含高滲透率光伏的配電網(wǎng)電壓協(xié)調(diào)控制方法研究

陳玉芳

內(nèi)蒙古民族大學(xué) 內(nèi)蒙古 赤峰 024000

本文首先針對(duì)分布式光伏發(fā)電接入點(diǎn)的特性進(jìn)行深入探討后，總結(jié)出來(lái)一種分布式光伏發(fā)電協(xié)調(diào)控制方法，該方法能夠有效避免產(chǎn)生饋線電壓超過(guò)上限現(xiàn)象。其主要是針對(duì)分布式發(fā)電單元的接入點(diǎn)位置在出現(xiàn)電壓超越現(xiàn)象的時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)啟動(dòng)，這樣就能夠?qū)夥刖W(wǎng)的有功功率進(jìn)行合理限制，在此基礎(chǔ)上有效的避免了出現(xiàn)電壓超越上限的問(wèn)題，由此也能針對(duì)目前光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)經(jīng)常出現(xiàn)的電壓超上限問(wèn)題進(jìn)行有效解決。

1 分布式光伏協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

本文設(shè)計(jì)了分布式光伏協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，提出了一種防止饋線電壓越限的分布式光伏發(fā)電協(xié)調(diào)控制方法。協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)充分利用了現(xiàn)有分布式光伏發(fā)電單元的通信接口和遠(yuǎn)程控制能力，采用無(wú)線通訊方式，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)分布式光伏發(fā)電單元的開放式、分布式協(xié)調(diào)控制。

分布式光伏協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)采用主從控制結(jié)構(gòu),具體由一個(gè)協(xié)調(diào)控制中心和多個(gè)協(xié)調(diào)控制終端構(gòu)成，如圖1所示。協(xié)調(diào)控制中心是具有遠(yuǎn)程通信功能的工業(yè)PC機(jī)，主要負(fù)責(zé)信息的處理和協(xié)調(diào)控制命令的生成，控制多個(gè)協(xié)調(diào)控制終端運(yùn)行。協(xié)調(diào)控制終端負(fù)責(zé)采集并網(wǎng)點(diǎn)電壓和逆變器實(shí)發(fā)有功等信息并上傳中繼單元，接收中繼單元下傳的控制命令，對(duì)光伏逆變器實(shí)施控制，調(diào)整光伏注入配電網(wǎng)的有功。

協(xié)調(diào)控制終端與中繼單元之間采用無(wú)線射頻的通信方式，中繼單元與協(xié)調(diào)控制中心可以采用靈活的通信方式，如有線或5G等。

圖1 分布式光伏協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

2 防止饋線電壓越限的分布式光伏發(fā)電協(xié)調(diào)控制方法

當(dāng)配電網(wǎng)中的某個(gè)分布式光伏發(fā)電單元的協(xié)調(diào)控制終端檢測(cè)到其接入點(diǎn)電壓vi＞Vc1時(shí)，啟動(dòng)通信連接，該協(xié)調(diào)控制終端向其他協(xié)調(diào)控制終端發(fā)送廣播命令。各控制終端接收到命令后，開始記錄各接入點(diǎn)的電壓和分布式光伏發(fā)電所發(fā)出的功率。

分布式光伏注入配電網(wǎng)的有功上限值預(yù)測(cè)可采取如下方式實(shí)現(xiàn)：

1)關(guān)鍵接入點(diǎn)分布式光伏注入配電網(wǎng)有功上限值預(yù)測(cè)：

圖2 p點(diǎn)注入有功上限值的預(yù)測(cè)

假設(shè)光伏發(fā)電接入點(diǎn)的實(shí)際的預(yù)警電壓值分別為Vc1和Vc2，而且Vc2要大于Vc1。Vc1主要表示的是在t0時(shí)間階段上在接入點(diǎn)位置上實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生的電壓值vp(t0)的具體數(shù)值，在這一時(shí)間階段上光伏發(fā)電系統(tǒng)實(shí)際上輸出的功率值達(dá)到了Pp(t0)，該數(shù)值就是上圖中的A點(diǎn)。光伏逆變器在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中電壓主要是按照實(shí)際0.5% pu的方式步進(jìn)，這也就表示當(dāng)處于時(shí)間節(jié)點(diǎn)t1的時(shí)候p點(diǎn)實(shí)際產(chǎn)生的電壓值vp(t1)達(dá)到了Vc1+0.5%，在這一時(shí)間節(jié)點(diǎn)光伏實(shí)際的輸出有功功率達(dá)到了Pp(t1)，該數(shù)值就是上圖中的B點(diǎn)。但是上述t0以及t1這兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)之間的間隔相對(duì)較小，因此，接入點(diǎn)的電壓以及功率實(shí)際上呈現(xiàn)出的是一種線性關(guān)系，而且這一線性AB的斜率為：

將AB延長(zhǎng)至C點(diǎn)，使C點(diǎn)的電壓值為Vc2，曲線斜率不變，則可知電壓到達(dá)Vc2時(shí)對(duì)應(yīng)注入有功應(yīng)為Pp,res(t2)為，

2)其他接入點(diǎn)分布式光伏注入配電網(wǎng)有功上限值預(yù)測(cè)

當(dāng)同樣處在t0時(shí)間節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，在接入點(diǎn)j位置實(shí)際產(chǎn)生的額電壓為vj(t0)，光伏實(shí)際的輸出功率達(dá)到了Pj(t0)，同樣，與B所對(duì)應(yīng)的B′，同樣處在t1時(shí)間節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，接入點(diǎn)j實(shí)際的光伏電壓為vj(t1)，分布式光伏注入電網(wǎng)有功Pj(t1)，直線A′B′的斜率為

在t2時(shí)間節(jié)點(diǎn)，光伏接入點(diǎn)p實(shí)際產(chǎn)生的電壓值達(dá)到了Vc2時(shí)，那么相對(duì)應(yīng)的光伏接入點(diǎn)j實(shí)際產(chǎn)生的電壓值V′c2,j(t2)。分布式光伏因?yàn)槭翘幵诹送粋€(gè)區(qū)域，因此其實(shí)際上受到了光照強(qiáng)度也基本相同，因此，輸出功率實(shí)際產(chǎn)生的變化程度也基本相同，在這種情況下，兩個(gè)接入點(diǎn)j以及p實(shí)際電壓值呈現(xiàn)出如下關(guān)系：

由上式可得出接入點(diǎn)j的電壓預(yù)警值：

將直線A′B′延長(zhǎng)至C′點(diǎn)，使C′點(diǎn)電壓值為V′c2,j(t2)，由此得出接入點(diǎn)j處的注入有功上限值為：

3 結(jié)論

在本文的研究過(guò)程中針對(duì)光伏注入電網(wǎng)的管理主要采取了一種分布式光伏發(fā)電注入電網(wǎng)有功方法，在此基礎(chǔ)上還需要針對(duì)分布式光伏實(shí)際的協(xié)調(diào)控制模式以及饋線終端設(shè)備的管理以及調(diào)壓變壓器的管理等問(wèn)題進(jìn)行深入研究，這樣就能夠?yàn)榉植际诫娫唇尤胩峁└涌茖W(xué)的管理依據(jù)。