[发明专利]一种基于功率预测的并网光伏电站无功-电压控制方法

说明书

本发明提供一种基于功率预测的并网光伏电站无功‑电压控制方法，通过光伏AVC系统协调并网光伏电站内的无功调节设备，完成并网点电压控制；方法包括：基于功率预测数据确定并网光伏电站再并网点电压调节结束时的无功损耗；确定并网光伏电站的无功调节总量；确定光伏逆变器和静态无功补偿设备的无功功率极限；进行并联补偿电容器组的投切控制；进行光伏逆变器和静态无功补偿设备的控制。本发明精确计算光伏电站控制灵敏度，具备更好的无功‑电压控制精度及响应速度；功率预测与光伏电站AVC系统相结合，从而实现光伏电站电容器组分段控制，实现了无功‑电压控制与设备保护间较好的平衡。

技术领域

本发明涉及一种控制方法，具体涉及一种基于功率预测的并网光伏电站无功-电压控制方法。

背景技术

太阳能光伏发电具有随机性、间歇性、周期性以及波动性的特点，随着光伏发电规模不断增长，对电网电压稳定的影响日益明显。在并网光伏电站安装无功-电压自动控制系统(下文简称为光伏AVC系统)是保证电网电压稳定、无功平衡的重要手段，典型光伏AVC系统结构如图1所示，光伏AVC系统通过协调光伏电站内无功调节设备出力完成并网点电压控制。

光伏发电与火电/风电相比较，由于缺少机械设备的转动惯量及阻尼特性，出力变化呈阶跃特性，对光伏AVC系统响应时间(各地规定不同，一般要求在10～20秒左右)、控制精度的要求明显提高，这使得传统定步长调节、多轮反馈控制方法难以满足系统要求。在实际工程应用中暴露以下问题：

(1)无功调节设备控制协调困难，理论上光伏逆变器及静态无功补偿设备具有毫秒级响应速度，电容器投切时间也小于1秒，但在实际工程中，各无功调节设备响应速度受通讯方式影响较大。特别是独立控制的光伏逆变器，若采用环形而非光纤直联方式通讯，响应速度较慢的逆变器往往在数秒以上，采用传统控制方法容易出现在规定调节时间内母线电压超调或调节不到位问题。

(2)无功调节总量计算困难，由于并网点无功、电压变化较小以及测量数据不同步等因素的影响，根据电压偏差及无功变化在线计算得到系统阻抗往往误差较大，导致调节总量计算存在问题，进而影响到光伏AVC系统的响应时间及控制精度。

(3)连续调节设备与离散调节设备的协调控制问题，现有的无功优化算法中，电容器投切次数作为计算约束性条件，并作为最后调节手段。因此，电容器投切操作一般滞后于电站并网点电压变化情况，并导致光伏逆变器及静态无功补偿设备部分时段无功出力偏高，影响 发电效率。

(4)较少考虑电站内无功损耗的影响，当电网整体无功平衡时，影响光伏电站并网点电压的重要因素之一是站内无功损耗，因此，无功-电压调节过程中应充分考虑站内无功损耗变化情况,现有无功-电压控制算法一般是不计及站内无功损耗的。

(5)静态无功补偿设备(SVC/SVG/MCR)的不合理应用。为保证电网故障下的暂态无功储备，基于传统火电/风电AVC系统发展而来的光伏AVC系统，在调节过程中一般不使用静态无功补偿设备的控制策略。这一方面容易导致电容器的频繁投切；另一方面也使得主变无功需求完全由远方的光伏逆变器提供，一定程度上增大了线损。实际运行经验表明，在准确功率预测及无功裕度计算基础上，通过合理、有限制的应用静态无功补偿设备调节容量，可有效提高电压控制精度及AVC系统响应速度，减少电容器的投切次数。

发明内容

为了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并网光伏电站无功-电压控制方法，针对不同无功调节设备响应速度差异，则用了分步控制保证光伏电站无功-电压控制的精度及响应速度。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

本发明提供一种基于功率预测的并网光伏电站无功-电压控制方法，通过光伏AVC系统协调并网光伏电站内的无功调节设备，完成并网点电压控制；所述无功调节设备包括光伏逆变器、并联补偿电容器组和静态无功补偿设备；

所述方法包括：