有效
一种新能源电站无功电压协调控制方法和装置
钱敏慧、赵大伟、马进、姜达军、吴福保
中国电力科学研究院有限公司
摘要
本发明涉及一种新能源电站无功电压协调控制方法和装置,包括:根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值;根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值;调节新能源电站各具体机组的无功功率输出值为所述无功功率输出参考值。本发明采用分层控制的思路,将新能源电站无功电压控制方法分为两个层级实现,各层级控制功能清晰,能够改变并网点电压以实现整个电站的无功/电压闭环控制;可实现电网调度不同的无功控制模式,控制适应性强,并具备通用性,其控制结构适用于不同装机容量,不同接入等级的新能源电站。
1.一种新能源电站无功电压协调控制方法,其特征在于,所述方法包括:根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值;根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值;调节新能源电站各具体机组的无功功率输出值为所述无功功率输出参考值;所述根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值,包括:按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值:或按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值:或当新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时,按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值:Q ref_i =Q meas_i当新能源发电机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时,按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值:Q ref_i =D′ i ×Q ord上式中,Q ref_i 为分配到第i台新能源发电机组的无功功率参考值;PF plant 为新能源电站功率因数; 为参与无功控制的第i台新能源发电机组的最大无功容量; 为参与无功控制的所有新能源发电机组的最大无功容量的总和;Q meas_j 为第j个新能源发电机组的无功功率测量值;D′ i 为机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组无功功率分配因子;按下式确定新能源发电机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组无功功率分配因子D′ i :其中,按下式确定新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组输出无功功率的分配因子D”' i :D”' i =Q meas_i /Q ord上式中,D i 为第i台新能源发电机组输出无功功率的初始分配因子;D” i 为新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时,第i台新能源发电机组输出无功功率的初始分配因子。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值,包括:当电网调度系统采用无功功率控制模式时,所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点无功功率参考值Q ref ,并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值:Q ord =Q ref +Q loss当电网调度系统采用功率因数控制模式时,所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点功率因数参考值PF ref ,并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值:当电网调度系统采用定电压制模式时,所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压U ref 时,并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值:当电网调度系统采用无功/电压下垂控制模式时,所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压U ref 时,并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值:Q ord =Q 0 +Q adj +Q loss上式中,Q ref 为调度下发的无功功率指令;Q loss 为新能源发电站无功功率损耗;P POI 为并网点的有功功率测量值;Q adj 为新能源发电站无功功率调整量;Q SVC 为新能源发电站内部无功补偿装置的无功功率; 为新能源发电机组发出的无功功率总值;n为新能源电站的机组数量;Q 0 为电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压时对应的无功功率。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,按下式确定新能源电站无功功率调整量Q adj :Q adj =k qv ×(U ref -U POI )上式中,U ref 为调度下发的无功电压;k qv 为无功电压调节系数;U POI 为并网点的电压测量值。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,按下式确定新能源电站功率因数PF plant :上式中,∑P meas_i 为新能源发电机组有功功率总和。
5.一种新能源电站无功电压协调控制装置,其特征在于,所述装置包括:计算模块:根据电网调度系统输出的调度指令计算新能源电站无功功率需求值;确定模块:根据所述新能源电站无功功率需求值确定新能源电站各具体机组的无功功率输出参考值;调节模块:调节新能源电站各具体机组的无功功率输出值为所述无功功率输出参考值;所述确定模块,用于:按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值:或按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值:或当新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时,按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值:Q ref_i =Q meas_i当新能源发电机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时,按下式确定第i台新能源发电机组的无功功率参考值:Q ref_i =D′ i ×Q ord上式中,Q ref_i 为分配到第i台新能源发电机组的无功功率参考值;PF plant 为新能源电站功率因数; 为参与无功控制的第i台新能源发电机组的最大无功容量; 为参与无功控制的所有新能源发电机组的最大无功容量的总和;Q meas_j 为第j个新能源发电机组的无功功率测量值;D′ i 为机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组无功功率分配因子;按下式确定新能源发电机组的额定输出无功功率大于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组无功功率分配因子D′ i :其中,按下式确定新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时第i台新能源发电机组输出无功功率的分配因子D”' i :D”' i =Q meas_i /Q ord上式中,D i 为第i台新能源发电机组输出无功功率的初始分配因子;D” i 为新能源发电机组的额定输出无功功率小于系统下发的测量无功功率时,第i台新能源发电机组输出无功功率的初始分配因子。
6.如权利要求5所述的装置,其特征在于,所述计算模块,用于:当电网调度系统采用无功功率控制模式时,所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点无功功率参考值Q ref ,并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值:Q ord =Q ref +Q loss当电网调度系统采用功率因数控制模式时,所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点功率因数参考值PF ref ,并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值:当电网调度系统采用定电压制模式时,所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压U ref 时,并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值:当电网调度系统采用无功/电压下垂控制模式时,所述电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压U ref 时,并按下式确定所述新能源电站无功功率需求值:Q ord =Q 0 +Q adj +Q loss上式中,Q ref 为调度下发的无功功率指令;Q loss 为新能源发电站无功功率损耗;P POI 为并网点的有功功率测量值;Q adj 为新能源发电站无功功率调整量;Q SVC 为新能源发电站内部无功补偿装置的无功功率; 为新能源发电机组发出的无功功率总值;n为新能源电站的机组数量;Q 0 为电网调度系统输出的调度指令为电站并网点电压时对应的无功功率。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,按下式确定新能源电站无功功率调整量Q adj :Q adj =k qv ×(U ref -U POI )上式中,U ref 为调度下发的无功电压;k qv 为无功电压调节系数;U POI 为并网点的电压测量值。
8.如权利要求5所述的装置,其特征在于,按下式确定新能源电站功率因数PF plant :上式中,∑P meas_i 为新能源发电机组有功功率总和。



