一种分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法

摘要

本发明提供了一种分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法，所述方法包括上层协调控制方法和就地协调控制方法；所述上层协调控制方法包括确定电容器组和所述光伏逆变器分别承担的无功功率；所述就地协调控制方法包括根据所述上层协调控制方法下达的光伏逆变器无功出力指令、当前各光伏逆变器实发有功值和交流侧电压值修改所述无功出力指令并下发给各光伏逆变器。所述方法在不增加新的SVC/SVG等动态无功补偿设备的情况下，解决了分布式光伏接入用户配电变压器380V侧引起的用户功率因数降低问题，节省了分布式光伏建设投资。

权利要求

1.一种分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法，其特征在于：所述方法包括上层协调控制和就地协调控制；

所述上层协调控制包括确定电容器组和所述光伏逆变器分别承担的无功功率；

所述就地协调控制包括根据所述上层协调控制下达的光伏逆变器无功出力指令、当前各光伏逆变器实发有功值和交流侧电压值修改所述无功出力指令并下发给各光伏逆变器；

所述就地协调控制满足以下基本原则：

I、满足各光伏逆变器无功输出值不越限且交流输出侧的电压满足国标要求；

II、当光伏逆变器交流输出侧的电压较高时按一定无功-电压曲线斜率降低其无功出力，当光伏逆变器交流输出侧的电压较低时按一定无功-电压曲线斜率提高其无功出力，当光伏逆变器交流输出侧的电压在一定的区间内时保持接受的无功指令不变，实时调整逆变器无功出力指令；

III、实时计算、调整并下发逆变器无功出力指令的时间间隔短于上层协调控制下发逆变器无功出力指令的时间间隔；

所述上层协调控制包括以下步骤：

S01、获取用户进线处功率因数考核值；

S02、根据所述功率因数考核值、第二天负荷预测值、第二天光伏有功出力预测值，确定第二天无功需求曲线；

S03、根据所述第二天光伏有功出力预测值和光伏逆变器的无功特性，确定第二天光伏无功出力能力曲线；

S04、根据所述第二天无功功率需求曲线和所述第二天光伏无功出力能力曲线，将所述第二天无功需求曲线减去所述第二天光伏无功出力能力曲线后，进行平滑处理获得所述电容器组动作曲线，确定电容器组投入时间、投入容量、退出时间和退出容量；

S05、所述电容器组根据所述投入时间、投入容量、退出时间和退出容量运行，实时监测用户进线处功率因数，计算无功功率缺额，按照当前光伏逆变器所发的有功功率将无功功率缺额等比例分配给各光伏逆变器承担。

2.如权利要求1所述的分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法，其特征在于：所述就地协调控制包括以下步骤：

S11、实时接受所述上层协调控制下达的光伏逆变器无功出力指令，实时获取当前各台光伏逆变器实发有功功率值和交流输出侧的电压信息；

S12、根据所述光伏逆变器无功出力指令、所述实发有功功率值和所述交流输出侧的电压信息计算并调整所述光伏逆变器输出的无功出力指令值；

S13、实时将调整后的所述光伏逆变器的无功出力指令转换成功率因数指令，下发给各台光伏逆变器；

S13、当一个上层协调控制周期未结束时，返回执行步骤S11，当一个上层协调控制周期结束时，返回上层协调控制执行步骤S01。

说明书

一种分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种分布式光伏发电无功电压协调控制技术领域的方法，具体讲涉及一种分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法。

背景技术

[0002] 随着分布式光伏发电的迅速发展，工业园区因其屋顶面积大、屋顶较平整受到了分布式光伏开发商的青睐。为了节省分布式光伏升压变压器等设备投资，目前大量分布式光伏发电接入工业园区工厂等用户配变380V侧，分布式光伏接入前用户配变380V侧普遍装有自动投切电容器组以控制配变380V侧功率因数。分布式光伏只发出有功功率，抵消了配变380V侧的一部分有功负荷，造成用户功率因数降低，当电容器组容量不足导致用户进线处功率因数超标时，用户将会遭受经济处罚；光伏出力的波动性导致自动投切电容器组频繁动作，电容器组寿命大大缩短。在光伏并网点安装SVC/SVG等动态无功补偿设备可以解决分布式光伏发电接入用户配变380V侧引起的无功电压问题，但SVC/SVG等动态无功补偿设备价格较昂贵，将会增加大量投资；并且目前国家为鼓励分布式光伏发电的发展，实际操作中降低了对分布式光伏无功电压的要求，在进行分布式光伏发电接入系统设计和审查时普遍不要求分布式光伏业主配置SVC/SVG等动态无功补偿设备。

[0003] 现有技术中，无功协调控制大致分为以下几方面：

[0004] 1)分布式光伏发电功率预测方法方面，用于提高分布式光伏功率预测精度，使主站监测更加准确，未用于分布式光伏无功协调控制；

[0005] 2)分布式光伏SVC/SVG等无功补偿装置与逆变器协调优化控制方面，稳态条件下无功调节先使用SVC/SVG无功能力，电压稳定后再调节逆变器无功，以减轻SVC/SVG无功出力和电能消耗；

[0006] 3)分布式光伏自动电压控制，通过逆变器优先的策略对逆变器、SVC/SVG等设备进行控制。由于目前国内大量分布式光伏电站不配置SVC/SVG等动态无功补偿设备，以上专利的实用性存在一定不足。

[0007] 综上，现有技术中的方法均未考虑光伏功率预测和光伏接入点原有的自动投切电容器组，因此，需要提供一种基于功率预测的分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法。

发明内容

[0008] 为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于功率预测的分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法。

[0009] 实现上述目的所采用的解决方案为：

[0010] 一种分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法，其改进之处在于：所述方法包括上层协调控制和就地协调控制；

[0011] 所述上层协调控制包括确定电容器组和所述光伏逆变器分别承担的无功功率；

[0012] 所述就地协调控制包括根据所述上层协调控制下达的光伏逆变器无功出力指令、当前各光伏逆变器实发有功值和交流侧电压值修改所述无功出力指令并下发给各光伏逆变器。

[0013] 进一步的，所述上层协调控制包括以下步骤：

[0014] S01、获取用户进线处功率因数考核值；

[0015] S02、根据所述功率因数考核值、第二天负荷预测值、第二天光伏有功出力预测值，确定第二天无功需求曲线；

[0016] S03、根据所述第二天光伏有功出力预测值和光伏逆变器的无功特性，确定第二天光伏无功出力能力曲线；

[0017] S04、根据所述第二天无功功率需求曲线和所述第二天光伏无功出力能力曲线，将所述第二天无功需求曲线减去所述第二天光伏无功出力能力曲线后，进行平滑处理获得所述电容器组动作曲线，确定电容器组投入时间、投入容量、退出时间和退出容量；

[0018] S05、所述电容器组根据所述投入时间、投入容量、退出时间和退出容量，实时监测用户进线处功率因数，计算无功功率缺额，按照当前光伏逆变器所发的有功功率将无功功率缺额等比例分配给各光伏逆变器承担。

[0019] 进一步的，所述就地协调控制包括以下步骤：

[0020] S11、实时接受所述上层协调控制下达的光伏逆变器无功出力指令，实时获取当前各台光伏逆变器实发有功功率值和交流输出侧的电压信息；

[0021] S12、根据所述光伏逆变器无功出力指令、所述实发有功功率值和所述交流输出侧的电压信息计算并调整所述光伏逆变器输出的无功出力指令值；

[0022] S13、实时将调整后的所述光伏逆变器的无功出力指令转换成功率因数指令，下发给各台光伏逆变器；

[0023] S13、当一个上层协调控制周期未结束时，返回执行步骤S11，当一个上层协调控制周期结束时，返回上层协调控制执行步骤S01。

[0024] 进一步的，所述就地协调控制满足以下基本原则：

[0025] I、满足各光伏逆变器无功输出值不越限且交流输出侧的电压满足国标要求；

[0026] II、当光伏逆变器交流输出侧的电压较高时按一定无功-电压曲线斜率降低其无功出力，当光伏逆变器交流输出侧的电压较低时按一定无功-电压曲线斜率提高其无功出力，当光伏逆变器交流输出侧的电压在一定的区间内时保持接受的无功指令不变，实时调整逆变器无功出力指令；

[0027] III、实时计算、调整并下发逆变器无功出力指令的时间间隔短于上层协调控制下发逆变器无功出力指令的时间间隔。

[0028] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0029] 1、本发明提供的方法在不增加新的SVC/SVG等动态无功补偿设备的情况下，解决了分布式光伏接入用户配电变压器380V侧引起的用户功率因数降低问题，节省了分布式光伏建设投资。

[0030] 2、本发明提供的方法充分利用光伏逆变器的无功功率调节能力，无功功率连续调节，对用户进线处功率因数控制更加准确。

[0031] 3、本发明提供的方法降低用户原有电容器组动作次数，延长了电容器组寿命。

附图说明

[0032] 图1为本实施例中分布式光伏逆变器无功协调控制方法流程图；

[0033] 图2为本实施例中就地协调控制控制策略图。

具体实施方式

[0034] 下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

[0035] 本发明提供一种分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法，该方法基于光伏发电功率预测、负荷预测计算出满足用户进线处功率因数要求的第二天无功功率需求曲线，无功功率需求曲线中变化较小的部分由电容器组承担，第二天电容器组按照无功计划投运和退出，其余无功功率缺额由光伏逆变器承担，实时监测用户进线处功率因数并根据逆变器实发有功值和交流侧电压值实时调整光伏逆变器发出的无功功率。

[0036] 如图1所示，图1为本实施例中分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法流程图；基于功率预测的分布式光伏逆变器和电容器组无功协调控制方法包括上层协调控制和就地协调控制。

[0037] 所述上层协调控制用于预测第二天光伏发电功率、预测第二天的负荷、计算第二天光伏无功出力能力曲线、计算满足进线处功率因数要求的无功功率需求曲线、将无功功率需求曲线分配给电容器组和光伏逆变器。

[0038] 所述就地协调控制用于接受上层协调控制下达的光伏逆变器无功出力指令、根据当前各台光伏逆变器实发有功值和交流侧电压值适当修改无功出力指令并下发给各台光伏逆变器。

[0039] 所述上层协调控制包括以下步骤：

[0040] S01、获取用户进线处功率因数考核值；

[0041] S02、根据所述功率因数考核值、第二天负荷预测值、第二天光伏有功出力预测值，确定第二天无功需求曲线；

[0042] S03、根据所述第二天光伏有功出力预测值和光伏逆变器的无功特性，确定第二天光伏无功出力能力曲线；

[0043] S04、根据所述第二天无功功率需求曲线和所述第二天光伏无功出力能力曲线，将所述第二天无功需求曲线减去所述第二天光伏无功出力能力曲线后，进行平滑处理获得所述电容器组动作曲线，确定电容器组投入时间、投入容量、退出时间和退出容量；

[0044] S05、所述电容器组根据所述投入时间、投入容量、退出时间和退出容量运行，实时监测用户进线处功率因数值，计算出存在的无功功率缺额，按照当前光伏逆变器所发的有功功率将无功功率缺额等比例分配给各台光伏逆变器承担。

[0045] 应用中由于各类用户功率因数不同，需根据各地电网提出的用户功率因数要求确定所述用户进线处功率因数值。

[0046] 所述就地协调控制包括以下步骤：

[0047] S11、实时接受所述上层协调控制下达的光伏逆变器无功出力指令，实时获取当前各台光伏逆变器实发有功值和交流输出侧的电压信息，

[0048] S12、根据所述光伏逆变器无功出力指令、所述实发有功值和所述交流输出侧的电压信息实时计算并调整光伏逆变器输出的无功指令值；

[0049] S13、实时将经过调整后的光伏逆变器无功出力指令转换成功率因数指令，下发给各台光伏逆变器；

[0050] S13、当一个上层协调控制周期未结束时，返回执行步骤S11，当一个上层协调控制周期结束时，返回上层协调控制执行步骤S01。

[0051] 如图2所示，图2为本实施例中就地协调控制控制策略图；所述就地协调控制的基本原则为：在满足各台光伏逆变器无功输出值不越限且交流输出侧的电压满足国标要求的前提下，当光伏逆变器交流输出侧的电压较高时按一定Q-U曲线斜率降低其无功出力，当光伏逆变器交流输出侧的电压较低按一定Q-U曲线斜率提高其无功出力，当光伏逆变器交流输出侧的电压在一定的区间内时保持接受的无功指令不变，不断实时调整逆变器无功出力指令，就地协调控制实时计算、调整并下发逆变器无功出力指令的时间间隔短于上层协调控制下发逆变器无功出力指令的时间间隔，两者时间间隔比例可以设定和更改。

[0052] 最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。