一种光伏电站参与区域电网频率调节的方法技术

本申请提供的一种光伏电站参与区域电网频率调节的方法，通过修改参与快速调频光伏方阵的逆变器控制，使其具备在不同有功功率下基于变化率调频和变化量调频的单机一次调频功能，可以实现基于变化率的调频实现快速调频和变化量调频的持续调频；修改光伏电站不参与快速调频的光伏方阵逆变器控制，使其具备基于变化量调频的一次调频功能，可是实现持续调频；根据电网需要合理设置快速调频的光伏方阵和调频参数可以实现光伏对异步送端电网的频率支撑。该方法只需要控制软件的修改和升级，不需要硬件及通讯的增加和改造，改造费用低，并且单机调频响应比站级调频控制响应时间短、速度快，能够对异步送端电网提供快速频率支持。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电站参与区域电网频率调节的方法
本申请涉及电力系统频率调整
，尤其涉及一种光伏电站参与区域电网频率调节的方法。
技术介绍
当异步送端电网即区域电网与主网实现异步联网后，区域电网会形成大机小网多直流的送端电网，使得区域电网容量变小，抗扰动能力变弱，从而造成了频率稳定问题已取代暂态稳定问题成为威胁区域电网安全稳定运行的主要问题。以此同时，区域电网新能源迅猛发展，部分省市区域截止2018年底，区域电网新能源装机占比达到14.45％，风电发电量超过火电，成为第二大电源，并且由于国家新能源全消纳的政策，新能源发电比重不断增大，在枯水期时，尤其是过年期间，部分地区新能源发电比重已达50％，大规模高比重发电的新能源并网发电以及不参与电网调频，加剧了区域电网频率稳定问题，因此，随着电网的发展，异步联网方式必将成为未来电网的主要形式，高渗透率新能源接入后快速调频资源的问题成为亟待解决的问题。目前对于局域电网稳定问题所采取的一种方法是光伏电站一次调频控制方法来控制区域电网的频率稳定，该光伏电站包括光伏发电站和场站控制系统；其中，光伏电站包括光伏阵列和光伏逆变器，光伏逆变器将光伏阵列产生的直流电能转换为交流电能；场站控制柜，被配置为当光伏电站的并网点的频率值满足预设的一次调频触发条件时，根据光伏逆变器的运行状态确定单机有功功率变化量，调整光伏逆变器输出的有功功率。依靠有场站控制柜来实现控制区域电网的频率稳定的方法，该方案需要在电站升压站二次设备间内增加场站控制柜，同时需要修改逆变器的软件，改造站级调频控制器到光伏逆变器的通讯。当电网频率变化时，场站控制柜，被配置为确定所述并网点的频率值满足所述一次调频触发条件时，根据并网点的频率值计算所述并网点的总有功功率增量值，以及根据光伏逆变器的运行状态生成单机一次调频命令；所述单机调频模块，与对应的光伏逆变器连接，所述单机调频模块被配置为根据所述单机一次调频指令调整所述对应的光伏逆变器输出的有功功率。现有方法需要在场站控制系统检测到频率变化超过死区时，根据光伏的运行状态确定单机有功功率变化量指令，下发单机有功功率调整指令，光伏逆变器接收到指令后输出相应的有功功率，站控系统与光伏逆变器之间通讯时间较长，使得单机频率响应慢，难于异步送端电网满足快速调频的需要。目前场站控制系统的调频方法采用基于变化量的调频方式，考虑电网频率稳定，在不同能源形势的配合调频时，一般要求新能源场站基于变化量调频的死区为±0.05Hz，这导致现有的方法对于低于0.05Hz变化量的频率变化无法响应，使得小干扰下送端电网频率波动频繁。同时，现有的光伏电站一次调频方法主要是依靠在场站控制柜来实现，但是目前光伏场站基本无此配置，都需要进行大量设备改造，软硬件投资大。
技术实现思路
本申请提供了一种光伏电站参与区域电网频率调节的方法，以解决现有的依靠场站控制柜实现站级调频的方法，需要场站控制柜根据电网频率变化、光伏逆变器的运行状态生成单机一次调频命令，调频指令计算、指令下发、指令响应时间较单机调频慢，不能满足异步送端电网快速调频的需要的问题。本申请解决上述技术问题所采取的技术方案如下：一种光伏电站参与区域电网频率调节的方法，所述方法包括以下步骤：搭建含新能源一次调频的异步送端电网机电暂态模型，仿真计算小干扰下送端电网各个光伏电站快速频率调节需要的新能源快速调频容量，并根据送端电网新能源场站装机情况，计算网内各个光伏电站需要提供的快速调频容量，根据计算得到的各个光伏电站快速调节需要的新能源快速调频容量和光伏电站的发电特性确定不同有功功率下参与快速调频的最少光伏方阵数量；根据光伏电站中有功功率随时间的变化特性和光伏电站需要提供的快速调频容量，计算不同有功功率下参与快速调频的光伏方阵数量，修改参与快速调频光伏方阵的逆变器控制，使其具备在不同有功功率下基于变化率调频和变化量调频的单机一次调频功能；修改除参与快速调频外的全站其他光伏逆变器控制，使其具备基于变化量调频的单机一次调频功能。可选的，所述各个光伏电站快速频率调节需要的新能源快速调频容量采用下式进行计算：新能源快速调频容量＝{(小干扰下新能源快速调频容量/送端电网新能源总装机容量)*光伏电站容量}。可选的，所述不同有功功率下参与快速调频的最少光伏方阵数量通过下式计算：不同有功功率下参与快速调频的最少光伏方阵数量＝小干扰下新能源快速调频容量/送端电网新能源总装机容量*光伏电站容量/不同时段的单台光伏方阵的容量。可选的，所述根据光伏电站中有功功率随时间的变化特性和光伏电站需要提供的快速调频容量，计算不同有功功率下参与快速调频的光伏方阵数量，修改参与快速调频光伏方阵的逆变器控制，使其具备在不同有功功率下基于变化率调频和变化量调频的单机一次调频功能，包括以下步骤：对光伏方阵进行分群，收集两个光伏方阵有功功率历史曲线，根据将光伏电站两个光伏方阵分为具有有功功率一致性的不同群，式中，t0表示检测到的有功功率曲线的起点时刻；t表示动态过程中各个时间点；v(t)表示t时刻动态响应值；i、j代表两个光伏方阵；rig为两个光伏方阵有功功率响应的相关系数；根据光伏方阵分群的结果和不同时段下参与快速调频的光伏方阵的总调频功率相等的原则进行参与快速调频的光伏方阵的数量和论级的设置；修改参与快速调频的光伏方阵逆变器控制，使其具备按照不同有功功率下自动投退基于变化率和变化量调频单机一次调频功能。可选的，所述对光伏方阵进行分群，包括按照有功功率曲线一致原则进行光伏电站光伏方阵分群。可选的，所述修改参与快速调频的光伏方阵逆变器控制，使其具备按照不同有功功率下自动投退基于变化率和变化量调频单机一次调频功能，包括：根据采集到的电网电压数据实时计算电网频率变化率df/dt、电网频率变化量Δf；设置电网频率变化率调频和变化量调频死区与调频参数；当电网刚发生扰动时，电网频率变化率和变化量未超过死区时，参与快速调频的光伏方阵逆变器的一次调频功能不响应；当频率变化率df/dt超过死区且大于0、变化量未超过死区时，参与快速调频的光伏方阵逆变器控制根据计算频率变化率对应的功率变化量改变有功功率，式中，ΔP为有功功率变化量，Tj为发电机转动惯量；fN为系统额定频率，Hz；PN为额定功率，MW；当频率变化率df/dt超过死区且大于0、频率变化量超过死区时，参与快速调频光伏方阵逆变器控制根据变化率调频和变化量调频共同调频；当频率变化率df/dt超过死区且小于0、频率变化量超过死区时，参与快速调频光伏方阵逆变器控制根据频率变化量调频。可选的，所述修改除参与快速调频外的全站其他光伏逆变器控制，使其具备基于变化量调频的单机一次调频功能，包括：当电网刚发生扰动时，电网频率变化量未超过死区时，除参与快速调频外的全站其他光伏逆变器的一次调频功能不响应；当频率变化量超过死区时，除参与快速调频外的全站其他光伏逆变器控制根据频率变化量调频。本申本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏电站参与区域电网频率调节的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n搭建含新能源一次调频的异步送端电网机电暂态模型，仿真计算小干扰下送端电网各个光伏电站快速频率调节需要的新能源快速调频容量，并根据送端电网新能源场站装机情况，计算网内各个光伏电站需要提供的快速调频容量，根据计算得到的各个光伏电站快速调节需要的新能源快速调频容量和光伏电站的发电特性确定不同有功功率下参与快速调频的最少光伏方阵数量；/n根据光伏电站中有功功率随时间的变化特性和光伏电站需要提供的快速调频容量，计算不同有功功率下参与快速调频的光伏方阵数量，修改参与快速调频光伏方阵的逆变器控制，使其具备在不同有功功率下基于变化率调频和变化量调频的单机一次调频功能；/n修改除参与快速调频外的全站其他光伏逆变器控制，使其具备基于变化量调频的单机一次调频功能。/n

【技术特征摘要】
1.一种光伏电站参与区域电网频率调节的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
搭建含新能源一次调频的异步送端电网机电暂态模型，仿真计算小干扰下送端电网各个光伏电站快速频率调节需要的新能源快速调频容量，并根据送端电网新能源场站装机情况，计算网内各个光伏电站需要提供的快速调频容量，根据计算得到的各个光伏电站快速调节需要的新能源快速调频容量和光伏电站的发电特性确定不同有功功率下参与快速调频的最少光伏方阵数量；
根据光伏电站中有功功率随时间的变化特性和光伏电站需要提供的快速调频容量，计算不同有功功率下参与快速调频的光伏方阵数量，修改参与快速调频光伏方阵的逆变器控制，使其具备在不同有功功率下基于变化率调频和变化量调频的单机一次调频功能；
修改除参与快速调频外的全站其他光伏逆变器控制，使其具备基于变化量调频的单机一次调频功能。


2.根据权利要求1所述的光伏电站参与区域电网频率调节的方法，其特征在于，所述各个光伏电站快速频率调节需要的新能源快速调频容量采用下式进行计算：
新能源快速调频容量＝{(小干扰下新能源快速调频容量/送端电网新能源总装机容量)*光伏电站容量}。


3.根据权利要求1所述的光伏电站参与区域电网频率调节的方法，其特征在于，所述不同有功功率下参与快速调频的最少光伏方阵数量通过下式计算：
不同有功功率下参与快速调频的最少光伏方阵数量＝小干扰下新能源快速调频容量/送端电网新能源总装机容量*光伏电站容量/不同时段的单台光伏方阵的容量。


4.根据权利要求1所述的光伏电站参与区域电网频率调节的方法，其特征在于，所述根据光伏电站中有功功率随时间的变化特性和光伏电站需要提供的快速调频容量，计算不同有功功率下参与快速调频的光伏方阵数量，修改参与快速调频光伏方阵的逆变器控制，使其具备在不同有功功率下基于变化率调频和变化量调频的单机一次调频功能，包括以下步骤：
对光伏方阵进行分群，收集两个光伏方阵有功功率历史曲线，根据



将光伏电站两个光伏方阵分为具有有功功率一致性的不同群，式中，t0表示检测到的有功功率曲线的起点时刻；t表示动态过程中各个时间点；v...

【专利技术属性】
技术研发人员：何廷一，郭成，吴水军，李胜男，郭晓宇，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53