[发明专利]一种高渗透率光伏系统低频振荡的阻尼控制方法

说明书

本发明公开了一种高渗透率光伏系统低频振荡的阻尼控制方法，所述光伏系统为四机两区域的多光伏系统，包含四台同步发电机和五台光伏电站，光伏渗透率达到50％以上；将两区域光伏系统划分为包含左边机组的区域1、包含右边机组的区域2和包含中间联络线与负载的区域3。进行阻尼控制时，对光伏逆变器施加阻尼控制，对于所述四机两区域的多光伏系统中的区域1、区域2，采用基于广域功率微分的阻尼控制，对于区域3，采用基于本地频率的阻尼控制；使用PRONY算法对阻尼控制效果进行分析，取控制策略下主导模式的衰减因子与无阻尼光伏的衰减因子做差得到相对衰减因子，相对衰减因子越小，则控制效果越好。

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种高渗透率光伏系统低频振荡的阻尼控制方法。

背景技术

随着环境问题与能源问题的逐渐恶化，人们对新能源发电的需求也越来越高。光伏发电是一种重要新能源发电方式，然而，光伏电站的发电很大程度上依赖光照、温度，这些环境因素的变动导致了光伏发电的不稳定性。同时，光伏逆变器本身不具有阻尼能力，会降低电力系统的惯性，给电力系统的稳定性造成破坏。现有的研究发现，大规模光伏的接入，容易在电力系统中产生或加重原有的低频振荡现象。

低频振荡一般指电力系统运行时机组间产生的0.2-3Hz的功率振荡。文献1(P.Kundur,Power System Stability and Control.New York,NY,USA:McGraw-Hill,1994)中，单个发电机的当地振荡一般在1-2Hz，而两组相互摆动的相干发电机的区间振荡一般0.1-0.7Hz。而在文献2(S.-S.Jhang,H.-J.Lee,C.-N.Kim,C.-H.Song and W.-K.Yu,ANN Control for Damping Low-frequency Oscillation using Deep learning,2018Australasian Universities Power Engineering Conference(AUPEC),2018,pp.1-4,doi:10.1109/AUPEC.2018.8757923)中，随着低频振荡的程度、范围的扩大，系统逐步偏离正常运行状态，最终导致整个电力系统的失稳。文献3(B.Subudhi and R.Pradhan,AComparative Study on Maximum Power Point Tracking Techniques forPhotovoltaic Power Systems,in IEEE Transactions on Sustainable Energy,vol.4,no.1,pp.89-98,Jan.2013,doi:10.1109/TSTE.2012.2202294)探索了光伏电站的最大功率追踪技术。在最大功率跟踪技术的伴随下，当系统中出现扰动，光伏电站不能通过改变功率输出来帮助电网稳定。而评估光伏系统的稳定性时必须考虑整个并网系统，否则可能会导致不可预期的稳定因素。根据实际情况，并网光伏系统有可能会恶化系统稳定性，但如果合理利用，可以使系统稳定性受益。

如果将光伏的最大功率追踪改为根据系统情况自适应地输出功率，来平缓系统的功率波动，可能能为电网的安全稳定运行提供更好的保障。文献4(R.K.Varma andH.Maleki,PV Solar System Control as STATCOM(PV-STATCOM)for Power OscillationDamping,in IEEE Transactions on Sustainable Energy,vol.10,no.4,pp.1793-1803,Oct.2019,doi:10.1109/TSTE.2018.2871074)中，当系统检测到功率振荡，光伏电站可以直接停止发电，也可以暂时偏离最大功率运行点。光伏系统也可以长期放弃最大功率追踪，运行在减载模式来更好地调制功率。

尽管光伏采用有功控制的抑制振荡效果优于无功控制，但实际工程中，大型光伏电站往往也需要配置无功电压调节功能。如果同时合理控制光伏的有功和无功，可以使得光伏对低频振荡的抑制作用更好。