光伏电站的在线分群等值建模方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏电站的在线分群等值建模方法，包括：搭建含有功无功控制环节和低电压穿越控制环节的光伏发电单元模型，进而搭建含有多个光伏单元的光伏电站模型；根据光伏电站模型中各类型的光伏发电单元模型推导计算出模型对应的单位冲激曲线；以单位冲激响应曲线的距离为分群指标，利用K‑means算法对光伏电站模型进行在线分群获得逆变器的有功无功控制环节的分群结果；根据光伏电站模型中每个光伏单元的实际出力，计算各等值机的等值参数，建立光伏电站的在线分群等值模型。本发明专利技术具有如下优点：分群结果与光伏单元出力无关，仅由各逆变器控制参数决定，不需要离线建立参数灵敏度数据库，极大地减小了计算量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电网分析计算领域，具体涉及一种光伏电站的在线分群等值建模方法。
技术介绍
大规模集中式光伏发电站近年来迅速发展，全球累计光伏装机容量2011年达67GW，2015年就已经达到200GW。大规模大容量的光伏电站接入电网对电网的安全稳定运行产生极大的影响，建立准确的大型光伏电站的动态等值模型成为定量评估大型光伏电站集中接入对电网影响的分析基础，然而大型光伏电站的光伏发电单元数量众多，通常会几十至几百个光伏单元，一般会选自不同厂家的产品，这就造成了不同类型的光伏单元的动态特性存在差异，要想建立这样庞大数量的光伏单元群的整体等值动态模型，难度较大，再加上太阳能是一种波动性能源，不同光照条件下光伏电站的动态特性也会发生改变，这让准确建模变得更加困难。另一方面，为了防止电网故障时光伏电站的脱网造成故障的进一步恶化，以及希望光伏电站能够对故障进行一定程度的支援，低电压穿越(lowvoltageride-through,LVRT)能力被作为光伏电站的必备并网指标之一进行考核。《光伏发电站接入电力系统技术规定》(GB/T19964-2012)对光伏电站的LVRT作出了相应要求，并网点电压跌落时，光伏电站应具备一定的动态无功支撑能力，在保持连接的状态下，还需要向电网输送无功。现阶段对光伏电站的整体建模，相关技术提出了以特征距离为分群指标的在线分群建模方法,但并未考虑低电压穿越时光伏电站应提供一定的无功支撑所引起的模型变化，不能反映实际运行中的大型光伏电站的特性。以特征距离为分群指标的在线分群建模方法，虽然将灵敏度转化为离线计算，但考虑到实际大型光伏电站一般含有成百上千个光伏单元，且计算灵敏度时需将输出有功分档，因此灵敏度离线数据库的建立仍计算量较大。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决上述技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种光伏电站的在线分群等值建模方法。为了实现上述目的，本专利技术的实施例公开了一种光伏电站的在线分群等值建模方法，包括以下步骤：S1：搭建含有功无功控制环节和低电压穿越控制环节的光伏发电单元模型，进而搭建含有多个光伏单元的光伏电站模型，所述光伏电站模型包括逆变器；S2：根据所述光伏电站模型中各类型的光伏发电单元模型推导计算出模型对应的单位冲激曲线；S3：以所述单位冲激响应曲线的距离为分群指标，利用K-means算法对所述光伏电站模型进行在线分群获得所述逆变器的有功无功控制环节的分群结果；S4：根据所述光伏电站模型中每个光伏单元的实际出力，计算各等值机的等值参数，建立光伏电站的在线分群等值模型。根据本专利技术实施例的光伏电站的在线分群等值建模方法，以单位冲激响应曲线的距离为分群指标进行逆变器有功无功控制环节的聚类等值，并与低电压穿越控制环节的等值模型共同构成光伏电站的分群等值模型。该方法的特点是分群结果与光伏单元出力无关，仅由各逆变器控制参数决定，不需要离线建立参数灵敏度数据库，极大地减小了计算量，工程应用更加便利。另外，根据本专利技术上述实施例的光伏电站的在线分群等值建模方法，还可以具有如下附加的技术特征：进一步地，所述光伏电站模型中，所述多个光伏发电单元分别通过多个升压变压器并联于公共连接点，无功补偿为集中电容补偿。进一步地，步骤S2进一步包括：通过以下公式得到逆变器控制系统传递函数G(s)：其中，Ip为光伏单元的有功电流，Pref为光伏单元的有功功率参考值，Kp为比例常数，KI为积分常数；传递函数G(s)的零点z和极点p分别为：因为U≈1，通过以下公式得到单位冲激响应曲线h(t)：进一步地，在步骤S3中，设按照等间隔ΔT对单位冲激响应曲线进行抽样，获得的两条单位冲激响应曲线h1(n)和h2(n)单位冲激响应曲线的距离L1-2：其中，N为总的采样点数。进一步地，所述利用K-means算法对所述光伏电站模型进行在线分群获得所述逆变器的有功无功控制环节的分群结果进一步包括：S301：从X中随机选取k个初始聚类中心u1,u2,…,uk，其中，X＝{x1,x2,…,xn本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏电站的在线分群等值建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：搭建含有功无功控制环节和低电压穿越控制环节的光伏发电单元模型，进而搭建含有多个光伏单元的光伏电站模型，所述光伏电站模型包括逆变器；S2：根据所述光伏电站模型中各类型的光伏发电单元模型推导计算出模型对应的单位冲激曲线；S3：以所述单位冲激响应曲线的距离为分群指标，利用K‑means算法对所述光伏电站模型进行在线分群获得所述逆变器的有功无功控制环节的分群结果；S4：根据所述光伏电站模型中每个光伏单元的实际出力，计算各等值机的等值参数，建立光伏电站的在线分群等值模型。

【技术特征摘要】
1.一种光伏电站的在线分群等值建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：搭建含有功无功控制环节和低电压穿越控制环节的光伏发电单元模型，进而搭建含有多个光伏单元的光伏电站模型，所述光伏电站模型包括逆变器；S2：根据所述光伏电站模型中各类型的光伏发电单元模型推导计算出模型对应的单位冲激曲线；S3：以所述单位冲激响应曲线的距离为分群指标，利用K-means算法对所述光伏电站模型进行在线分群获得所述逆变器的有功无功控制环节的分群结果；S4：根据所述光伏电站模型中每个光伏单元的实际出力，计算各等值机的等值参数，建立光伏电站的在线分群等值模型。2.根据权利要求1所述的光伏电站的在线分群等值建模方法，其特征在于，所述光伏电站模型中，所述多个光伏发电单元分别通过多个升压变压器并联于公共连接点，无功补偿为集中电容补偿。3.根据权利要求1所述的光伏电站的在线分群等值建模方法，其特征在于，步骤S2进一步包括：通过以下公式得到逆变器控制系统传递函数G(s)：G(s)=Ip(s)Pref(s)=sKP+KIs(1+UKP)+UKI...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑竞宏，马智敏，朱守真，魏玲，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11