一种构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法与流程

专利2026-02-24  4


本发明涉及并网变流器数据处理,具体涉及一种构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法。


背景技术:

1、随着能源需求的增加和环境意识的提高,光伏能源在全球范围内得到了广泛的应用。近些年来,光伏发电装机容量不断提高,光伏发电量也得到快速提高。随着光伏发电的快速发展,光伏发电的现实问题不断涌现,其中之一是光伏发电的波动性问题。为了提高光伏发电的转换效率增加电力收益,多数的光伏发电机组采用最大功率追踪控制算法。而光伏发电功率与光照强度密切相关,因此受日照强度变化、季节变化或云层遮挡等因素的影响,光伏发电功率极容易受到影响而发生功率波动。波动的功率注入电网会导致电网频率和电压的不稳定,进而影响电网的运行稳定性。此外,光伏发电具有反峰性,即在白天光照强度较高时光伏发电量较大但是电网中的负荷较少,而在夜间电网中的负荷较多对发电功率需求较高,但是夜间光伏发电不工作。反峰性导致各地相继出现“弃光”现象,严重制约了光伏发电的发展。

2、光伏发电的另一问题是传统跟网型光伏不能参与电网动态调节。这一影响在光伏发电容量占比较低时并不明显,随着光伏发电的发展以及传统火电机组的退出,跟网型光伏发电对电网的稳定性造成的影响已经不容忽视。研究表明,高比例的跟网型新能源机组并网对电网动态、电能质量、频率控制、电压调节以及其他控制和运行问题产生负面影响,构网型控制策略可以使光伏发电表现出电压源特性,能够使光伏在弱电网中稳定运行。

3、在构网型光储一体发电系统中,构网型并网变流器本质上是控制变流器输出功率,因此,在功率方向不同时,构网型并网变流器会表现出不同的动态特性,对构网型光储一体发电系统的参数整定造成了影响。


技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺点,本发明提供一种一种构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,用于解决在功率方向不同时,构网型并网变流器会表现出不同的动态特性,对构网型光储一体发电系统的参数整定造成了影响的问题。

2、本发明提供一种构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,包括如下步骤:

3、步骤s101,获取构网型光储一体发电系统模块信息,得到功率方向判断模块以及阻抗重塑控制模块,采集构网型光储一体发电系统中的构网型并网变流器的交流侧三相电压upabc、三相电流iabc以及直流侧电压udc;

4、步骤s102,将采集到的upabc和iabc输入到功率方向判断模块;

5、步骤s103,将采集到的直流侧电压udc输入到阻抗重塑控制模块;

6、步骤s104,功率方向判断模块根据采集到的交流侧三相电压upabc以及三相电流iabc,计算构网型并网变流器的有功功率,构网型并网变流器的有功功率包括正有功功率以及负有功功率,根据有功功率的正负判断阻抗重塑控制模块是否介入,若有功功率为正,阻抗重塑控制模块介入,若有功功率为负,阻抗重塑控制模块不介入;

7、步骤s105,当阻抗重塑控制模块介入时,采集构网型光储一体发电系统中的构网型并网变流器的直流侧电压udc,将采集到的直流侧电压udc与预设的直流电压参考值进行比较,得出电压差值,将电压差值通过预设的补偿系数对电压差值进行放大或缩小处理,得到有功功率补偿值,根据有功功率补偿值对并网变流器的阻抗特性进行重塑。

8、进一步地,本发明所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,所述步骤s101,包括:

9、对构网型光储一体发电系统进行初始化,识别功率方向判断模块和阻抗重塑控制模块的工作状态,获取处于工作状态的功率方向判断模块和阻抗重塑控制模块的信息;

10、使用电压传感器从构网型并网变流器的交流侧采集三相电压upabc;

11、使用电流传感器从构网型并网变流器的交流侧采集三相电流iabc;

12、在构网型并网变流器的直流侧,使用电压传感器采集直流侧电压udc。

13、进一步地,本发明所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,所述步骤s102,包括:

14、对采集到的三相电压upabc、三相电流iabc以及直流侧电压udc进行预处理,将预处理后的三相电压upabc和三相电流iabc进行数据格式检查,检查数据的格式是否符合功率方向判断模块的输入要求,数据格式检查包括数据位数以及数据类型,若检查结果为数据格式不符合功率方向判断模块的输入要求,则对不符合功率方向判断模块的输入要求的数据进行格式转换,并将转换格式后的数据对不符合功率方向判断模块的输入要求的数据进行替换,得到转换格式后的三相电压upabc和三相电流iabc;

15、将转换格式后的三相电压upabc和三相电流iabc通过系统内部的数据通道,传递到功率方向判断模块;

16、功率方向判断模块初始化:

17、功率方向判断模块接收传递过来的转换格式后的三相电压upabc和三相电流iabc数据;

18、功率方向判断模块内部根据预设的算法,对转换格式后的三相电压upabc和三相电流iabc数据进行计算,得到构网型并网变流器的有功功率;

19、根据构网型并网变流器的有功功率的正负值,功率方向判断模块判断构网型并网变流器的功率方向。

20、进一步地,本发明所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,所述步骤s103,包括:

21、从构网型并网变流器的直流侧采集直流侧电压udc,对采集到的直流侧电压udc进行校验,检查直流侧电压udc的数据位数、数据类型是否符合阻抗重塑控制模块的输入要求,如果检查直流侧电压udc的数据位数、数据类型不符合阻抗重塑控制模块的输入要求,则对直流侧电压udc进行数据格式转换,得到转换后的直流侧电压udc;

22、将预处理后的直流侧电压udc通过系统内部的数据通道传递到阻抗重塑控制模块;

23、阻抗重塑控制模块接收传递过来的直流侧电压udc数据,并将其存储在模块的内部存储器中,阻抗重塑控制模块根据预设的算法,对直流侧电压udc数据进行计算,得到有功功率补偿值等控制参数。

24、进一步地,本发明所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,所述步骤s104,包括:

25、功率方向判断模块接收采集到的交流侧三相电压upabc和三相电流iabc,对三相电压upabc和三相电流iabc进行坐标变换,通常采用park变换,将三相电压upabc和三相电流iabc从三相静止坐标系变换到两相旋转坐标系,三相静止坐标系既abc坐标系,两相旋转坐标系既dq坐标系;

26、在dq坐标系下,根据预设的有功功率计算公式,计算构网型并网变流器的有功功率;

27、根据计算得到的有功功率的正负值,判断构网型并网变流器的功率方向;

28、将判断结果输出至阻抗重塑控制模块,作为控制模块是否介入的依据;

29、如果有功功率为正,则阻抗重塑控制模块介入;

30、如果有功功率为负,则阻抗重塑控制模块不介入。

31、进一步地,本发明所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,所述步骤s105,包括:

32、从构网型并网变流器的直流侧再次采集直流侧电压udc,获取预设的直流电压参考值,检查采集到的直流侧电压udc和预设的直流电压参考值的数据类型以及数据精度是否一致,将采集到的直流侧电压udc与预设的直流电压参考值进行逐点比较,计算直流侧电压udc与预设的直流电压参考之间的差值,即电压差值δudc=采集到的直流电压-预设的直流电压参考值。

33、进一步地,本发明所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,所述步骤s105,包括:

34、根据系统预设的阈值范围,检查电压差值δudc是否在合理范围内;

35、如果电压差值δudc超出合理范围,则进行异常处理,异常处理包括记录错误日志以及发出警报信号;

36、如果电压差值δudc在合理范围内,则验证电压差值δudc的数据格式是否与系统预设的数据类型一致,如果电压差值δudc的数据格式不符合要求,则对电压差值δudc进行格式转换,得到校验后的电压差值δudc 。

37、本发明提供一种构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,该方法能够使构网型光储一体发电系统中的构网型并网变流器在不同的功率方向上表现出相近的功率输出特性,从而简化构网型光储一体发电系统的参数整定难度,提高构网型光储一体发电系统的稳定性。

38、本发明通过以下算式对三相电压upabc和三相电流iabc进行park变换:

39、

40、

41、本发明通过以下公式计算构网型并网变流器的有功功率:

42、

43、本发明阻抗重塑控制模块是由以下公式实现的:

44、

45、其中是有功功率补偿值,是补偿系数,是直流电压参考值。

46、所述阻抗重塑控制模块第一输出端连接所述功率方向判断模块第二输入端,所述功率方向判断模块第一输出端加入构网型控制策略中功率设定值。

47、本发明优点及有益效果是:

48、本发明通过阻抗重塑方法,使得构网型光储一体发电系统中的构网型并网变流器在功率正方向时表现出更稳定的阻抗特性,从而提高了整个发电系统在功率正方向时的稳定性。这有助于减少功率波动,增强系统应对外界干扰的能力。

49、由于本发明在无需改变构网型控制主体结构的前提下重塑了并网变流器的阻抗特性,使得构网型光储一体发电系统在不同功率方向上表现出相近的功率输出特性。这大大简化了系统的参数整定难度,降低了对操作人员的技术要求。

50、通过阻抗重塑,本发明增强了构网型光储一体发电系统对电网环境的适应能力,使其能够在更广泛的电网条件下稳定运行。这提高了系统的鲁棒性,减少了因电网环境变化而导致的系统不稳定风险。

51、本发明针对光伏发电的波动性和反峰性等问题提出了有效的解决方案,使得光伏发电更加可靠和稳定。这有助于促进光伏发电的广泛应用,推动可再生能源产业的发展。

52、通过提高系统稳定性和鲁棒性,本发明减少了因系统不稳定而导致的停机时间和维修成本。同时,由于简化了参数整定难度,降低了运维成本,从而提升了整个构网型光储一体发电系统的经济效益。

53、综上所述,本发明通过阻抗重塑方法,显著提高了构网型光储一体发电系统的稳定性、鲁棒性和经济效益,为光伏发电的广泛应用提供了有力的技术支持。


技术特征:

1.一种构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,包括如下步骤:

2.根据如权利要求1所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,其特征在于,所述步骤s101,包括:

3.根据如权利要求1所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,其特征在于,所述步骤s102,包括:

4.根据如权利要求1所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,其特征在于,所述步骤s103,包括:

5.根据如权利要求1所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,其特征在于,所述步骤s104,包括:

6.根据如权利要求1所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,其特征在于,所述步骤s105,包括:

7.根据如权利要求6所述的构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,其特征在于,所述步骤s105,包括:


技术总结
本发明涉及并网变流器数据处理技术领域,具体涉及一种构网型光储一体发电系统阻抗重塑方法,通过采集构网型并网变流器的交流侧和直流侧电气量,判断功率方向,并据此决定是否介入阻抗重塑控制模块,在功率正方向时,通过比较直流侧电压与参考值,计算电压差值,并通过补偿系数得到有功功率补偿值,以重塑并网变流器的阻抗特性,本发明无需改变构网型控制主体结构,即可提高功率正方向时系统的稳定性,简化参数整定难度,增强系统鲁棒性,有效解决了构网型光储一体发电系统在功率方向变化时的动态特性差异问题。

技术研发人员:冯汝明,曹斌,王琪,李秀芬,刘小恺,王立强,张秀琦,丛雨
受保护的技术使用者:内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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