[发明专利]集中式光伏电站及其参与电网调频的控制方法、控制系统

说明书

本发明公开了集中式光伏电站及其参与电网调频的控制方法、控制系统，方法包括(1)检测电网频率，判断电网频率是否等于额定频率，若是则结束；若否则由第一储能系统提供惯性响应；(2)判断电网频率是否超出光伏发电单元动作的频率死区，若是则由光伏发电单元根据频率变化情况逐个参与电网的一次频率调节；若否，则返回步骤(1)；(3)判断电网频率是否超出正常运行允许的变化范围，若是则由第二储能系统输出有功功率，提供频率的紧急控制；若否返回步骤(1)。本发明可以协调光伏电站中多个光伏发电单元的有功控制，使得集中式光伏电站可以参与电力系统的频率调节，有利于大规模光伏并网情况下电网的安全和稳定。

技术领域

本发明涉及新能源发电与电网控制技术，特别是涉及集中式光伏电站及其参与电网调频的控制方法、控制系统。

背景技术

随着光伏产业迅速发展和光伏并网控制技术逐渐成熟，建设集中式并网光伏电站成为高效利用太阳能的有效方式。由于光伏电站的工作环境特殊且占地面积比较大，因此集中式光伏电站一般位于较为偏远地区。偏远地区负荷种类单一，网架结构薄弱，因此当集中式光伏电站并网容量扩大时，光伏输出功率的随机性和波动性将会增大电力系统调频的难度。另一方面，由于集中式光伏电站的并网将逐步取代系统中原有的同步发电机，电力系统等效惯性的降低将会导致负荷变化时出现严重的频率波动，危害局部地区的频率稳定性。因此，研究集中式光伏电站调频控制方法对于提高新能源并网容量和保证电力系统安全稳定运行具有重要的理论和应用价值。

目前，光伏发电参与电力系统调频的主要方法有两种。第一种是安装储能系统，而保证光伏发电工作在最大功率点跟踪模式下。但是由于储能系统容量和成本的限制，仅由储能系统承担调频任务将会增大系统成本。第二种是在光伏最大出力的范围内，将光伏运行于功率调度模式。但这种情况下光伏电站可以调度的功率受到光照强度的影响，很可能出现容量不足的情况。由于集中式光伏电站与传统分布式光伏不同，其内部既有储能系统也有光伏发电单元，而且数量众多。因此为了保证光伏电站能够有效的参与电网调频，应该充分调用每一个发电单元的调频容量。集中式光伏电站调频控制方法必然涉及到多个发电单元之间的协调控制问题。

发明内容

发明目的：针对现有光伏电站参与电网调频控制方法的不足，本发明提出了一种集中式光伏电站及其参与电网调频的控制方法、控制系统，提高电力系统的频率稳定性。

技术方案：集中式光伏电站参与电网调频的控制方法，该方法包括以下步骤：

(1)检测电网频率，判断电网频率是否等于额定频率，若是，则结束；若否，则由第一储能系统提供惯性响应；

(2)判断电网频率是否超出光伏发电单元动作的频率死区，若是，则由光伏发电单元根据频率变化情况逐个参与电网的一次频率调节；若否，则返回步骤(1)；

(3)判断电网频率是否超出正常运行允许的变化范围，若是，则由第二储能系统输出有功功率，提供频率的紧急控制；若否，返回步骤(1)。

进一步的，步骤(1)中由第一储能系统提供惯性响应具体为：所述第一储能系统采用虚拟同步发电机控制方法，模拟传统同步发电机的动态响应。

进一步的，步骤(2)中光伏发电单元依次采用减载和频率下垂的控制方法，每一个光伏发电单元输出的有功功率表达式为：

P_ref＝(P_MPPT-△P)-k(f-f_d)P_MPPT；

其中，P_ref表示光伏发电单元的有功功率参考值；P_MPPT表示光伏发电单元的最大输出功率；△P表示光伏发电单元减载功率；k表示下垂特性曲线的斜率；f表示当前电网的实际频率；f_d表示光伏逆变器频率响应的动作频率。