一種分布式光伏電源并網(wǎng)發(fā)電過電壓調(diào)節(jié)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分布式光伏電源并網(wǎng)發(fā)電過電壓調(diào)節(jié)方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源危機(jī)的日益突出，可再生能源發(fā)電已成為發(fā)展趨勢，分布式光伏發(fā)電是 可再生能源發(fā)電的一種重要形式，高滲透率下分布式光伏電源的大規(guī)模接入，使得傳統(tǒng)配 電網(wǎng)的運(yùn)行控制方法已經(jīng)無法應(yīng)對，并且改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的潮流分布和潮流方向，這些 潮流的變化對電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)電壓分布產(chǎn)生一些影響，還甚至可能導(dǎo)致配電網(wǎng)某些節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生過 電壓，從而使得分布式光伏電源無法正常接入配電網(wǎng)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中有個別文獻(xiàn)資料對過電壓調(diào)節(jié)提出了一些方法，比如就地安裝儲能裝 置、接入點(diǎn)進(jìn)行電抗器補(bǔ)償。但是這些方法不僅增加了系統(tǒng)的成本，而且降低了大容量分布 式光伏電源接入配電網(wǎng)的靈活性。
[0004] 中國專利CN104079007A公開了一種抑制低壓饋線過電壓的分布式光伏并網(wǎng)發(fā) 電控制方法，包括光伏并網(wǎng)發(fā)電電路，該方法通過實(shí)時檢測并網(wǎng)點(diǎn)電壓，根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓有 效值Urms和當(dāng)前無功功率輸出大小調(diào)整boost電路的工作模式，控制光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)向 電網(wǎng)輸送設(shè)定的無功功率。該方法主要有以下不足之處：（1)由于低壓配電網(wǎng)中線路阻抗 比R/X很大，其并網(wǎng)點(diǎn)電壓大小主要與有功功率大小有關(guān)，無功功率的大小對電網(wǎng)電壓影 響很小，另外分布式光伏逆變器一般都需要高功率因數(shù)運(yùn)行，上述采用無功調(diào)節(jié)的方式并 不十分合理；（2)該方法中的三種工作模式不僅涉及逆變器進(jìn)行直流母線電壓控制和并網(wǎng) 電流控制，第三者模式還需要增加電網(wǎng)電壓給定值Uref與電網(wǎng)電壓有效值Urms的PI控 制調(diào)節(jié)器，進(jìn)而調(diào)整功率輸出?？梢姡摲椒ú粌H涉及到直流母線電壓控制和并網(wǎng)電流控 制，還增加了交流側(cè)電壓閉環(huán)算法，算法較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來較為麻煩；（3)僅以兩級式光 伏逆變器為對象，根據(jù)電網(wǎng)側(cè)電壓大小，實(shí)時檢測boost電路的直流母線側(cè)電壓與給定電 壓Uref做差進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)，以調(diào)整并網(wǎng)電流大?。粚τ趩渭壥侥孀兤鱽碚f，沒有所謂的直 流側(cè)母線穩(wěn)定控制算法，那么該方法如何適用于單級式逆變器不清楚，故該方法應(yīng)用場景 較窄；(4)電網(wǎng)電壓范圍判斷區(qū)間較窄，一定程度上限制了功率輸出；（5)該方法始終在進(jìn) 行最大功率跟蹤，功率調(diào)節(jié)僅僅是偏離MPP點(diǎn)而已，而不是選擇閉鎖MPPT模塊。
[0005] 因此，基于現(xiàn)有分布式光伏并網(wǎng)發(fā)電控制方法的不足，有必要提供一種更為合理， 適用范圍更寬且調(diào)節(jié)效果更好的過電壓調(diào)節(jié)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種分布式光伏電源并網(wǎng)發(fā)電過電壓調(diào)節(jié)方法，適用范圍 寬，實(shí)現(xiàn)過程簡單，能夠有效解決過電壓的問題，保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種分布式光伏電源并網(wǎng)發(fā)電 過電壓調(diào)節(jié)方法，實(shí)時檢測并網(wǎng)點(diǎn)電壓up。。，并根據(jù)up。。的大小調(diào)整當(dāng)前并網(wǎng)逆變器的控制 方式及其直流側(cè)限制功率plimit，具體控制過程如下：
[0008] a、當(dāng)KkaUN時，其中1為第一電壓分段系數(shù)，~為電網(wǎng)額定電壓，并網(wǎng)逆變器 進(jìn)行MPPT跟蹤，Plimit等于當(dāng)前參考功率I\ef;
[0009] b、當(dāng)kaUn<Upcx<kbUN時，kb為第二電壓分段系數(shù)，并網(wǎng)逆變器停止進(jìn)行MPPT跟 蹤，Plimit等于當(dāng)肖U參考功率P
[0010] c、當(dāng)Up。。多k九時，并網(wǎng)逆變器停止進(jìn)行MPPT跟蹤，并運(yùn)用P-U下垂方法對Plimit 進(jìn)行限制，以調(diào)節(jié)并網(wǎng)點(diǎn)電壓Up。。。
[0011] 當(dāng)up。。多kbU^，運(yùn)用P-U下垂方法對Plimit進(jìn)行限制的公式如下： _2]Plifflit=Pref-|ku|AU
[0013] 其中，ku為下垂調(diào)節(jié)系數(shù)，AU=Upcc-kbUN。
[0014] 第一電壓分段系數(shù)為1.08,第二電壓分段系數(shù)kb為1. 1。
[0015] 在并網(wǎng)逆變器啟動前，首先檢測并網(wǎng)點(diǎn)電壓％。。是否正常，如果正常則啟動逆變 器，并進(jìn)行MPPT跟蹤，同時不斷檢測并網(wǎng)點(diǎn)電壓Up。。大小。
[0016] 本發(fā)明的分布式光伏電源并網(wǎng)發(fā)電過電壓調(diào)節(jié)方法是根據(jù)有功功率與并網(wǎng)點(diǎn)電 壓之間的直接對應(yīng)關(guān)系提出的P-U下垂直接調(diào)節(jié)方法，其有益效果如下：
[0017] (1)該方法提出的P-U下垂方法能夠真實(shí)反映低壓配電網(wǎng)或微電網(wǎng)中阻抗比較大 的實(shí)際情況，有功功率對電網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)占主導(dǎo)地位；
[0018] (2)該方法可以針對任何單級式、兩級式逆變器，直接就有功功率與電壓的關(guān)系進(jìn) 行調(diào)節(jié)，不涉及直流母線電壓控制，應(yīng)用場景較廣；直接根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓大小與MPPT模塊 配合使用，當(dāng)U不同區(qū)間時，選擇是否閉鎖MPPT模塊，并同時對功率進(jìn)行限制，也就是說根 據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的大小判斷區(qū)間，當(dāng)電壓高于一定值時，閉鎖最大功率跟蹤MPPT模塊，直接 按照提出的下垂調(diào)節(jié)公式進(jìn)行功率輸出限制；當(dāng)電壓低到一定范圍，再調(diào)用MPPT模塊，因 此方法非常簡單實(shí)用，適用于任何光伏接入低壓配電網(wǎng)的場景；
[0019] (3)該方法沒有添加任何閉環(huán)算法來進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，只是根據(jù)電壓大小，選擇是否 調(diào)用MPPT跟蹤模塊，也沒有去分幾種模式，就是根據(jù)P-U關(guān)系進(jìn)行直接調(diào)節(jié)功率，方法簡單 易懂；
[0020] (4)該方法提出的電網(wǎng)電壓范圍判斷區(qū)間較寬，完全按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行，能最大保 證有功功率的輸出以及與電網(wǎng)的自適應(yīng)運(yùn)行。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的原理圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)流程圖；
[0023] 圖3a為P-U下垂調(diào)節(jié)時間區(qū)間圖，圖3b為P-U下垂分段調(diào)節(jié)折線區(qū)間圖；
[0024] 圖4a為并網(wǎng)點(diǎn)無負(fù)荷、無電壓調(diào)節(jié)時并網(wǎng)點(diǎn)電壓和電網(wǎng)額定電壓的仿真波形圖；
[0025] 圖4b為并網(wǎng)點(diǎn)無負(fù)荷、有電壓調(diào)節(jié)時并網(wǎng)點(diǎn)電壓和電網(wǎng)額定電壓的仿真波形圖；
[0026] 圖5a為并網(wǎng)點(diǎn)有負(fù)荷、無電壓調(diào)節(jié)時并網(wǎng)點(diǎn)電壓和電網(wǎng)額定電壓的仿真波形圖；
[0027] 圖5b和圖5c均為并網(wǎng)點(diǎn)有負(fù)荷、有電壓調(diào)節(jié)時并網(wǎng)點(diǎn)電壓和電網(wǎng)額定電壓的仿 真波形圖，其中圖5b中ku= 0. 05,圖5c中ku= 0. 2 ;
[0028] 圖6為本發(fā)明的過電壓試驗(yàn)平臺；
[0029] 圖7a為第一實(shí)驗(yàn)工況下并網(wǎng)電流和并網(wǎng)點(diǎn)電壓波形圖；
[0030] 圖7b為第二實(shí)驗(yàn)工況下并網(wǎng)電流波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹。
[0032] 由于分布式光伏電源接入的電網(wǎng)屬于低壓配電網(wǎng)，因此線路阻抗比R/X較大，有 功功率對并網(wǎng)點(diǎn)電壓的影響占主導(dǎo)地位，另外，分布式光伏逆變器一般都是以高功率因數(shù) 并網(wǎng)，因此無功功率影響很小，可以忽略。
[0033] 為了解決過電壓問題，首先就要了解其產(chǎn)生的根本原因，下面就以附圖1中單個 大容量分布式光伏電源接入為研宄對象，就過電壓的產(chǎn)生原因進(jìn)行分析：假定光伏逆變器 以單位功率因數(shù)運(yùn)行，只發(fā)出有功功率Ppv，則有：
[0034] Ppv=Pload+P
[0035] 其中，Ppv為光伏陣列輸出功率，PlMd為并網(wǎng)點(diǎn)負(fù)荷功率，P為主電源（電網(wǎng)）輸出 功率，那么因光伏出力、負(fù)荷因素引起的并網(wǎng)點(diǎn)電壓％。。變化關(guān)系見表1 :
[0036] 表 1
[0037]
[0038] 由表1可知：
[0039] (1)當(dāng)Ppv<PlMd時，光伏DG和主電源同時向負(fù)荷供電，~-p，則Upcc <UN，此時不但不會產(chǎn)生過電壓，而且對Up。。還有一定程度的改善；
[0040] ⑵當(dāng)Ppv>PlMd時，表明光伏發(fā)電大于負(fù)載消耗，' =W+P'則％。。>UN，此 pcc 時并網(wǎng)點(diǎn)電壓Up。。高于電網(wǎng)額定電壓UN，亦即在光伏發(fā)電突然增加或負(fù)載突然減小引起Ppv 〉？1。』寸，可能引起過電壓。
[0041]本發(fā)明針對單個分布式光伏電源接入配電網(wǎng)后可能會引起的過電壓現(xiàn)象，采用基 于軟件的P-U下垂過電壓調(diào)節(jié)方法，將該功能添加在光伏并網(wǎng)逆變器中，使得在電網(wǎng)正常 情況下，逆變器可以根據(jù)并網(wǎng)點(diǎn)的電壓大小來自動調(diào)節(jié)出力，從而保證并網(wǎng)點(diǎn)電壓在標(biāo)準(zhǔn) 要求范圍內(nèi)。
[0042] 下面結(jié)合附圖2、圖3、圖4對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0043] 如圖2所示，整個過電壓調(diào)節(jié)功能模塊包括并網(wǎng)