光伏發(fā)電有功自動(dòng)控制方式及策略

1、光伏發(fā)電有功自動(dòng)控制方式及策略大規(guī)模光伏發(fā)電集中并網(wǎng)后，光伏的波動(dòng)性和“正調(diào)峰特性對(duì)電 網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響，光伏不同于常規(guī)能源的調(diào)頻、調(diào)壓、備用 特性1。光伏的波動(dòng)性、間歇性和“正調(diào)峰特性所帶來(lái)的有功波動(dòng)和 不平衡量的調(diào)節(jié)，需要由系統(tǒng)中的常規(guī)能源機(jī)組承擔(dān)。大規(guī)模光伏功 率波動(dòng)，需要大容量的系統(tǒng)有功備用來(lái)平抑，這既不利于電網(wǎng)運(yùn)行的 經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)又產(chǎn)生了光伏發(fā)電集中接入后所帶來(lái)的潮流大范圍輸送、 諧波、電壓波動(dòng)和閃變問(wèn)題，也嚴(yán)重影響了電網(wǎng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定2。 從光伏發(fā)電并網(wǎng)后電網(wǎng)有功調(diào)度和控制角度來(lái)看，對(duì)光伏組件逆變器 控制進(jìn)行有功調(diào)節(jié)有較強(qiáng)的操作性。根據(jù)系統(tǒng)調(diào)頻的要求進(jìn)行適當(dāng)?shù)?有功備用分配

2、，光伏發(fā)電參與系統(tǒng)的調(diào)頻會(huì)降低波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)頻率的影 響，減少系統(tǒng)中常規(guī)能源機(jī)組對(duì)光伏發(fā)電出力波動(dòng)執(zhí)行有功補(bǔ)償量, 降低系統(tǒng)運(yùn)行成本，從而更好地控制光伏發(fā)電并網(wǎng)成木，減小電網(wǎng)平 衡壓力，在保證電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下最大化消納光伏發(fā)電。1控制模式及策略分析2.1控制模式根據(jù)光伏發(fā)電的特征，光伏發(fā)電有功控制只能采用2層控制模式， 即調(diào)度端將控制指令下發(fā)至光伏發(fā)電站端控制系統(tǒng)，光伏發(fā)電站端控 制系統(tǒng)通過(guò)啟停逆變器和調(diào)節(jié)逆變器出力的方式響應(yīng)跟蹤控制指令, 控制模式如圖2所示。2.2控制策略以最大化消納光伏發(fā)電為原則，常規(guī)能源調(diào)節(jié)容量不足時(shí)，調(diào)用 光伏發(fā)電資源參與電網(wǎng)有功調(diào)節(jié)，為適應(yīng)光伏發(fā)電發(fā)展不同階段的調(diào)

3、節(jié)需求，考慮了多種有功控制策略4,如圖2所示。1.2.1最大功率控制曲線中相關(guān)時(shí)刻點(diǎn)的功率值為該光伏發(fā)電站的額定容量，確 保光伏發(fā)電站出力保持最大出力跟蹤，不采取限出力措施。1.2.2限制功率調(diào)度端可在指定限制控制的同時(shí)，指定限制功率數(shù)值?？刂魄€ 中相關(guān)時(shí)刻點(diǎn)的功率值為人工設(shè)置的限值。光伏發(fā)電站出力控制在設(shè) 定限值以下。限值功率從切換時(shí)刻起，對(duì)以后的計(jì)劃值點(diǎn)修改為指定 限值。當(dāng)出現(xiàn)策略切換或計(jì)劃值無(wú)效時(shí)，切換到給定模式或取消控制, 并改寫(xiě)對(duì)應(yīng)的下點(diǎn)計(jì)劃值，觸發(fā)式下發(fā)更新后計(jì)劃值。限制功率控制 過(guò)程如圖3所示。1.2.3按時(shí)段限制調(diào)度端下發(fā)指定時(shí)段修改后的計(jì)劃曲線，光伏發(fā)電站跟蹤執(zhí)行。 相當(dāng)于

4、設(shè)置計(jì)劃模式的同時(shí)，將指定時(shí)段的計(jì)劃曲線修改為指定數(shù)值。 同時(shí)也是對(duì)限制功率控制模式的擴(kuò)展，將指定時(shí)段起點(diǎn)時(shí)間和終止時(shí) 間的計(jì)劃值修改為指定值，時(shí)段結(jié)束后自動(dòng)以一定斜率跟蹤到原始計(jì) 劃，按時(shí)段限制控制過(guò)程如圖4所示。1.2.4按日前計(jì)劃增減調(diào)度端可在日前計(jì)劃基礎(chǔ)上指定日前計(jì)劃調(diào)整偏移量。相當(dāng)于在 原計(jì)劃曲線的基礎(chǔ)上，增量調(diào)整指定時(shí)段的計(jì)劃數(shù)值。可視作限制控 制模式的延伸，光伏發(fā)電出力始終保持與最大可調(diào)出力固定偏差邙艮 額）。按日前計(jì)劃增減模式的優(yōu)點(diǎn)是在實(shí)時(shí)發(fā)電計(jì)劃制定中，對(duì)光伏 留有部分有功備用，使光伏資源具有上調(diào)和下調(diào)岀力的能力。按日前 計(jì)劃增減控制過(guò)程如圖5所示。1.2.5計(jì)劃跟蹤調(diào)度端下

5、發(fā)計(jì)劃曲線，光伏發(fā)電站跟蹤執(zhí)行?？刂魄€中相關(guān)時(shí) 刻點(diǎn)的功率值為光伏發(fā)電計(jì)劃值，同時(shí)支持人工調(diào)整計(jì)劃，調(diào)整后的 計(jì)劃曲線將按周期下發(fā)。在發(fā)電計(jì)劃曲線滿足實(shí)際運(yùn)行需求的情況下, 這種調(diào)節(jié)方式在實(shí)際運(yùn)行中最為常用，也是最符合電網(wǎng)調(diào)度需求的一 種控制策略。調(diào)度端根據(jù)發(fā)電計(jì)劃曲線選定控制策略，無(wú)需再進(jìn)行任 何操作，控制方式方便、實(shí)用。2電網(wǎng)區(qū)域控制偏差的實(shí)時(shí)調(diào)度協(xié)調(diào)大規(guī)模光伏發(fā)電并網(wǎng)后，為平滑光伏發(fā)電功率的波動(dòng)，需要對(duì)發(fā) 電計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。常規(guī)機(jī)組在執(zhí)行發(fā)電計(jì)劃時(shí)，由于機(jī)組爬坡率 限制，實(shí)時(shí)調(diào)度中不足以跟蹤因光伏發(fā)電功率波動(dòng)、大功率支援造成 的聯(lián)絡(luò)線偏差，系統(tǒng)頻率問(wèn)題仍需要系統(tǒng)中的常規(guī)機(jī)組執(zhí)行自動(dòng)發(fā)

6、電 控制(AutomaticGenerationControl, AGC) 2。電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行工況不 同于計(jì)劃情況，在電網(wǎng)頻率恢復(fù)過(guò)程中，存在實(shí)時(shí)調(diào)度與AGC指令 調(diào)節(jié)方向相反的可能性，在光伏發(fā)電計(jì)劃與實(shí)際發(fā)電偏差較大情況下, 這種可能性出現(xiàn)概率和次數(shù)會(huì)明顯增加，影響電網(wǎng)調(diào)頻效果，同時(shí)增 加了電網(wǎng)調(diào)頻難度。AGC承擔(dān)了較大的調(diào)節(jié)壓力，為保證AGC機(jī)組 足夠的可調(diào)容量，在有功不平衡量調(diào)整結(jié)束后，實(shí)時(shí)調(diào)度逐步調(diào)整出 力以恢復(fù)AGC機(jī)組最優(yōu)調(diào)節(jié)容量。因此實(shí)時(shí)調(diào)度與AGC之間的協(xié)調(diào)， 主要包括兩個(gè)方而：一是電網(wǎng)出現(xiàn)大幅度有功擾動(dòng)、頻率恢復(fù)過(guò)程中， 發(fā)生實(shí)時(shí)調(diào)度和AGC指令“反調(diào)的協(xié)調(diào)控制；另一個(gè)方而是A

7、GC調(diào) 節(jié)過(guò)程結(jié)束后，實(shí)時(shí)調(diào)度與AGC互濟(jì)協(xié)調(diào)，使AGC可調(diào)容量恢復(fù)引。 基于上述分析，實(shí)時(shí)調(diào)度發(fā)電計(jì)劃與AGC之間“反調(diào)原因主要來(lái)自于 發(fā)電計(jì)劃與實(shí)際出力的偏差及AGC調(diào)節(jié)能力的不足，要解決實(shí)際有 功調(diào)度控制中反向調(diào)節(jié)帶來(lái)的資源浪費(fèi)，減少光伏發(fā)電功率波動(dòng)對(duì)電 網(wǎng)的影響，一方面需要提高光伏發(fā)電計(jì)劃的制定水平；另一方而需要 光伏發(fā)電參與電網(wǎng)AGC調(diào)節(jié)，與常規(guī)能源機(jī)組協(xié)調(diào)平抑電網(wǎng)功率波 動(dòng)帶來(lái)的影響。3控制性能評(píng)估光伏發(fā)電站有功控制實(shí)現(xiàn)方式不同于常規(guī)能源機(jī)組，同時(shí)光伏發(fā) 電站有功控制主要采取限出力措施，受制于一次能源來(lái)源的間歇性和 波動(dòng)性，不具備上調(diào)節(jié)能力，因此針對(duì)光伏發(fā)電的控制性能，統(tǒng)計(jì)與 考核方法與常規(guī)能源差別較大。調(diào)度端下發(fā)的計(jì)劃曲線是光伏發(fā)電出 力上限值，光伏發(fā)電站應(yīng)通過(guò)自身控制系統(tǒng)將全站出力控制在限值以 下，以確保對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響最小