光伏發(fā)電有功自動控制方式及策略

光伏發(fā)電有功自動控制方式及策略 大規(guī)模光伏發(fā)電集中并網(wǎng)后，光伏的波動性和“正調(diào)峰〃特性對電網(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］。光伏的波動性、間歇性和“正調(diào)峰〃特性所帶來的有功波動和不平衡量的調(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，需要大容量的系統(tǒng)有功備用來平抑，這既不利于電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，同時又產(chǎn)生了光伏發(fā)電集中接入后所帶來的潮流大范圍輸送、諧波、電壓波動和閃變問題，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)度和控制角度來看，對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)赜泄溆梅峙?，光伏發(fā)電參與系統(tǒng)的調(diào)頻會降低波動對系統(tǒng)頻率的影響，減少系統(tǒng)中常規(guī)能源機(jī)組對光伏發(fā)電出力波動執(zhí)行有功補(bǔ)償量⑶，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)全光伏發(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，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)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)時刻點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，指定限制功率數(shù)值?？刂魄€中相關(guān)時刻點的功率值為人工設(shè)置的限值。光伏發(fā)電站出力控制在設(shè)定限值以下。限值功率從切換時刻起，對以后的計劃值點修改為指定限值。當(dāng)出現(xiàn)策略切換或計劃值無效時，切換到給定模式或取消控制，并改寫對應(yīng)的下點計劃值，觸發(fā)式下發(fā)更新后計劃值。限制功率控制過程如圖3所示。1.2.3按時段限制調(diào)度端下發(fā)指定時段修改后的計劃曲線，光伏發(fā)電站跟蹤執(zhí)行。相當(dāng)于設(shè)置計劃模式的同時，將指定時段的計劃曲線修改為指定數(shù)值。同時也是對限制功率控制模式的擴(kuò)展，將指定時段起點時間和終止時間的計劃值修改為指定值，時段結(jié)束后自動以一定斜率跟蹤到原始計劃，按時段限制控制過程如圖4所示。1.2.4按日前計劃增減調(diào)度端可在日前計劃基礎(chǔ)上指定日前計劃調(diào)整偏移量。相當(dāng)于在原計劃曲線的基礎(chǔ)上，增量調(diào)整指定時段的計劃數(shù)值?？梢曌飨拗瓶刂颇Ｊ降难由?，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）。按日前計劃增減模式的優(yōu)點是在實時發(fā)電計劃制定中，對光伏留有部分有功備用，使光伏資源具有上調(diào)和下調(diào)出力的能力。按日前計劃增減控制過程如圖5所示。1.2.5計劃跟蹤調(diào)度端下發(fā)計劃曲線，光伏發(fā)電站跟蹤執(zhí)行?？刂魄€中相關(guān)時刻點的功率值為光伏發(fā)電計劃值，同時支持人工調(diào)整計劃，調(diào)整后的計劃曲線將按周期下發(fā)。在發(fā)電計劃曲線滿足實際運(yùn)行需求的情況下，這種調(diào)節(jié)方式在實際運(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)電計劃曲線選定控制策略，無需再進(jìn)行任何操作，控制方式方便、實用。2電網(wǎng)區(qū)域控制偏差的實時調(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，需要對發(fā)電計劃進(jìn)行實時調(diào)整。常規(guī)機(jī)組在執(zhí)行發(fā)電計劃時，由于機(jī)組爬坡率限制，實時調(diào)度中不足以跟蹤因光伏發(fā)電功率波動、大功率支援造成的聯(lián)絡(luò)線偏差，系統(tǒng)頻率問題仍需要系統(tǒng)中的常規(guī)機(jī)組執(zhí)行自動發(fā)電控制(AutomaticGenerationControl,AGC)［2］。電網(wǎng)實際運(yùn)行工況不同于計劃情況，在電網(wǎng)頻率恢復(fù)過程中，存在實時調(diào)度與AGC指令調(diào)節(jié)方向相反的可能性，在光伏發(fā)電計劃與實際發(fā)電偏差較大情況下，這種可能性出現(xiàn)概率和次數(shù)會明顯增加，影響電網(wǎng)調(diào)頻效果，同時增加了電網(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，實時調(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。因此實時調(diào)度與AGC之間的協(xié)調(diào)，主要包括兩個方而：一是電網(wǎng)出現(xiàn)大幅度有功擾動、頻率恢復(fù)過程中，發(fā)生實時調(diào)度和AGC指令“反調(diào)〃的協(xié)調(diào)控制；另一個方而是AGC調(diào)節(jié)過程結(jié)束后，實時調(diào)度與AGC互濟(jì)協(xié)調(diào)，使AGC可調(diào)容量恢復(fù)［引?；谏鲜龇治觯瑢崟r調(diào)度發(fā)電計劃與AGC之間“反調(diào)〃原因主要來自于發(fā)電計劃與實際出力的偏差及AGC調(diào)節(jié)能力的不足，要解決實際有功調(diào)度控制中反向調(diào)節(jié)帶來的資源浪費(fèi)，減少光伏發(fā)電功率波動對電網(wǎng)的影響，一方面需要提高光伏發(fā)電計劃的制定水平；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)功率波動帶來的影響。3控制性能評估光伏發(fā)電站有功控制實現(xiàn)方式不同于常規(guī)能源機(jī)組，同時光伏發(fā)電站有功控制主要采取限出力措施，受制于一次能源來源的間歇性和波動性，不具備上調(diào)節(jié)能力，因此針對光伏發(fā)電的控制性能，統(tǒng)計與考核方法與常規(guī)能源差別較大。調(diào)度端下發(fā)的計劃曲線是光伏發(fā)電出力上限值，光伏發(fā)電站應(yīng)通過自身控制系統(tǒng)將全站出力控制在限值以下，