大型光伏电站的在线分群等值建模方法转让专利
申请号 : CN201510768022.7
文献号 : CN105375516B
文献日 : 2018-01-16
发明人 : 郑竞宏 , 马智敏 , 朱守真 , 朱凌志 , 曲立楠 , 葛路明
申请人 : 清华大学 , 中国电力科学研究院南京分院
摘要 :
权利要求 :
1.一种大型光伏电站的在线分群等值建模方法,其特征在于,所述大型光伏电站包括n个光伏发电单元、n个升压变压器和公共连接点PCC,并提供有功无功控制、低电压穿越控制和输出电流计算环节,根据所述输出电流计算环节实现所述n个光伏发电单元与电网并网的接口,其中,n为正整数,所述方法包括以下步骤:S1通过离线测试和辨识算法获得所述n个光伏发电单元的模型参数,并根据光伏电站的实际情况选择典型出力水平和典型故障,计算所述n个光伏发电单元在所述典型出力水平、各种所述典型故障的类型和各种所述典型故障的大小下控制参数的灵敏度,以及建立灵敏度离线数据库;
S2在线实测所述n个光伏发电单元的功率信息,并根据实测的功率信息与所述灵敏度离线数据库在线匹配获得在线灵敏度矩阵;
S3以所述灵敏度加权的特征距离为分群指标,根据预设置的分群指标阈值,利用聚类算法获得所述n个光伏发电单元有功无功控制环节的分群结果;
S4根据所述分群结果,计算各群等值参数,并建立所述有功无功控制环节的分群等值模型;
S5将所述n个光伏发电单元的低电压穿越控制环节等值为一个等值模型,与所述有功无功控制环节的分群等值模型共同构成光伏电站的分群等值模型;以及,S6根据扰动数据进行模型校核,如果误差不满足预先容许要求,则调整所述分群指标阈值,并重复步骤S3-S6,直至所述光伏电站的分群等值模型满足误差要求。
2.如权利要求1所述的大型光伏电站的在线分群等值建模方法,其特征在于,通过以下公式计算所述特征距离:其中,S=[Kp,KI],为所述n个光伏发电单元有功无功控制参数向量,Si、Sj分别为光伏单元i、j的有功无功控制参数向量; 为有功无功控制参数所对应的灵敏度向量,λi、λj分别为所述光伏单元i、j的有功无功控制参数所对应的灵敏度向量。
3.如权利要求1所述的大型光伏电站的在线分群等值建模方法,其特征在于,通过以下公式计算所述灵敏度:其中,P(i)为参数x未改变时i时刻的有功功率,P'(i)为参数x变为x'时的有功功率,Sbase为功率基值,Lbase为参数x所属类的参数基值,Δx=x'-x,为参数x的实际变化量,λ(x)为参数x的灵敏度。
4.如权利要求1所述的大型光伏电站的在线分群等值建模方法,其特征在于,所述灵敏度加权的特征距离是由所述n个光伏发电单元的控制参数及其对应的灵敏度计算获得,如果两个光伏发电单元的所述灵敏度加权的特征距离小于所述分群指标阈值,则所述两个光伏发电单元的有功无功控制环节分为一群。
5.如权利要求1所述的大型光伏电站的在线分群等值建模方法,其特征在于,所述n个光伏发电单元通过所述n个升压变压器并联于所述公共连接点PCC。
说明书 :
大型光伏电站的在线分群等值建模方法
技术领域
背景技术
伏电站的大规模接入电网,势必会对电网的安全稳定运行产生影响,而建立准确的大型光
伏电站的动态等值模型成为定量评估大型光伏电站集中接入对电网影响的分析基础。然
而,另一方面,为了防止电网故障时光伏电站的脱网造成故障的进一步恶化,以及希望光伏
电站能够对故障进行一定程度的支援,低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)能
力被作为光伏电站的必备并网指标之一进行考核。
机组或小容量光伏电站的建模方法,然而在组成结构、运行特性,以及与电网的交互影响方
面,大容量光伏电站与小容量光伏电站存在较大差异,因此不能简单将其建模方法推广至
大型光伏电站;第二种,光伏电站的等效建模方法,针对所有并网逆变器采用同一控制模型
和参数,然而这不适用于大型光伏电站中的逆变器来自不同厂家的情况;第三种,逆变器控
制方式相同但控制参数不同时的光伏电站的分群建模方法,但是该方法并未考虑低电压穿
越时光伏电站应提供一定的无功支撑所引起的模型变化,不能反映实际运行中的大型光伏
电站的特性。然而,对于含低电压穿越的大型光伏电站的在线建模,国内外目前尚无提出相
关方法,可能会影响光伏电站并网分析的准确性,以及电力系统的安全稳定运行。
发明内容
响分析的准确性,从而有效保证电力系统的安全稳定运行。
功无功控制、低电压穿越控制和输出电流计算环节,根据所述输出电流计算环节实现所述n
个光伏发电单元与电网的并网接口,其中,n为正整数,所述方法包括以下步骤:S1通过离线
测试和辨识算法获得所述n个光伏发电单元的模型参数,并根据光伏电站的实际情况选择
典型出力水平和典型故障,计算所述n个光伏发电单元在所述典型出力水平及各种所述典
型故障类型及大小下控制参数的灵敏度,以及建立灵敏度离线数据库;S2在线实测所述n个
光伏发电单元的功率信息,并根据实测的功率信息与所述灵敏度离线数据库在线匹配获得
在线灵敏度矩阵;S3以所述灵敏度加权的特征距离为分群指标,根据预设置的分群指标阈
值,利用聚类算法获得所述n个光伏发电单元有功无功控制环节的分群结果;S4根据所述分
群结果,计算各群等值参数,并建立所述有功无功控制环节的分群等值模型;S5将所述n个
光伏发电单元的低电压穿越控制环节等值为一个等值模型,与所述有功无功控制环节的分
群等值模型共同构成光伏电站的分群等值模型;以及,S6根据扰动数据进行模型校核,如果
误差不满足预设容许要求,则调整所述分群指标阈值,并重复步骤S3-S6,直至所述光伏电
站的分群等值模型满足误差要求。
度离线数据库在线匹配获得在线灵敏度矩阵,而后以灵敏度加权的特征距离为分群指标,
根据预设置的分群指标阈值,利用聚类算法获得n个光伏发电单元有功无功控制环节的分
群结果,并根据分群结果,计算各群等值参数,以及建立有功无功控制环节分群等值模型,
同时将n个光伏发电单元的低电压穿越控制环节等值为一个等值模型,与上述有功无功控
制环节分群等值模型共同构成光伏电站的分群等值模型,最后根据扰动数据进行模型校核
获得大型光伏电站的在线分群等值模型。该方法能够实现含低电压穿越的大型光伏电站的
在线分群等值模型的建立,提高光伏电站并网影响分析的准确性,从而有效保证电力系统
的安全稳定运行。
度向量,λi、λj分别为所述光伏单元i、j的有功无功控制参数所对应的灵敏度向量。
(x)为参数x的灵敏度。
征距离小于所述分群指标阈值,则所述两个光伏发电单元的有功无功控制环节分为一群。
附图说明
具体实施方式
图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
点PCC,并提供有功无功控制、低电压穿越控制和输出电流计算环节,根据输出电流计算环
节实现n个光伏发电单元与电网的并网接口,其中,n为正整数。
这一环节实现与电网的并网接口。
各种典型故障类型及大小下控制参数的灵敏度,以及建立灵敏度离线数据库。
型故障,例如:可将出力水平从0-1划分为有限10档,并将故障方式分类,每种故障方式可根
据电压跌落的严重程度划分为10档,具体划分情况以实际情况为准,计算n个光伏发电单元
在典型出力水平及各种典型故障下控制参数的灵敏度,最终建立灵敏度离线数据库。
度则计算量大,不满足实际需求,因此,本发明提出离线计算各光伏发电单元在不同出力和
典型故障下的灵敏度,并建立灵敏度离线数据库,然后根据监测到的n个光伏发电单元出力
水平和故障类型及大小进行在线匹配,从而获得在线灵敏度,用于在线分群等值建模。
灵敏度:
(x)为参数x的灵敏度。
值可以根据实际情况进行标定。
于分群指标阈值,则两个光伏发电单元的有功无功控制环节分为一群。
量,λi、λj分别为光伏单元i、j的有功无功控制参数所对应的灵敏度向量。
动态特性。因此灵敏度加权的特征距离所表征的物理意义为:不同光伏发电单元有功无功
控制环节动态特性的差异,即灵敏度加权的特征距离越小,则两台光伏发电单元有功无功
控制环节的动态特性越相似。
述n个光伏发电单元两两之间的灵敏度加权的特征距离,最后根据预设置的分群指标阈值,
利用聚类算法获得n个光伏发电单元有功无功控制环节的分群结果。
可以根据实施情况进行标定。
立控制参数灵敏度离线数据库,然后根据监测到的n个光伏发电单元出力水平和故障类型
及大小进行在线匹配,从而获得在线灵敏度矩阵,而后根据计算公式(2)计算n个光伏发电
单元的灵敏度加权的特征距离,并设置分群指标阀值,利用聚类算法获得n个光伏发电单元
有功无功控制环节的分群结果,并根据分群结果,计算各群等值参数,以及建立有功无功控
制环节的分群等值模型,同时将n个光伏发电单元的低电压穿越控制环节等值为一个等值
模型,与的有功无功控制环节分群等值模型共同构成光伏电站的分群等值模型,最后根据
扰动数据进行模型校核获得大型光伏电站的在线分群等值模型。
度离线数据库在线匹配获得在线灵敏度矩阵,而后以灵敏度加权的特征距离为分群指标,
根据预设置的分群指标阈值,利用聚类算法获得n个光伏发电单元的有功无功控制环节的
分群结果,并根据分群结果,计算各群等值参数,以及建立有功无功控制环节的分群等值模
型,同时将n个光伏发电单元的低电压穿越控制环节等值为一个等值模型,与上述有功无功
控制环节等值模型共同构成光伏电站的分群等值模型,最后根据扰动数据进行模型校核获
得大型光伏电站的在线分群等值模型。该方法能够实现含低电压穿越的大型光伏电站的在
线分群等值模型的建立,提高光伏电站并网影响分析的准确性,从而有效保证电力系统的
安全稳定运行。
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三
个等,除非另有明确具体的限定。
部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第
一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。
实施例进行变化、修改、替换和变型。