大型光伏电站有功功率控制策略研究

大型光伏电站有功功率控制策略研究

苗丰麒

(国电商都县光伏发电有限公司内蒙古自治区乌兰察布市013450)

摘要：随着人类工业化的不断推进，人类对于能源的需求将会越来越大，导致生物能源加速消耗。而太阳能发电作为新兴的可再生清洁能源，逐渐进入人类的视线。由于太阳能光伏发电技术的快速发展，其装机容量也不断增加。由于其本身所具有的间歇性和波动性，使得电网的总负荷具有时变性和随机性，从而难以制定合理的发电计划和进行调频、调峰。本文对大型光伏电站有功功率控制策略进行研究。

关键词：大型光伏电站；有功功率控制；策略

本文基于光伏电站有功功率预测与电网调度指令，提出了光伏电站有功功率优化分配策略。设定功率按照一定的策略分配至各光伏逆变器，使其准确跟踪设定值，验证了该策略的有效性。

1大型光伏电站的模型建立

1.1大型光伏电站的并网系统构造

并网的光伏电站一般包括很多成分，主要由汇集线路分别接入逆变器、光伏阵列、升压的变压器，到相应的并网点（即POI），然后，通过传输线路接到PCC。并网以后的电压其测量点可以选择PCC或者POI，本文主要将PCC作为无功电压的控制点。

1.2光伏电站的等效模型

第一，逆变器与光伏阵列的等效模型。按照具体的潮流计算标准，如果逆变器选择了恒功率控制方法或者电流源的输出模式，则二者将等效为PQ可控的电源；如果逆变器选择恒电压控制方法与电压源输出模式，则二者等效为PV可控的电源。第二，大型光伏电站的交流一次系统没有对交流一次系统进行等效，参数主要依据典型的系统参数。光伏电站的等效模型主要包括PQ、PV可控的等效电源与交流一次系统。

2基于光伏电站并网有功功率控制策略研究

在光伏电站进行有功动作时，光伏发电场站必须按照调度机构指令进行有功动作。光伏监控系统能够对光伏电站内的全部逆变器实现遥信、遥测、遥调控制，从而使得单台逆变器能够接收有功控制指令。基于这一控制方式，本文提出了一种逆变器轮休的控制策略。该策略不仅实现了对逆变器“三遥”控制与逆变器实际工作情况的监控，而且保证了逆变器的经济性、安全性。光伏电站有功控制系统策略流程图如图1所示。

图1光伏电站有功功率控制策略流程图

2.1根据组件温度数据和事实辐照度，计算各发电单元的最大输出功率。参考不同类型发电单元组件的功率输出特性曲线，统计各发电单元最大输出功率，其中组件材料为非晶硅或多晶硅的计算公式如下：

式中，Psmax为单片组件温度和当前辐照度情况下的最大输出功率。当前光伏电站并网点的有功功率最大值为

2.2依据光伏电站场站内各逆变器的累计运行时间和累计停机时间，形成起动序列和停止序列。

（1）起动序列

计算本次各光伏逆变器停止工作的累计时间，将大于最短开始运行时间的终止运行光伏逆变器添加到起动序列当中，并按照停止工作时间长短进行排列，等待起动。

（2）停止序列

计算本次各光伏逆变器起动运行时间，将大于最短运行时间的运行光伏逆变器添加到停止工作序列当中，并按照停止工作时间长短进行排序，等待停机。

2.3当前光伏电站并网点的有功功率最大值Pmax与当前省调下发的有功功率预期值Pexpect的差值ΔP为

2.4计算逆变器运行数

（1）ΔP＞0时表示运行状态的光伏逆变器在下一个控制周期最大可输出功率大于电网调度值，因此可确定逆变器停机数。令矩阵，矩阵，其中P1j对应的逆变器运行时间大于P1(j+1)对应的逆变器。Q1中元素表示对应的光伏逆变器起停状态，qi=0表示此次运行状态不变，即继续运行，qi=1表示停机。

则停机数为

采用递归方法，依次计算，可以获得停机数Nstop，通过计算误差a值进行判断，即

第一步：令，计算a。若a＜0，则执行第二步；

第二步：，计算a，若a＜0，则执行第三步；

第三步：，计算a，若a＜0，则继续令q3=1，直至或者a≥0时停止。记此时Q中为1的个数。由式（6）可得逆变器停止运行数Nstop，此时停止运行逆变器运行数量为最大停止运行数。因此，下一个光伏电站逆变器运行周期内最小运行数N为

（2）ΔP＜0时表示正在运行工作中的逆变器在下一次动作时，电网调度动作指令值大于光伏电站的最大输出功率值，所以可确定逆变器开机数。令矩阵，矩阵，其中P2j对应的逆变器运行时间大于P2(J+1)对应的逆变器。Q1中元素表示对应的光伏逆变器起停状态，qi=0示此次运行状态不变，即继续运行，qi=1表示开机。

则起动数为

采用递归方法，依次计算，可以获得停机数Nstart，通过计算误差a值进行判断，即

第一步：令，计算a。若a＜0，则执行第二步；

第二步：，计算a，若a＜0，则执行第三步；

第三步：，计算a，若a＜0，则继续令q3=1，直至或者a≥0时停止。记此时Q中为1的个数。由式（10）可得逆变器开机数Nstart，此开机数为最小开机数。则下一个周期光伏逆变器最小运行数N为

2.5依据控制策略，向逆变器发出动作指令。

2.6在全站逆变器完成动作指令后，返回1）。

3结语

光伏电站有功功率控制策略的优化与应用，不仅能够为电网调度提供调度工具，而且提升了电网合理化调度新能源的能力，同时满足集中式光伏电站并网的相关技术要求，进而促进新能源发电健康有序的发展，为电网的安全稳定运行，提供了有力的技术支持。

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