骤：

如果，则/>

式中，为一次调频有功功率变化量和惯量响应有功功率变化量的代数和，/>为一次调频有功功率变化量，/>为惯量响应有功功率变化量，/>为满足惯量响应启动条件及一次调频启动条件时第i（1、2、3…n）台逆变器的有功功率目标值，/>为满足一次调频启动条件时第i（1、2、3…n）台逆变器的有功功率实时值，/>为第i台逆变器当前有功功率实时值；

在一次调频期间，判断是否接收到AGC指令；若接收到AGC指令，则判断AGC的调节方向与一次调频的调节方向是否一致；若AGC的调节方向与一次调频的调节方向一致，则将光伏场站内一次调频有功功率变化量与AGC指令下发的有功目标值代数相加，以此下发目标值；若AGC的调节方向与一次调频的调节方向相反，闭锁AGC指令，只进行一次调频的有功功率调节，由一次调频一并下发有功功率目标值；具体包括以下子步骤：

若一次调频与AGC的有功功率调节方向一致，进行同向叠加：

；

有功功率变化量：/>；

AGC指令下的，有功功率变化量：

；

其中，伏场站额定有功功率，一次调频频率死区为±0.05Hz，新能源一次调频调差系数/>；

一次调频与AGC的有功功率调节方向相反，闭锁AGC调节，只进行一次调频调节：

。

2.根据权利要求1所述的一种应用于光伏场站的频率主动支撑控制方法，其特征在于，所述装置还包括变电站网络交换机，所述变电站网络交换机用来给综合终端传输惯量响应、一次调频计算所需的数据或给综合终端传输发出的有功功率目标值。