一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法与流程

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1.本技术涉及光伏电站无功电压控制技术领域，更具体地，涉及一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法。

背景技术：

2.新能源光伏电站，是指一种利用太阳光能、采用特殊材料诸如晶硅板、逆变器等电子元件组成的发电体系，与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统，新能源光伏电站可以分为带蓄电池的独立发电系统和不带蓄电池的并网发电系统，太阳能发电分为光热发电和光伏发电。
3.然而现有的新能源光伏电站使用时，由于分配策略简单，不能正常跟进目标值，导致现场需要人为干预提高目标值，提高发电量，但是由于人为因素造成超发，干扰正常调节，在考核时间内人工干预会造成超调，反调现象，并且，线场avc/agc分配策略为平均分配方式，导致由于个别逆变器受环境和自身性能影响，不能正常跟进目标，目标值和实际调节值存在差异，降低了电厂的有效发电量。

技术实现要素：

4.鉴于上述问题，本技术提出了一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，以改善上述问题。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，所述新能源光伏电站电压控制包括有功功率自动控制、无功功率控制、一次调频技术，所述无功功率控制方法包括设备分配、调压设备安装、自动电压控制、工控软件操作，其中调压设备安装中的设备由变压器分接头、无功补偿设备、辅助设备组成，且辅助设备为光伏逆变器或风机，所述自动电压控制采用三种模式，分别为二级电压控制、三级电压控制、四级电压控制。
6.可选的，所述设备分配具体为：预先采用文献调研的方式，通过对基于超短期出力预测技术得到的新能源电站无功功率以及实时状态反馈的分析，调研技术标准中对新能源电站无功功率控制的要求，再研究新能源电站无功功率可行的优化算法，评估不同算法的优缺点，结合设备实时反馈信息，提出适用于新能源电站无功设备的优化策略，研究新能源电站无功功率优化的相关步骤，并基于无功功率控制优化技术，研究新能源电站无功功率分区分设备合理分配的优化技术方案。
7.可选的，所述文献包括公开发表的文献、国际标准组织发布的报告、标准关于新能源电站无功功率控制优化的相关技术。
8.可选的，所述设备实时反馈信息包括新能源无功设备特性、电压特性、新能源电站无功实时状态。
9.可选的，所述二级电压控制具体为：利用区域电网中关键点的scada量测，根据灵敏度或无功电压优化信息确定电压控制策略，通过设定一级电压控制的发电机或变电站电
压目标值，并对本区域中枢节点电压的闭环控制，控制周期为分钟级。
10.可选的，所述三级电压控制具体为：以全网的经济运行为目标，并以状态估计和无功电压优化算法为基础，给出二级电压控制的各区域中枢节点电压设定值，控制周期一般不小于30min。
11.可选的，所述四级电压控制包括软三级电压控制、网省地三级avc协调控制，且软三级电压控制具体为：将整个电网进行在线分区和中枢节点选择，通过基于实时电压无功优化的三级电压控制为中枢节点设定电压参考值，在avc主站利用关键点的scada量测以软件形式实施软二级电压控制，其目标是维持中枢节点电压实际值在设定的参考值附近。
12.可选的，所述网省地三级avc协调控制具体为：通过上级电网的电压无功优化，实时计算出下级电网中协调变量的最优设定值，并下发到下级电网调度机构，在下级电网的协调控制决策中，除了满足本级电网的控制目标外，还需要实时跟踪由上级电网给出的协调变量的最优设定值，且实际应用中协调变量一般为关口电压、关口无功功率或关口功率因数。
13.可选的，所述工控软件操作具体为：用pid和完全具有自主产权的工业组态软件进行工控应用系统的控制，并对agc或avc系统的无功功率的高效分配。
14.本技术提供的一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，具备以下有益效果：
15.1、本技术通过有功功率自动控制、无功功率控制、一次调频技术之间的配合，出被控制装置的设备特性进行建模，针对不同发电单元进行精细化控制及历史追溯发电性能记录，整体功率可分区控制，达到可预测性，分区分设备优化，使新能源电站具备跟踪电网调度实时调整有功和无功功率的能力，满足电网调度对一次调频、agc、avc等功能的考核标准，确保电网的安全性和稳定性，最大限度提高发电设备的发电量，减少限电时候漏发电量，满足设备经济，稳定、安全运行。
16.2、本技术通过设备分配、调压设备安装、光伏逆变器和风机之间的配合，针对光伏逆变器或风机采用分散式就地控制策略，基于并网点电压和光伏实际有功出力建立cosφ(u、p)控制模型进行自适应控制，该多级无功控制策略可有效减少了vqc装置动作次数，并改善电网电压水平。
17.3、本技术通过设备分配、调压设备安装、自动电压控制和工控软件操作之间的配合，利用调压设备的设置，按照调压资源特性不同，将电压调节任务分配到不同的层级完成，并且根据各资源特性的不同，对其进行了分类分级处理，提出多级无功电压控制策略，从而保证新能源光伏电站的正常使用。
具体实施方式
18.对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
19.本发明提供一种技术方案：一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，新能源光伏电站电压控制包括有功功率自动控制、无功功率控制、一次调频技术，有功功率自动控制、无功功率控制、一次调频技术的设置可针对不同发电单元进行精细化控制
及历史追溯发电性能记录，整体功率可分区控制，达到可预测性的效果，并且分区分设备优化，使新能源电站具备跟踪电网调度实时调整有功和无功功率的能力，满足电网调度对一次调频、agc、avc等功能的考核标准，确保电网的安全性和稳定性，最大限度提高发电设备的发电量，减少限电时候漏发电量，满足设备经济，稳定、安全运行，无功功率控制方法包括设备分配、调压设备安装、自动电压控制、工控软件操作，其中调压设备安装中的设备由变压器分接头、无功补偿设备、辅助设备组成，变压器分接头、无功补偿设备、辅助设备组成的设置，根据各资源特性的不同，对其进行了分类分级处理，提出多级无功电压控制策略，即分别利用光伏逆变器或风机、无功补偿、传统vqc装置实现系统一、二、三、四级调压，且辅助设备为光伏逆变器或风机，自动电压控制采用三种模式，分别为二级电压控制、三级电压控制、四级电压控制，针对光伏逆变器或风机采用分散式就地控制策略，基于并网点电压和光伏实际有功出力建立cosφ(u、p)控制模型进行自适应控制，该多级无功控制策略可有效减少了vqc装置动作次数，并改善电网电压水平。
20.设备分配具体为：预先采用文献调研的方式，通过对基于超短期出力预测技术得到的新能源电站无功功率以及实时状态反馈的分析，调研技术标准中对新能源电站无功功率控制的要求，再研究新能源电站无功功率可行的优化算法，评估不同算法的优缺点，结合设备实时反馈信息，提出适用于新能源电站无功设备的优化策略，研究新能源电站无功功率优化的相关步骤，并基于无功功率控制优化技术，研究新能源电站无功功率分区分设备合理分配的优化技术方案，提高新能源电站无功功率的利用率，强化电网的安全特性。
21.文献包括公开发表的文献、国际标准组织发布的报告、标准关于新能源电站无功功率控制优化的相关技术。
22.设备实时反馈信息包括新能源无功设备特性、电压特性、新能源电站无功实时状态，结合新能源无功设备特性、电压特性、新能源电站无功实时状态反馈信息，研究新能源电站无功功率优化技术方案；比较新能源电站先进无功优化算法，研究新能源电站无功功率控制优化的相关步骤；根据新能源电站分设备容量，研究以电网调度无功或电压指令为关键技术指标的无功分配优化策略。
23.二级电压控制具体为：利用区域电网中关键点的scada量测，根据灵敏度或无功电压优化信息确定电压控制策略，通过设定一级电压控制的发电机或变电站电压目标值，并对本区域中枢节点电压的闭环控制，控制周期为分钟级。
24.三级电压控制具体为：以全网的经济运行为目标，并以状态估计和无功电压优化算法为基础，给出二级电压控制的各区域中枢节点电压设定值，控制周期一般不小于30min。
25.四级电压控制包括软三级电压控制、网省地三级avc协调控制，且软三级电压控制具体为：将整个电网进行在线分区和中枢节点选择，通过基于实时电压无功优化的三级电压控制为中枢节点设定电压参考值，在avc主站利用关键点的scada量测以软件形式实施软二级电压控制，其目标是维持中枢节点电压实际值在设定的参考值附近，软三级电压控制模式，该控制模式无需研制地理上分布的硬二级电压控制器，本质上属于二级电压控制模式，但在控制策略的具体实现上，借鉴三级电压控制模式的思想。
26.网省地三级avc协调控制具体为：通过上级电网的电压无功优化，实时计算出下级电网中协调变量的最优设定值，并下发到下级电网调度机构，在下级电网的协调控制决策
中，除了满足本级电网的控制目标外，还需要实时跟踪由上级电网给出的协调变量的最优设定值，且实际应用中协调变量一般为关口电压、关口无功功率或关口功率因数，协调控制的通常思路为选择一些特征量作为上下级电压无功控制的协调变量。
27.工控软件操作具体为：用pid和完全具有自主产权的工业组态软件进行工控应用系统的控制，并对agc或avc系统的无功功率的高效分配，结合新能源电站有功功率和无功功率的控制方法，基于pid控制算法设计控制器，快速控制并恢复电网频率，确保电网频率的稳定，保证电网的安全性和可靠性。
28.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，其特征在于：所述新能源光伏电站电压控制包括有功功率自动控制、无功功率控制、一次调频技术，所述无功功率控制方法包括设备分配、调压设备安装、自动电压控制、工控软件操作，其中调压设备安装中的设备由变压器分接头、无功补偿设备、辅助设备组成，且辅助设备为光伏逆变器或风机，所述自动电压控制采用三种模式，分别为二级电压控制、三级电压控制、四级电压控制。2.根据权利要求1所述的一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，其特征在于：所述设备分配具体为：预先采用文献调研的方式，通过对基于超短期出力预测技术得到的新能源电站无功功率以及实时状态反馈的分析，调研技术标准中对新能源电站无功功率控制的要求，再研究新能源电站无功功率可行的优化算法，评估不同算法的优缺点，结合设备实时反馈信息，提出适用于新能源电站无功设备的优化策略，研究新能源电站无功功率优化的相关步骤，并基于无功功率控制优化技术，研究新能源电站无功功率分区分设备合理分配的优化技术方案。3.根据权利要求2所述的一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，其特征在于：所述文献包括公开发表的文献、国际标准组织发布的报告、标准关于新能源电站无功功率控制优化的相关技术。4.根据权利要求2所述的一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，其特征在于：所述设备实时反馈信息包括新能源无功设备特性、电压特性、新能源电站无功实时状态。5.根据权利要求1所述的一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，其特征在于：所述二级电压控制具体为：利用区域电网中关键点的scada量测，根据灵敏度或无功电压优化信息确定电压控制策略，通过设定一级电压控制的发电机或变电站电压目标值，并对本区域中枢节点电压的闭环控制，控制周期为分钟级。6.根据权利要求1所述的一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，其特征在于：所述三级电压控制具体为：以全网的经济运行为目标，并以状态估计和无功电压优化算法为基础，给出二级电压控制的各区域中枢节点电压设定值，控制周期一般不小于30min。7.根据权利要求1所述的一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，其特征在于：所述四级电压控制包括软三级电压控制、网省地三级avc协调控制，且软三级电压控制具体为：将整个电网进行在线分区和中枢节点选择，通过基于实时电压无功优化的三级电压控制为中枢节点设定电压参考值，在avc主站利用关键点的scada量测以软件形式实施软二级电压控制，其目标是维持中枢节点电压实际值在设定的参考值附近。8.根据权利要求7所述的一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，其特征在于：所述网省地三级avc协调控制具体为：通过上级电网的电压无功优化，实时计算出下级电网中协调变量的最优设定值，并下发到下级电网调度机构，在下级电网的协调控制决策中，除了满足本级电网的控制目标外，还需要实时跟踪由上级电网给出的协调变量的最优设定值，且实际应用中协调变量一般为关口电压、关口无功功率或关口功率因数。9.根据权利要求1所述的一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，其特征在于：所述工控软件操作具体为：用pid和完全具有自主产权的工业组态软件进行工控应用系统的控制，并对agc或avc系统的无功功率的高效分配。

技术总结

本申请实施例公开了一种新能源光伏电站无功电压控制的分层分级控制方法，所述新能源光伏电站电压控制包括有功功率自动控制、无功功率控制、一次调频技术。本申请通过有功功率自动控制、无功功率控制、一次调频技术之间的配合，出被控制装置的设备特性进行建模，针对不同发电单元进行精细化控制及历史追溯发电性能记录，整体功率可分区控制，达到可预测性，分区分设备优化，使新能源电站具备跟踪电网调度实时调整有功和无功功率的能力，满足电网调度对一次调频、AGC、AVC等功能的考核标准，确保电网的安全性和稳定性，最大限度提高发电设备的发电量，减少限电时候漏发电量，满足设备经济，稳定、安全运行。安全运行。