光伏电站有功功率控制系统「太阳能光伏发电控制」

今天带来光伏电站有功功率控制系统「太阳能光伏发电控制」，关于光伏电站有功功率控制系统「太阳能光伏发电控制」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

光伏电站有功功率控制

一、有功功率控制要求

国标GB/T19964—2012《光伏发电站接人电力系统技术规定》的相关条文中，对光伏电站的有功功率控制要求给出了明确规定。

大中型光伏电站并网运行后，有义务按照调度指令参与电力系统的调频、调峰和备用。具体来说，大中型光伏电站应配置有功功率控制系统，具备有功功率调节能力。大中型光伏电站能够接收并自动执行调控机构发送的有功功率及有功功率变化的控制指令，确保光伏电站有功功率及有功功率变化按照电力调控机构的要求运行。其中接入用户内部电网的中型光伏电站的调度管理方式由电力调控机构确定。

在光伏电站并网、正常停机以及太阳能辐照度增长过程中，光伏电站有功功率变化速率应满足电力系统安全稳定运行的要求，其限制应根据所接入电力系统的额率调节特性，由电网调度机构确定。

光伏电站有功功率变化速率应不超过 10%装机容量/min，允许出现因太阳能辐照度降低而引起的光伏电站有功功率变化速率超出限制的情况。

在电力系统事故或紧急情况下，大中型光伏电站应根据电力调控机构的指令快速控制其输出的有功功率，必要时可通过安全自动装置快速自动降低光伏电站有功功率或切除光伏电站;此时光伏电站有功功率变化可超出规定的有功功率变化最大限值。事故处理完毕，电力系统恢复正常运行状态后，光伏电站应按照电力调控机构指令依次并网运行。

（1）电力系统事故或特殊运行方式下要求降低光伏电站有功功率，以防止输电设备过负荷，确保电力系统稳定运行。

（2）当电力系统频率高于 50.2Hz时，按照电力系统调控机构指令降低光伏电站有功功率，严重情况下切除整个光伏电站。

（3）在电力系统紧急情况下，若光伏电站的运行危及电力系统安全稳定，电力调控机构应暂时切除光伏电站。

二、有功功率控制系统

（一）控制目标

光伏电站AGC主要实现下列目标∶

（1）维持系统频率与额定值得偏差在允许的范围内。

（2）维持对外联络线净交换功率与计划值的偏差在允许的范围内。

（3）实现 AGC性能监视、逆变器性能监视和逆变器响应测试等功能。

（二）控制原理

有功功率控制是一个通过控制管辖区域内发电机组的有功功率，在实现高质量电能的前提下，以满足电力供需实时平衡为目的的闭环控制系统。光伏发电有功控制是基于光伏功率预测、光伏资源监视、运行信息采集监视等数据实现的，上级调控中心依据光伏电站的状态信息和功率预测下发光伏电站调度计划控制命令，并通过光伏电站的有功功率控制实现。光伏电站有功功率控制是在接收到总有功设定值或计划曲线后，制订本站内的发电计划，通过与逆变器之间的接口.改变逆变器有功或者启停逆变器。从而进行有功控制。同时，将本申电站内的电气量、逆变器运行状态等实时信息传送至主站。图5-2所示为 AGC反馈控制系统的构成原理。

（三）控制流程

图5-3所示为有功功率控制的实现流程。

（四）控制模式及控制策略

1.控制模式

当前光伏电站通常采用的控制模式为;调度主站将控制指令下发至光伏电站端控制系统，光伏电站端控制系统通过调节逆变器功率或启停逆变器的方式响应跟踪控制指令。

光伏电站 AGC系统主要由光伏电站 AGC控制系统和环网交换机。通信管理机，以及各子阵中的光伏逆变器组成，如图 5-4所示。

进行 AGC功率调节时，厂站 AGC系统直接对各子阵中的逆变器进行遥调或遥控操作。在 AGC遥控遥调通信命令经过通信管理机时，通信管理机将其作为通信过路命令或批处理命令处理。

因此，从逻辑上来讲，这种 AGC系统是一种站内直接的两层控制结构。这种控制层次结构满足和适用于以集中式逆变器为主的光伏电站，而在近年大量出现的含有组串式逆变器的大型光伏电站中遇到了很大困难，原因是同等容量的组串式光伏阵列与集中式相比，逆变器数量增加几十倍，庞大的目标逆变器数量导致厂站 AGC系统遭遇计算与通信瓶颈，厂站AGC系统有时不得不放弃对部分甚至全部组串式逆变器方阵的功率控制。

因此，有厂家提出了在子阵层形成子阵AGC的站内分层分布式功率控制方法，并将该子阵 AGC与箱式变压器保护测控装置、通信管理机、环网交换机一体化融合形成一台发电单元智能一体化装置。该一体化方案的优点是∶光伏子方阵中装置数量仅为一台，无须额外屏柜，直接箱式变压器安装，节约大量安装费用;原装置间二次接线被精简，各项工作简单方便。

对于组串式方阵，可提供子阵 AGC功能，新增子阵AGC可代替原厂站 AGC计算控制，降低厂站AGC系统计算控制容量，减少了AGC控制命令阻塞延迟严重的问题;且多方阵并行同步计算控制，时效性好。该方案对以组串式逆变器为主的大型光伏电站功率控制系统建设提供了很好地解决思路。

系统根据逆变器控制策略，实时计算可控逆变器的数量以及每台可控逆变器需要调节的有功功率限值，然后下发逆变器遥调命令进行有功功率控制。

2.控制策略

以最大化消纳光伏发电为原则，常规能源调节容量不足时。调用光伏发电资源参与电网有功调节，为适应光伏发电发展不同阶段的调节需求，应考虑多种有功控制策略。

（1）最大功率。

控制曲线中相关时刻点的功率值为该光伏电站的额定容量，确保光伏电站功率保持最大功率跟踪，不采取限功率措施。

（2）限制功率。

调度主站可在指定限制控制的同时，指定限制功率数值。控制曲线中相关时刻点的功率值为人工设置的限值。光伏电站功率控制在设定限值以下。限值功率从切换时刻起，对以后的计划值点修改为指定限值。当出现策略切换或计划值无效时，切换到给定模式或取消控制，并改写对应的下点计划值，触发式下发更新后计划值。

（3）按时段限制。

调度主站下发指定时段修改后的计划曲线，光伏电站跟踪执行，相当于设置计划模式的同时，将指定时段的计划曲线修改为指定数值，同时也是对限制功率控制模式的扩展，时段结束后自动以一定斜率跟踪到原始计划。

（4）按日前计划增减。

调度主站可在日前计划基础上指定日前计划调整偏移量，相当于在原计划曲线的基础上，增量调整指定时段的计划数值，可视作限制控制模式的延伸，光伏电站功率始终保持与最大可调功率固定偏差（限额）。按日前计划增减模式的优点是在实时发电计划制定中，对光伏留有部分有功备用，使光伏资源具有上调和下调功率的能力。

（5）计划跟踪。

调度主站下发计划曲线，光伏电站跟踪执行。控制曲线中相关时刻点的功率值为光伏发

电计划值，同时支持人工调整计划，调整后的计划曲线将按周期下发。目前。在发电计划曲线满足实际运行需求的情况下，这种调节方式在实际运行中最为常用。调度主站根据发电计划曲线选定控制策略，无须再进行任何操作，控制方式方便、实用。

（五）控制功能实现

典型的光伏电站有功功率控制应具备以下功能∶

1.逆变器总体控制策略

AGC根据调度下发的有功目标值，将所有可调逆变器作为调节对象，剔除故障逆变器、通信故障逆变器、样本逆变器等无法调节或者不参与调节的逆变器。然后平均计算每台逆变器应该发出的有功功率限值，再通过网络将有功限值遥调给每台逆变器，逆变器根据 AGC 下发的有功限值调节功率实发值。2.逆变器平均分配策略

逆变器需要实时上送开关遥信。团锁遥信以及有功可增加值签通测信自AGC 实时监测所有逆变器数据，在策略分析计算的时候将运用这些"四遥"数据。当逆变器遥测遥信状态正常，且无任何闭锁信息，即作为可调逆变器。AGC系统将主站获取到的有功目标值平均分配给所有可调逆变器。

3.人工干预接口

每台逆变器设置投入 AGC软压板，均可人为设定投入、退出自动调节。该软压板可以就地投退，也可以远方投退。

4.逆变器通信接口信息逆变器通信接口信息见表5-6。

三、有功功率特性测试

（一）输出特性测试

（1）气象参数测试装置的安装位置应能体现被测光伏电站的典型气象条件，且不影响被测光伏电站的正常运行。

（2）功率特性测试点应设在光伏电站并网点处。

（3）气象参数测试装置和功率参数测试装置时间标的同步性指标应达到秒级。

（4）运用气象参数测试装置测量测试点的各项气象参数，运用功率参数测试装置测量测试点的各项功率参数，在系统正常运行的方式下，连续测量至少满一天（具备一个完整的辐照周期）。

（5）读取气象参数测试装置和功率参数测试装置数据并进行分析，拟合有功功率输出曲线，并输出报表和拟合曲线，测试报表见表 5-7。

（二）控制特性测试

（1）功率特性测试点应设在光伏电站并网点处。

（2）测量光伏电站当前有功功率输出。

（3）通过光伏电站控制系统设置光伏电站输出功率为当前有功功率输出的 25%、50%、75%和100%。测量光伏申站接受指今后的有功功率变化。订录有功功率变化数据和变化曲线。

（4）通过光伏电站控制系统向光伏电站下发启动和停机指令，测量光伏电站接受指令今后的有功功率变化，记录有功功率变化数据和变化曲线。

（5）读取功率参数测试装置数据进行分析，输出报表和测量曲线，并判别是否满足国家标准GB/T 19964—2012《光伏发电站接入电力系统技术规定》要求，报表详见表5-8。

四、基于日前发电计划的功率控制

基于日前发电计划的功率控制是目前应用比较广泛的功率控制方式。它是依托光伏电站及调度主站端光功率预测系统、光伏发电计划系统、光伏电站功率控制系统三部分的互连，形成从光功率预测到光伏电站发电计划下达到发电计划执行的全过程闭环控制。

1.功率预测上报

各光伏电站于每日按照调度规定时间通过站端功率预测系统进行本站未来0~72h 光电功率预测并上报，调度端接收各电站光功率预测曲线，并作为预测日该光伏电站发电能力曲线。

2.发电计划安全校核

光伏发电计划系统通过预置的电网设备限额和断面限额匹配次日负荷预测和电网运行方式后给出光伏发电接纳能力，并与光伏发电能力曲线进行比对，取电网安全约束下的最大能力作为光伏电站次日发电计划曲线。

3.发电计划跟踪执行

发电计划曲线值通过调度主站前置通信下达至各电站计算机监控系统，由计算机监控系统转发控制系统后经过分配计算（可选为最少调整逆变器台数或平均分配策略）后将指令回传给监控系统，由监控系统将命令下发至逆变器，逆变器通过自身调节最终达到跟踪执行计划曲线的目的。

4.运行状态的实时监视

当光伏电站的AGC装置正常投入运行时，在"基点模式"设置为日前计划的条件下，各光伏电站的"基点功率"，即目标值将跟随日前计划出力而变化。在调度主站∶可以对各光伏电站的 AGC投入状态及控制模式讲行实时监榨与调节需要指出的是，传统的"基于日前发电计划的功率控制系统"虽然实现了光伏发电功率的全过程闭环控制，但未能充分挖掘电网对光伏发电的消纳能力，在提高电网的安全稳定运行水平方面也有所欠缺。

因此，针对上述问题开展进一步研究，开发了柔性功率控制系统。柔性功率控制系统在提高光伏发电的消纳能力和电网的安全稳定运行水平方面具有明显的优势，详见本章第四节光伏电站安全稳定控制与柔性功率控制。