[发明专利]一种光伏发电设备并网运行优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及光电发电领域，具体涉及一种光伏发电设备并网运行优化方法。

背景技术

随着经济全球化的发展，传统能源在为我们带来优质生活的同时，也越来越严重地危害着我们的生存环境，越来越多的国家开始关注清洁能源的利用。传统能源将逐渐被可再生清洁能源所替代。人类对能源需求量不断增长，太阳能发电因其环保经济的特点受到各国的关注和青睐。

并网光伏发电系统是指与交流电网联接的光伏发电系统，目前，传统光伏发电领域，并网的方法是通过功率调节器将光伏方阵的直流电能装换为交流电实现并网。

目前，常见的计算光伏电站并网参考功率的方法，如低通滤波，具有一定的延时性，且跟踪精度不高，不能很好地反映原始信号特性。频谱补偿法过于理想化。常规的经验模态分解法由于计算速度问题难于应用与实时在线快速计算。

光伏电站运行的负荷多为感性负荷。大量存在的感性负荷，不仅造成系统功率因数过低，生产效率降低，企业电能费用支出增加，还会引起电网电压波动，严重时影响带载设备的安全运行，给企业带来不必要的经济损失。根据《国家电网公司光伏电站接入电网技术规定》规定，大型和中型光伏电站的功率因数应该能够在0.98(超前)～0.98(滞后)范围内连续可调。因而，大型集中式和分布式光伏电站需要通过无功补偿的方式来提高功率因数，保证电能质量和电网安全。

光伏组件监控系统中，监控装置负责监控系统内的光伏组件(即数据采集装置)的工作状态；通信子系统负责监控装置和数据采集装置间的数据传输。目前在光伏发电行业中，光伏组件监控系统中的通信子系统由传统的有线和无线两种方式组成。

发明内容

本发明提供一种光伏发电设备并网运行优化方法，该方法网采用了有功功率参考值快速计算方法，具有保持不失原光伏输出功率的特性的情况下，快速计算满足光伏并网要求的参考功率，经过改进经验模态分解法和新型小波去噪法后重组的光伏功率信号，能够有效地改善原始信号的波动性，达到平抑功率波动的目的，实现光伏平滑并网；根据光伏设备的功率输出信息和网侧电压值信息，判断和确定光伏设备的工作模式，当光伏设备处于有功功率输出模式时，判断光伏电池的输出状态信息是否满足第一切换条件，并在满足时使得光伏并网逆变器从有功功率输出模式切换到无功功率补偿模式；当光伏设备处于无功功率补偿模式时，判断光伏电池的输出状态信息是否满足第二切换条件，并在满足时，使得光伏设备从无功功率补偿模式切换到有功功率输出模式，以实现并网运行的优化；此外，本发明的监控方法，采用无线加密通信实现监控数据的通信，使得监控装置对于光伏发电设备监控更为简单和可靠。

为了实现上述目的，本发明提供一种光伏发电设备并网运行优化方法，该方法包括如下步骤：

S1.快速计算光伏发电设备的有功功率参考值，并实时检测光伏发电站网侧电压值；

S2.将上述有功功率参考值和光伏发电站网侧电压值通过无线通信的方式，发送给监控装置；

S3. 根据所述将有功功率参考值和网侧直流电压信息，确定光伏发电设备并网工作模式；

S4. 监控装置根据上述并网工作模式，控制光伏设备优化运行。

优选的，在所述步骤S1中，具体采用如下方法快速计算光伏发电设备的有功功率参考值：

S11. 对光伏电站的输出功率信号按时间进行分段，然后利用改进经验模态分解法对每段输出功率信号进行分解，得到IMF分量c_j，对每段输出功率信号的边界值采用上一段输出功率信号的IMF均值，得到多个IMF分量；

S12. 采用新型小波去噪法对步骤S11得到的IMF分量进行小波去噪，得到降噪后的新IMF分量，其中，所述新型小波去噪法的阈值函数为：

其中，D为小波系数长度，σ为噪声方差，W_jk为小波系数，f为输入信号频率

S13. 利用主成分分析法将步骤S12得到的新IMF分量进行排序，对排序后的新IMF分量进行组合，得到光伏电站并网的参考功率值。

优选的，在所述步骤S11中，改进经验模态分解法包括以下步骤：

S111.将白噪声信号加入到输出功率信号中，得到两组含白噪声信号集合[M₁,M₂]，其中，M₁＝S+N；M₂＝S-N，S为输出功率信号，N为白噪声信号；