一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法。引入輔助變量迭代計算，得到光伏發電機組的輸出功率；通過高層控制器計算其儲備率指令值；對每臺光伏發電機輸出的最大功率進行近似計算，再計算儲備率的實測值；建立通信矩陣，通過底層控制器計算儲備率的參考值以及并網逆變器直流母線電壓的參考值；通過光伏并網逆變器電壓電流雙閉環PI控制方法，實現每臺光伏發電機輸出功率的穩定控制。本發明無需設置控制光伏發電機組的主控中心，節省通信設備和成本，提高運行的魯棒性，實現“即插即用”功能；實現地理分散的大量光伏發電機輸出功率的協同控制，為平滑電力網絡的負載波動、提高電力網絡中電壓和頻率的穩定性提供支持。
【專利說明】—種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光伏發電機組控制方法，尤其是涉及一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法。
【背景技術】
[0002]太陽能具有無污染、可再生和儲量大等優點，因此太陽能光伏發電必將得到廣泛應用。然而，由于光伏發電機輸出功率具有隨機性和波動性，當大量的光伏發電機接入電力網絡，會對電力網絡的安全性和可靠性產生不利影響。因此，有必要研發一種協調光伏發電機輸出功率的控制方法，統一控制有數量較多的光伏發電機組成的光伏發電機組的輸出功率。
[0003]現有的光伏發電機組輸出功率控制方法，包括集中式控制和分散式控制兩種。集中式控制方法實現簡單，并可以使光伏發電機組的輸出功率快速收斂至給定值，然而該方法需要設置控制光伏發電機組的主控中心，而且需要所有光伏發電機都與主控中心實現可靠通信，這提高了通信成本，降低了光伏發電機組控制的可靠性和魯棒性。
[0004]分散式控制方法無需主控中心，可以實現每臺光伏發電機的自治控制，并可以實現光伏發電機的“即插即用”功能。然而，當電力網絡中存在數量較多的光伏發電機時，該方法無法實現功率的有效分配與控制，因此無法為電力網絡提供輔助服務，如平滑負載、頻率和電壓的控制等。
【發明內容】
[0005]為解決上述問題，本發明提出一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法，以實現光伏發電機組輸出功率的協調控制、提高光伏發電機組運行可靠性和魯棒性、實現光伏發電機的“即插即用”功能、減小通信成本；具有綜合集中式控制方法和分散式控制方法的優點，同時避免二者缺點的光伏發電機組輸出功率的協同控制方法，實現光伏發電機組中每臺發電機輸出功率的協調控制，并為電力網絡提供必要的輔助服務。
[0006]本發明的技術方案采用如下步驟:
[0007]I)通過對各個光伏發電機輸出的有功功率引入輔助變量進行迭代計算，得到由多臺光伏發電機組成的光伏發電機組的輸出功率；
[0008]2)通過高層控制器計算得到光伏發電機組的儲備率的指令值；
[0009]3)對光伏發電機組中每臺光伏發電機輸出的最大功率進行近似計算，然后計算光伏發電機組中每臺光伏發電機的儲備率的實測值；
[0010]4)建立通信矩陣，通過底層控制器計算光伏發電機組中每臺光伏發電機的儲備率的參考值，然后計算每臺光伏發電機的并網逆變器直流母線電壓ud。的參考值；
[0011]5)通過光伏并網逆變器電壓電流雙閉環PI控制方法，實現光伏發電機組中每臺光伏發電機輸出功率的穩定控制。
[0012]所述的步驟I)中的多臺光伏發電機組成的光伏發電機組的輸出功率Pwt采用以下公式I計算:
【權利要求】
1.一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)通過對各個光伏發電機輸出的有功功率引入輔助變量進行迭代計算，得到由多臺光伏發電機組成的光伏發電機組的輸出功率； 2)通過高層控制器計算得到光伏發電機組的儲備率的指令值； 3)對光伏發電機組中每臺光伏發電機輸出的最大功率進行近似計算，然后計算光伏發電機組中每臺光伏發電機的儲備率的實測值； 4)建立通信矩陣，通過底層控制器計算光伏發電機組中每臺光伏發電機的儲備率的參考值，然后計算每臺光伏發電機的并網逆變器直流母線電壓ud。的參考值； 5)通過光伏并網逆變器電壓電流雙閉環PI控制方法，實現光伏發電機組中每臺光伏發電機輸出功率的穩定控制。
2.根據權利要求1所述的一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法，其特征在于:所述的步驟I)中的多臺光伏發電機組成的光伏發電機組的輸出功率Ptjut采用以下公式I計算:
其中，n為光伏發電機的總數量，η為正整數；η臺光伏發電機分成m個小組，m表示小組的數量，且I m n，i為第i個小組，I i m 表示第i個小組由Ni臺光伏發電機組成表示每個小組中光伏發電機的數量，且j = 1，2，3，…，Ni ^ij為第i個小組中第j臺光伏發電機輸出的有功功率的實測值；Pn為第i個小組中第I臺光伏發電機輸出的有功功率的實測值；為第i個小組中第j臺光伏發電機有功功率的輔助變量；Oil為第i個小組中第I臺光伏發電機有功功率的輔助變量；k為迭代運算的指數，且k = O, I, 2，…。
3.根據權利要求1所述的一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法，其特征在于:所述的步驟2)中的光伏發電機組的儲備率的指令值Ptl，采用以下公式2的高層控制器計算得到:
β0 = / Kp (P0-Pout) dt (2) 其中，Kp為高層控制器增益，P0為光伏發電機組輸出功率的指令值，t為積分計算的時間。
4.根據權利要求1所述的一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法，其特征在于:所述的步驟3)中的光伏發電機組中每臺光伏發電機輸出的最大功率Pimax，采用以下公式3進行近似計算:
其中，Ui為第i臺光伏發電機的輸出電壓的實測值。
5.根據權利要求1所述的一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法，其特征在于:所述的步驟3)中的光伏發電機組中每臺光伏發電機的儲備率的實測值Pi，采用以下公式4計算得到:
其中，Pi為第i臺光伏發電機的輸出功率的實測值。
6.根據權利要求1所述的一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法，其特征在于:所述的步驟4)中的通信矩陣S采用以下公式5:
其中，1、j分別為通信矩陣S的行數和列數，Sij (t)為通信矩陣S中的第i行、第j列元素；當i與j相同時，均有su(t) = I ;當第j臺光伏發電機的信息在t時刻可被第i臺光伏發電機獲知時，Sij (t) = I,否則Sij (t) = O ;當第i臺光伏發電機在t時刻可從高層控制中接受信息時，Si0(t) = I,否則siQ(t) = O。
7.根據權利要求1所述的一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法，其特征在于:所述的步驟4)中的光伏發電機組中每臺光伏發電機的儲備率的參考值我<，采用以下公式6的底層控制器計算:
其中，Ktl為底層控制器增益，上式6中的通信矩陣S的算子Du采用以下公式7進行計算:
其中，Sij為通信矩陣S中的第i行、第j列元素。
8.根據權利要求1所述的一種適用于無主控中心的光伏發電機組協同控制方法，其特征在于:所述的步驟4)中的每臺光伏發電機的并網逆變器直流母線電壓的參考值《7，采用以下公式8計算:
其中，F(.)為光伏發電機的最大功率曲線。
【文檔編號】H02J3/38GK104184165SQ201410342857
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】辛煥海, 趙睿, 劉云, 齊冬蓮, 張國月 申請人:浙江大學