CN117411071A - 一种光伏并网系统逆变器调压方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及逆变器调压技术领域，公开了一种光伏并网系统逆变器调压方法及系统，包括以下具体步骤：S1：测量并网点电压，将并网点电压标为标幺值；获取有功输出和无功输出；S2：根据有功输出和无功输出，计算并网点电压临界参考值，并将并网点电压临界参考值加入标幺值；S3：根据标幺值，调整逆变器的无功输出；S4：再次测量并网点电压；判断此时并网点电压是否位于预设的功率因数区间；若匹配，本轮电压调节结束；若不匹配，则重新开始光伏并网系统逆变器调压。本发明解决了现有技术存在的光伏逆变器难以适应系统运行方式变化的问题，且具有能够克服系统运行变化对无功参数设置不准确的影响的特点。

Description

一种光伏并网系统逆变器调压方法及系统
技术领域
本发明涉及逆变器调压技术领域，更具体的，涉及一种光伏并网系统逆变器调压方法及系统。
背景技术
光伏发电出力与辐照度存在直接联系，导致其出力具体周期性、波动性及不确定性，其并网运行会对电力系统平稳运行造成影响。当光伏发电占电网比重较大时，其影响更为显著。相较于火电厂可控的稳定输出，大规模光伏并网运行其输出功率会有较大的波动，对并网点及相邻节点的电压产生影响。逆变器本身是具有无功调节能力，通过无功功率调节可以实现对电网电压的调整，保持电网的稳定运行。
当前逆变器无功调节的方式主要有恒功率因数cosφ控制、基于光伏有功出力的cosφ(P)控制和基于并网点电压幅值的Q(U)控制，恒功率因数cosφ控制方式依赖于线路阻抗值，由于线路阻抗值随时间变化且不易测量，这种无功控制方法实施起来误差较大；基于光伏有功出力的cosφ(P)控制方式在并网点电压随光伏有功出力增大而升高时十分有效，但是当光伏有功出力很大，同时负荷也在高峰期时，并网点电压可能不会越限，负载需要的大量无功将由电网输送，这增加了无功损耗；基于并网点电压幅值的Q(U)控制方式相比于cosφ与cosφ(P)控制，发出无功总量最低，减少了网损，但是Q(U)控制策略中电压临界值的整定存在如下缺点：(1)参数固定不变，无法适应系统运行方式的变化；(2)控制效果易受光伏接入点位置的影响。
现有技术有一种考虑无功电压灵敏度和无功损耗灵敏度的光伏电站无功电压控制方法，属于电力系统自动化技术领域。现有技术根据光伏电站运行实时监控平台获取并网点电压信息，利用集电系统参数计算光伏电站内无功功率需求，结合光伏并网逆变器安全稳定运行指标计算其无功输出调节范围，根据无功偏差信号和并网点电压偏差信号计算无功电压灵敏度和无功损耗灵敏度等指标信息，并根据无功需求量、无功电压灵敏度和无功损耗灵敏度，确定各并网逆变器的无功输出量，必要时启动并网点变压器低压侧动态无功补偿装置SVG。
然而现有技术存在的光伏逆变器难以适应系统运行方式变化的问题，因此如何发明一种实用化的光伏并网系统逆变器调压策略，是本技术领域亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明为了解决现有技术存在的光伏逆变器难以适应系统运行方式变化的问题，提供了一种光伏并网系统逆变器调压方法及系统，其具有能够克服系统运行变化对无功参数设置不准确的影响的特点。
为实现上述本发明目的，采用的技术方案如下：
一种光伏并网系统逆变器调压方法，包括以下具体步骤：
S1：测量光伏并网系统的并网点电压Vb，将并网点电压标为标幺值；获取逆变器发出的有功输出Pi和无功输出Qi；
S2：根据有功输出Pi和无功输出Qi，计算并网点电压临界参考值Vs，并将并网点电压临界参考值Vs加入标幺值；
S3：根据标幺值，调整逆变器的无功输出Qi；
S4：再次测量并网点电压，得到逆变器调整无功输出后的电压V2b；判断V2b是否位于预设的功率因数区间：若位于，本轮电压调节结束；若不位于，则保持当前无功输出，返回步骤S1，重新开始光伏并网系统逆变器调压。
优选的，所述的步骤S1中，还获取了逆变器的无功输出最大值、并网点至逆变器的电阻和电抗值。
进一步的，计算并网点电压临界参考值Vs，具体为：
Vs＝((Pi×Ri+Qi×Xi)/Vb)+c
其中，c为调整参数。
更进一步的，所述的步骤S2中，将并网点电压临界参考值Vs加入标幺值，具体为：根据Vs设定V1、V2、V3、V4四个网点电压临界参考子值，将V1、V2、V3、V4加入标幺值。
更进一步的，根据Vs计算若Vs<K，令V1＝Vs，若Vs≥K，令V1＝K，K为设定的期望参考值。
更进一步的，V2＝((K-V1)×0.3)+V1，V3＝((K-V1)×0.7)+V1，V4＝K。
更进一步的，所述的步骤S3中，根据标幺值，调整逆变器的无功输出，具体为：判断若Vb<V1，令Qi＝Qmax，判断若V1≤Vb≤V2，令Qi＝(Qmax×(V-V1)/(V1-V2))+Qmax，判断若V2≤Vb≤V3，令Qi＝0，判断若V3≤Vb≤V4，令Qi＝(Qmax×(V-V3)/(V3-V4))，判断若Vb>V4，令Qi＝-Qmax。
更进一步的，所述的步骤S4中，预设的功率因数区间，具体为：
若0.93≤V2b＜1.0，则并网点功率因数区间为滞后0.85到滞后0.98之间；
若1.0≤V2b＜1.04，则并网点功率因数区间为滞后0.96到超前0.98之间；
若1.04≤V2b≤1.07，则并网点功率因数区间为超前0.90到1之间。
更进一步的，c具体为0.93，K具体为1.07。
一种光伏并网系统逆变器调压系统，包括光伏并网系统监测模块、并网点电压临界参考值计算模块、逆变器的无功输出调整模块、判断测量模块；
所述的光伏并网系统监测模块用于测量光伏并网系统的并网点电压Vb，将并网点电压标为标幺值；获取逆变器发出的有功输出Pi和无功输出Qi；
所述的并网点电压临界参考值计算模块用于根据有功输出Pi和无功输出Qi，计算并网点电压临界参考值Vs，并将并网点电压临界参考值Vs加入标幺值；
所述的逆变器的无功输出调整模块用于根据标幺值，调整逆变器的无功输出Qi；
所述的判断测量模块用于再次测量并网点电压，得到逆变器调整无功输出后的电压V2b；判断V2b是否位于预设的功率因数区间：若位于，本轮电压调节结束；若不位于，则保持当前无功输出，返回步骤S1，重新开始光伏并网系统逆变器调压。
本发明的有益效果如下：
本发明公开了一种光伏并网系统逆变器调压方法，通过测量光伏并网系统的并网点电压、获取逆变器发出的有功输出和无功输出、计算并网点电压临界参考值，得到标幺值根据标幺值，调整逆变器的无功输出；由此本发明针对光伏逆变器难以适应系统运行方式变化的问题，提出了一种实用化的光伏并网系统逆变器调压策略，一方面克服了系统运行变化对无功参数设置不准确的影响，另一方面考虑了逆变器与并网点距离位置，提高了逆变器调压的准确性。
附图说明
图1是本发明一种光伏并网系统逆变器调压方法的流程示意图。
图2是本发明一种光伏并网系统逆变器调压方法的具体算法流程示意图。
图3是本发明一种光伏并网系统逆变器调压方法的单逆变器并网拓扑结果示意图。
图4是实施例2中本发明一种光伏并网系统逆变器调压方法的节点10电压曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做详细描述。
实施例1
如图1所示，一种光伏并网系统逆变器调压方法，包括以下具体步骤：
S1：测量光伏并网系统的并网点电压Vb，将并网点电压标为标幺值；获取逆变器发出的有功输出Pi和无功输出Qi；
S2：根据有功输出Pi和无功输出Qi，计算并网点电压临界参考值Vs，并将并网点电压临界参考值Vs加入标幺值；
S3：根据标幺值，调整逆变器的无功输出Qi；
S4：再次测量并网点电压，得到逆变器调整无功输出后的电压V2b；判断V2b是否位于预设的功率因数区间：若位于，本轮电压调节结束；若不位于，则保持当前无功输出，返回步骤S1，重新开始光伏并网系统逆变器调压。
本实施例中，若位于，本轮电压调节结束，20分钟开始后返回步骤S1开始下一轮电压调节操作，若不位于，则保持当前无功出力方式5分钟后返回步骤S1。
实施例2
更具体的，如图2所示，在一个具体实施例中，所述的步骤S1中，还获取了逆变器的无功输出最大值、并网点至逆变器的电阻和电抗值。
在一个具体实施例中，计算并网点电压临界参考值Vs，具体为：
Vs＝((Pi×Ri+Qi×Xi)/Vb)+c
其中，c为调整参数。
在一个具体实施例中，所述的步骤S2中，将并网点电压临界参考值Vs加入标幺值，具体为：根据Vs设定V1、V2、V3、V4四个网点电压临界参考子值，将V1、V2、V3、V4加入标幺值。
在一个具体实施例中，根据Vs计算若Vs<K，令V1＝Vs，若Vs≥K，令V1＝K，K为设定的期望参考值。
在一个具体实施例中，V2＝((K-V1)×0.3)+V1，V3＝((K-V1)×0.7)+V1，V4＝K。
在一个具体实施例中，所述的步骤S3中，根据标幺值，调整逆变器的无功输出，具体为：判断若Vb<V1，令Qi＝Qmax，判断若V1≤Vb≤V2，令Qi＝(Qmax×(V-V1)/(V1-V2))+Qmax，判断若V2≤Vb≤V3，令Qi＝0，判断若V3≤Vb≤V4，令Qi＝(Qmax×(V-V3)/(V3-V4))，判断若Vb>V4，令Qi＝-Qmax。
在一个具体实施例中，所述的步骤S4中，预设的功率因数区间，具体为：
若0.93≤V2b＜1.0，则并网点功率因数区间为滞后0.85到滞后0.98之间；
若1.0≤V2b＜1.04，则并网点功率因数区间为滞后0.96到超前0.98之间；
若1.04≤V2b≤1.07，则并网点功率因数区间为超前0.90到1之间。
在一个具体实施例中，c具体为0.93，K具体为1.07。
本实施例中，采用本发明一种光伏并网系统逆变器调压方法的单逆变器并网拓扑结果如图3所示。
本实施例中，以某光伏电站的逆变器并网为例进行仿真计算：
在本实施例中，如表1所示，使用matlab建立光伏电站仿真模型。其中，节点1为光伏并网点，节点6出为本算例要分析的光伏逆变器位置。光伏逆变器的容量为4.6MVA，进行全天24小时连续时间断面仿真：
附表1线路参数
本实施例中，为了验证本章所提基于改进Q(U)的逆变器调压的控制效果，对单逆变器接入的算例仿真分3个对照方案进行对比分析：方案1不考光伏无功调控能力的方案；方案2基于定参数的Q(V)控制策略，其中V1、V2、V3、V4的整定值分别为0.95、0.98、1.02、1.05pu；方案3采用本发明所提的控制策略。
通过仿真得到节点10的全天电压曲线如附图4所示，其中在方案1和方案2中10节点都在某些时刻有越电压下限情景，在方案3中10节点的电压曲线明显比在方案1和2中平缓，且没有越下限的情况发生。
由此可见，与恒功率因数cosφ控制、基于光伏有功出力的cosφ(P)控制和基于并网点电压幅值的Q(U)控制方法相比，本发明专利是依照并网点电压，考虑线路上电压损耗，动态整定电压临界值V1、V2、V3、V4，从而实现实时调节光伏逆变器的无功出力以减少运行波动对电压调节的扰动影响。
实施例3
一种光伏并网系统逆变器调压系统，包括光伏并网系统监测模块、并网点电压临界参考值计算模块、逆变器的无功输出调整模块、判断测量模块；
所述的光伏并网系统监测模块用于测量光伏并网系统的并网点电压Vb，将并网点电压标为标幺值；获取逆变器发出的有功输出Pi和无功输出Qi；
所述的并网点电压临界参考值计算模块用于根据有功输出Pi和无功输出Qi，计算并网点电压临界参考值Vs，并将并网点电压临界参考值Vs加入标幺值；
所述的逆变器的无功输出调整模块用于根据标幺值，调整逆变器的无功输出Qi；
所述的判断测量模块用于再次测量并网点电压，得到逆变器调整无功输出后的电压V2b；判断V2b是否位于预设的功率因数区间：若位于，本轮电压调节结束；若不位于，则保持当前无功输出，返回步骤S1，重新开始光伏并网系统逆变器调压。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏并网系统逆变器调压方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1：测量光伏并网系统的并网点电压Vb，将并网点电压标为标幺值；获取逆变器发出的有功输出Pi和无功输出Qi；
S2：根据有功输出Pi和无功输出Qi，计算并网点电压临界参考值Vs，并将并网点电压临界参考值Vs加入标幺值；
S3：根据标幺值，调整逆变器的无功输出Qi；
S4：再次测量并网点电压，得到逆变器调整无功输出后的电压V2b；判断V2b是否位于预设的功率因数区间：若位于，本轮电压调节结束；若不位于，则保持当前无功输出，返回步骤S1，重新开始光伏并网系统逆变器调压。
2.根据权利要求1所述的光伏并网系统逆变器调压方法，其特征在于：所述的步骤S1中，还获取了逆变器的无功输出最大值Qmax、并网点至逆变器的电阻Ri和电抗值Xi。
3.根据权利要求2所述的光伏并网系统逆变器调压方法，其特征在于：所述的步骤S2中，计算并网点电压临界参考值Vs，具体为：
Vs＝((Pi×Ri+Qi×Xi)/Vb)+c
其中，c为调整参数。
4.根据权利要求3所述的光伏并网系统逆变器调压方法，其特征在于：所述的步骤S2中，将并网点电压临界参考值Vs加入标幺值，具体为：计算并网点电压临界参考值后，根据Vs设定V1、V2、V3、V4四个网点电压临界参考子值，将V1、V2、V3、V4加入标幺值。
5.根据权利要求4所述的光伏并网系统逆变器调压方法，其特征在于：若Vs<K，令V1＝Vs，若Vs≥K，令V1＝K，K为设定的期望参考值。
6.根据权利要求5所述的光伏并网系统逆变器调压方法，其特征在于：V2＝((K-V1)×0.3)+V1，V3＝((K-V1)×0.7)+V1，V4＝K。
7.根据权利要求6所述的光伏并网系统逆变器调压方法，其特征在于：所述的步骤S3中，根据标幺值，调整逆变器的无功输出，具体为：判断若Vb<V1，令Qi＝Qmax，判断若V1≤Vb≤V2，令Qi＝(Qmax×(V-V1)/(V1-V2))+Qmax，判断若V2≤Vb≤V3，令Qi＝0，判断若V3≤Vb≤V4，令Qi＝(Qmax×(V-V3)/(V3-V4))，判断若Vb>V4，令Qi＝-Qmax。
8.根据权利要求7所述的光伏并网系统逆变器调压方法，其特征在于：所述的步骤S4中，预设的功率因数区间，具体为：
若0.93≤V2b＜1.0，则并网点功率因数区间为滞后0.85到滞后0.98之间；
若1.0≤V2b＜1.04，则并网点功率因数区间为滞后0.96到超前0.98之间；
若1.04≤V2b≤1.07，则并网点功率因数区间为超前0.90到1之间。
9.根据权利要求4所述的光伏并网系统逆变器调压方法，其特征在于：c具体为0.93，K具体为1.07。
10.一种光伏并网系统逆变器调压系统，其特征在于：包括光伏并网系统监测模块、并网点电压临界参考值计算模块、逆变器的无功输出调整模块、判断测量模块；
所述的光伏并网系统监测模块用于测量光伏并网系统的并网点电压Vb，将并网点电压标为标幺值；获取逆变器发出的有功输出Pi和无功输出Qi；
所述的并网点电压临界参考值计算模块用于根据有功输出Pi和无功输出Qi，计算并网点电压临界参考值Vs，并将并网点电压临界参考值Vs加入标幺值；
所述的逆变器的无功输出调整模块用于根据标幺值，调整逆变器的无功输出Qi；
所述的判断测量模块用于再次测量并网点电压，得到逆变器调整无功输出后的电压V2b；判断V2b是否位于预设的功率因数区间：若位于，本轮电压调节结束；若不位于，则保持当前无功输出，返回步骤S1，重新开始光伏并网系统逆变器调压。
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