[发明专利]大型光伏电站并网逆变器无功与电压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种大型光伏电站并网逆变器无功与电压控制方法。

背景技术

随着系统成本的持续降低和发电效率的不断提高，建设大型光伏电站是大规模利用太阳能的有效方式。不同于小容量光伏并网发电系统，很多大型光伏电站建立在远离负荷中心、光照资源丰富的荒漠地区，且光伏电站连接的地区电网多处于偏远地区，负荷比较分散，地区电网输电线路较长，电网相对薄弱。光伏发电系统本身的光照强度、温度变化等都会引起并网电压波动甚至越限，大型光伏电站必须参与调压控制，必要时给电网提供紧急无功支撑。

目前解决电网电压越限的方法主要有：定功率控制、利用储能系统、无功补偿装置、并网逆变器无功功率控制。但国内对光伏并网的研究主要集中在单位功率因数并网。对光伏逆变器的无功控制主要是针对电网末梢负载的无功补偿，通过检测负载无功电流作为无功指令值进行补偿，适用于对负载的无功补偿，并不适合光伏系统的无功独立控制。

对于分布式光伏发电，由于系统存在多个馈线节点，当光伏系统接入电网时，改变了线路潮流方向，又因为经线路输送功率时，沿线路的电压分布始端高于末端。对于整个分布式光伏系统，馈线末端电压变为始端电压，因此，馈线末端电压抬高量最大。针对该问题，文献[Local reactive power control methods for overvoltage prevention of distributed solar inverters in low-voltage grids]在分布式光伏发电背景下提出了四种逆变器无功控制策略：恒无功功率Q控制、恒功率因数cosφ控制、基于光伏有功出力的cosφ(P)控制及基于并网点电压幅值的Q(U)控制策略。此外，文献[低压网络中并网光伏逆变器调压策略]提出了一种基于并网点电压幅值与光伏有功出力的Q(U,P)控制策略，并与文献[Local reactive power control methods for overvoltage prevention of distributed solar inverters in low-voltage grids]提出的几种无功控制策略进行对比分析。

不同于分布式光伏发电，大型光伏电站通常由多组光伏发电单元组成，每组光伏发电单元分别通过升压变压器汇入送端配电站，然后以相应的电压等级实现远距离高压交流输电[电网阻抗对大型并网光伏系统稳定性影响分析]。大型光伏电站对电网电压影响程度的大小主要取决于电网结构的强度和光伏电站容量的大小。目前，大型光伏电站无功与电压控制研究较少，文献[大型分布式电源模型化研究及其并网特性分析]提出在光伏电站送端配电站低压侧装设静止无功补偿器动态供给无功功率，提高了光伏电站电压稳定性，但大容量的无功补偿装置会增大系统成本。文献[光伏电站低电压穿越时的无功控制策略]提出利用光伏逆变器本身的无功输出能力向电网提供无功功率，但光伏逆变器在满发状态下无功容量受限。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供大型光伏电站并网逆变器无功与电压控制方法，该方法能够很好的协调SVG单元和各光伏发电单元之间的无功输出。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，大型光伏电站并网逆变器无功与电压控制方法，包括：

电压参考单元实时给定电压控制点参考电压u_ref，

无功整定单元通过比较电压控制点实际电压与参考电压得到电压偏差，再通过PID控制器自动获取维持电压控制点电压所需的无功参考量Q_ref，

无功分配单元自动在SVG和各光伏发电单元之间进行无功分配，

各光伏发电单元中的并网逆变器采用按无功容量等比例方式分配。

进一步，所述PID控制器的传递函数为：，其中，表示时间常数，表示调节系数。

进一步，所述无功参考量为：，其中u_ref表示实时给定电压控制点参考电压，u_pcc表示并网点实时检测电压，Q₀表示无功初始参考量。