CN104300586A - 一种适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统和方法，采用分层控制的调节方式，将调度中心下发给光伏监控主站的功率调节任务按照一定的分配算法分配给多个区域智能调控单元，各智能调控单元再分别完成各自负责区域内的功率调节任务，同时将功率调节的结果实时上送至光伏监控主站。这种调节方式可解决组串逆变器数量巨多、布置分散给电站的功率调节带来的问题，减轻监控主站的调节负担，同时每个智能调控单元只负责该区域的功率调节，各个区域同时调节，可大大提高调节速度及调节精度，从而具有更广泛的工程应用价值。

Description

一种适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统和方法

技术领域

本发明属于新能源控制技术领域，具体涉及一种适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统和方法。

背景技术

近年来，在各国政府的大力支持下，分布式发电技术得到了快速的发展，尤其是具有清洁环保、无污染、分布广泛、可再生等优点的光伏发电。在国家政策的大力支持下，我国分布式光伏电站建设具有广阔的市场空间。

分布式光伏发电大多以分散屋顶安装或建筑一体化为主，基于布线的简便性和能源就地接入就地使用减小损耗的原则，城市电网中光伏的接入将是分散而无序的，分布式光伏的大量接入改变了原有的单电源结构，单配电网变成多电源结构。

随着分布式光伏电站建设补贴模式的变化，即由原来的电站建设补贴变更为度电补贴，用户则更加关注光伏电站的发电效率和发电量。而组串逆变器(不大于60kW)采用模块化设计，在每个光伏组串并网逆变器的直流端可实现最大功率跟踪功能，且不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，大大提高了发电量；另外组串逆变器还可解决不同朝向、不同倾角、不同区域引起的低效率问题，也可解决最大化减小阵列失谐损耗对发电效率的影响；同时采用组串逆变器时会省去汇流箱、直流柜，减少了两个故障环节，大大提高了系统的可靠性。因此，在分布式光伏电站中采用组串逆变器进行分散逆变、集中并网的模式可大大提高发电效率和发电量。

但这样的建设模式给光伏电站的功率调节带来了一系列的问题，比如整站中组串逆变器的数量剧增，组串逆变器布置比较分散，功率调节控制策略更加复杂；对逆变器进行数据采集和控制变得困难且可靠性差等。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统，以解决采用组串逆变器进行分散逆变器、集中并网的建设模式给电站的功率调节所带来的系列问题，同时提供一种使用调控系统的调控方法。

为了实现以上目的，本发明适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统所采用的技术方案如下：

光伏监控主站，用于接收调度中心下发的功率调节指令后进行功率分配计算并将计算结果下发给各对应的区域智能调控单元；

区域智能调控单元，包括：数据采集与处理模块，采集光伏电站就地设备的数据并进行处理；规约转换模块，对采集的就地设备的数据进行规约转换，用于功率调节，同时上送给光伏监控主站；功率调节模块，根据接收到的对应的功率调节指令对所负责的区域内的组串逆变器进行功率调节，共同完成调度中心下发的功率调节任务。

所述区域智能调控单元与光伏监控主站之间通过光纤及以太网进行通讯。

数据采集与处理模块对采集到的光伏电站就地设备的数据的处理包括滤波、精度校验、有效性检查。

本发明适用于分布式光伏电站的区域智能调控方法包括如下步骤：

(1)光伏监控主站接收调度中心下发的调度指令后，根据各区域智能调控单元上送至监控主站的数据计算出待分配的有功调节指令；

(2)将待分配的有功调节指令进行功率分配计算得到每个区域智能调控单元的功率调节指令；

(3)各区域智能调控单元根据对应的功率调节指令对所负责区域内的组串逆变器进行功率调节，共同完成调度中心下发的功率调节任务。

光伏监控主站对待分配的有功调节指令进行功率分配计算采用可调容量比例分配算法，根据实时计算的各个智能调控单元的可调容量，按照最大可调容量大的区域分配有功功率多的原则进行功率调节指令的分配，计算公式如下：

$P_{\mathrm{jref}}=\frac{P_{\mathrm{mj}}}{{\mathrm{\ΣP}}_{\mathrm{mar}}}\·P_{\mathrm{Dref}}$

式中：P_jref为第j个区域智能调控单元的待分配有功调节指令；

P_mj为第j个区域智能调控单元的有功功率可调节容量；

ΣP_mar为整站内各区域调控单元的有功功率可调节容量之和；

P_Dref为光伏电站待分配的有功调节指令。

所述区域智能调控单元根据该区域内每个逆变器的当前出力、最优工作区间、调节速度分配每个逆变器的调节指令使其输出到目标值。

所述步骤(3)还包括各区域智能调控单元将功率调节的结果实时上送至光伏监控主站。

本发明适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统和方法采用分层控制的调节方式，将调度中心下发给光伏监控主站的功率调节任务按照一定的分配算法分配给多个区域智能调控单元，各智能调控单元再分别完成各自负责区域内的功率调节任务。这种调节方式可解决组串逆变器数量巨多、布置分散给电站的功率调节带来的问题，减轻监控主站的调节负担，同时每个智能调控单元只负责该区域的功率调节，各个区域同时调节，可大大提高调节速度及调节精度，从而具有更广泛的工程应用价值。

附图说明

图1是分布式并网光伏电站的网络结构图；

图2是本发明智能调控功率调节的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。

如图1所示为本发明适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统实施例的网络结构图，涉及一种多区域的分布式并网光伏电站，由图可知，该系统包括：光伏监控主站，用于接收调度中心下发的功率调节指令后进行功率分配计算并将计算结果下发给各对应的区域智能调控单元；区域智能调控单元，包括：数据采集与处理模块，采集光伏电站就地组串逆变器、电度表、保护测控装置等设备的模拟量、开关量、电度量等数据，并作相应的处理(如滤波、精度校验、有效性检查等)；规约转换模块，对采集的就地设备的数据进行规约转换，用于功率调节，同时上送给光伏监控主站；功率调节模块，根据接收到的对应的功率调节指令对所负责的区域内的组串逆变器进行功率调节，对组串逆变器下发遥调、启停等命令，共同完成调度中心下发的功率调节任务。

本发明的区域智能调控单元主要在光伏监控主站与区域就地设备之间建立了桥梁，起到“承上启下”的作用，在分布式光伏电站中具有重要的工程应用价值。

根据图1可知，各区域的设备相对集中，但每个区域之间的距离较远，因此通过光纤进行通讯，各区域智能调控单元对就地设备进行数据采集，然后通过光纤传输到站内的主交换机上；在光伏监控主站接收调度中心的功率调节指令后，也通过光纤分配给各区域智能调控单元。

本发明还提供了一种适用于分布式光伏电站的区域智能调控方法，该方法包括如下步骤：

(1)光伏监控主站接收调度中心下发的调度指令后，根据各区域智能调控单元上送至监控主站的数据计算出待分配的有功调节指令；

本实施例的功率分配计算采用可调容量比例分配算法，根据实时计算的各个智能调控单元的可调容量，按照最大可调容量大的区域分配有功功率多的原则进行功率调节指令的分配，计算公式如下：

$P_{\mathrm{jref}}=\frac{P_{\mathrm{mj}}}{{\mathrm{\ΣP}}_{\mathrm{mar}}}\·P_{\mathrm{Dref}}$

式中：P_jref为第j个区域智能调控单元的待分配有功调节指令；

P_mj为第j个区域智能调控单元的有功功率可调节容量；

ΣP_mar为整站内各区域调控单元的有功功率可调节容量之和；

P_Dref为光伏电站待分配的有功调节指令。

(2)将待分配的有功调节指令进行功率分配计算得到每个区域智能调控单元的功率调节指令；

(3)各区域智能调控单元根据对应的功率调节指令对所负责区域内的组串逆变器进行功率调节，共同完成调度中心下发的功率调节任务。

区域智能调控单元对各逆变器进行功率调节采用一种智能优化调节策略，智能调控单元接收监控主站下发的功率调节指令，根据该区域内每个逆变器的当前出力、最优工作区间(空载或满载时转换效率降低)、调节速度等因素，制定出优化调节策略，逆变器按制定的优化调节策略调节功率输出到目标值。

下面以具体的例子进行说明：假设分布式光伏电站的容量为4MWp，分为3个区域智能调控单元(RICU)，分别为RICU1、RICU2、RICU3，其容量分别为1MWp、1.5MWp、1.5MWp，分为8个发电单元，每个发电单元的装机容量为0.5MWp，采用同规格的20kW的组串逆变器。

假设当前该分布式光伏电站的有功出力为2.5M，3个RICU的当前有功出力分别为600kW、1000kW、900kW，调度系统下发的下一个5分钟时间点的功率限额为3.7M，调节间隔为60s，1min有功变化率为1000kW，10min有功变化率为10000kW，调节精度为100kW。

如图2所示，光伏监控主站接收调度指令后，首先根据各智能调控单元上送至主控的相关数据算出待分配的有功调节指令为1200kW，然后根据功率分配算法计算得出3个RICU的功率调节指令为：P_1ref＝320kW、P_2ref＝400kW、P_3ref＝480kW。

每个RICU根据智能优化调节策略，综合考虑该区域内每个逆变器的当前出力、最佳工作区间、调节速度等因素分配每个逆变器的调节指令。比如RICU1区域内2个发电单元的逆变器最大出力均为19kW，则可设定其中出力为19kW的逆变器1-1为标杆逆变器，RICU1的可上调容量为(19*50-600)＝350kW，大于功率调节指令，则将320kW的上调指令分配给该区域的2个发电单元即可。按照同样的智能优化调节策略，RICU2也可一轮完成400kW的上调指令。但是由于1min变化率为1000kW，受功率变化率的限制，虽然RICU3仍有可上调的逆变器，但由于调度的1min变化率要求的限制，本轮调节最大只能上调1000kW，因此RICU3在第一轮中只能上调280kW，即可上调280kW至1180kW，此时电站的出力为3.5M。则第一轮调节结束后，仍有200kW(3.7M-3.5M)的功率差额，大于调节精度100kW，三个智能调控单元的可上调能力分别为：80kW、100kW、320kW，则在第二轮调节时，由于RICU3的可上调能力最大且其上调能力可满足功率差额，故RICU3在第二轮调节中仍按照预先设定的优化调节策略分配给具有上调能力的发电单元，即可完成调节任务，同时各区域智能调控单元将调节的结果实时上送至监控主站。

以上实施例仅用于帮助理解本发明的核心思想，不能以此限制本发明，对于本领域的技术人员，凡是依据本发明的思想，对本发明进行修改或者等同替换，在具体实施方式及应用范围上所做的任何改动，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统，其特征在于，包括：

光伏监控主站，用于接收调度中心下发的功率调节指令后进行功率分配计算并将计算结果下发给各对应的区域智能调控单元；

区域智能调控单元，包括：数据采集与处理模块，采集光伏电站就地设备的数据并进行处理；规约转换模块，对采集的就地设备的数据进行规约转换，用于功率调节，同时上送给光伏监控主站；功率调节模块，根据接收到的对应的功率调节指令对所负责的区域内的组串逆变器进行功率调节，共同完成调度中心下发的功率调节任务。

2.根据权利要求1所述的适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统，其特征在于：所述区域智能调控单元与光伏监控主站之间通过光纤及以太网进行通讯。

3.根据权利要求1或2所述的适用于分布式光伏电站的区域智能调控系统，其特征在于：数据采集与处理模块对采集到的光伏电站就地设备的数据的处理包括滤波、精度校验、有效性检查。

4.一种适用于分布式光伏电站的区域智能调控方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)光伏监控主站接收调度中心下发的调度指令后，根据各区域智能调控单元上送至监控主站的数据计算出待分配的有功调节指令；

(2)将待分配的有功调节指令进行功率分配计算得到每个区域智能调控单元的功率调节指令；

(3)各区域智能调控单元根据对应的功率调节指令对所负责区域内的组串逆变器进行功率调节，共同完成调度中心下发的功率调节任务。

5.根据权利要求4所述的适用于分布式光伏电站的区域智能调控方法，其特征在于：光伏监控主站对待分配的有功调节指令进行功率分配计算采用可调容量比例分配算法，根据实时计算的各个智能调控单元的可调容量，按照最大可调容量大的区域分配有功功率多的原则进行功率调节指令的分配，计算公式如下：

$P_{\mathrm{jref}}=\frac{P_{\mathrm{mj}}}{\mathrm{\Σ}{P}_{\mathrm{mar}}}\·P_{\mathrm{Dref}}$

式中：P_jref为第j个区域智能调控单元的待分配有功调节指令；

P_mj为第j个区域智能调控单元的有功功率可调节容量；

ΣP_mar为整站内各区域调控单元的有功功率可调节容量之和；

P_Dref为光伏电站待分配的有功调节指令。

6.根据权利要求4所述的适用于分布式光伏电站的区域智能调控方法，其特征在于：所述区域智能调控单元根据该区域内每个逆变器的当前出力、最优工作区间、调节速度分配每个逆变器的调节指令使其输出到目标值。

7.根据权利要求4～6任意一项所述的适用于分布式光伏电站的区域智能调控方法，其特征在于：所述步骤(3)还包括各区域智能调控单元将功率调节的结果实时上送至光伏监控主站。