[发明专利]一种光伏电站逆变器功率快速控制的方法

说明书

本发明公开一种光伏电站逆变器功率快速控制的方法，包括如下步骤：步骤1，逆变器自动记录非限功率运行时段的最大功率点电压Vmpp，在非限功率状态下，对Vmpp进行自动记录和更新；步骤2，在限功率状态，逆变器接收到上调功率指令，根据提升功率目标值Pt1和最大功率点电压Vmpp进行快速跨越式功率调节响应；逆变器接收到降功率指令时，参考目标功率值Pt2进行快速降功率调节响应。此种方法可使光伏电站中逆变器进行快速执行响应的方法，通过逆变器自适应智能记录最大功率点电压点相关参数，在逆变器快速功率控制中，可以一步定位到最大功率点，实现全站光伏逆变器功率调节执行速度在30ms内。

技术领域

本发明属于新能源发电控制领域，特别涉及光伏电站中光伏逆变器的功率快速控制。

背景技术

伴随着新能源在电网中的占比越来越高，“三北”地区新能源装机容量接近甚至有的超过30％，高比例的新能源严重挤压了常规能源的一次调频快速备用容量空间，使得电网的运行面临一系列的挑战，迫切需要新能源如光伏电站加快功率调节响应速度，以满足电网故障或扰动过程中功率调节快速响应需求，参与电网一次调频，成为电网“友好型”电源。如果部分光伏电站的有功/无功功率能在百毫秒内可调可控，将对缓解直流闭锁送端电网过电压问题产生显著的积极作用，可以有效提升所在电网的频率、电压控制能力，增强电网的稳定水平。

然而当前新能源风电、光伏电站通常是通过自动发电功率控制系统(简称 AGC系统)来进行功率调节响应控制的，该系统的站内控制启动响应时间长达 20秒，其中逆变器端的执行响应时间长达1-3秒，即使是其它环节的时间压缩至 0，也无法满足稳控系统对新能源光伏电站百毫秒的调节控制响应需求。分析逆变器本身的原因，当目标功率下降时，目标功率是肯定能够达到的，不需要逐步迭代算法跟踪，算法较容易实现；而在目标功率提升时，由于处于限功率状态的逆变器是不知道自身所连接的光伏阵列当前的最大发电能力的，通常只能通过 MPPT算法寻找最大功率值或是目标功率值；而常规MPPT跟踪过程缓慢，需要逐步迭代(每步约100ms)跟踪，保证逆变器系统安全稳定进行跟踪，整个MPPT 跟踪过程一般长达1～3秒；另一方面，如果盲目地使逆变器进行快速功率提升跟踪，一旦造成提升的目标功率超过逆变器所连接的光伏阵列的当前自然最大功率，就很可能造成逆变器直流母线电压崩溃继而导致跳机的风险。逆变器常规 MPPT算法的速率和较大的跳机风险显然不能满足电网故障或扰动时对光伏电站提出的百毫秒内的系统级功率响应的需求。

目前，有方案提出采用环境监测仪器的温度和光照强度数据，对整站光伏逆变器的实际最大功率点进行评估，也有进一步的研究提出了采用部分样本逆变器不限功率自然发电，通过部分样本逆变器的运行状态，来评估整个光伏电站其他所有逆变器的最大功率点。然而这两种方案功率追踪精度不高，都只适用于电站内地势平坦一致，电站内各个并网单元太阳能光伏电池、逆变器、电缆布线等参数特性一致性都很好的理想光伏电站，方案适用面较窄的缺点也很明显。采用样本逆变器的方案，样本逆变器无法参与功率调节控制，降低了电站整体功率调节的容量；电站控制系统必须先通过通讯获取样本逆变器的运行状态参数，并通过通讯下发给各台逆变器，受控的逆变器才能开始进行功率调节响应，控制过程多了样本逆变器参数上送和下发两个环节，整个光伏电站功率调节速率不免受到影响。

现有的大部分光伏电站中普遍存在下列问题：

(1)光伏电站地势起伏不平，光伏组件朝向不完全一致，存在局部阴影遮挡问题；

(2)电站分多期建设，同一个光伏电站存在不同种类、不同品牌太阳能电池，电池特性之间存在较大差异；

(3)随着电站运行发电，同一个光伏电站太阳能光伏电池衰减程度不一致，差异不断变大。

光伏电站正常运行发电周期长达20-30年，现有两种方案都无法自适应满足不同电站地理布局、光伏电池差异，电池发电性能衰减的离散型差异问题。

发明内容