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新能源场站有功控制特性优化方案

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4-1光伏逆变器控制框图然而,并网光伏逆变器的输出功率受一定条件的限制。光伏发电站控制层制定功率指令决策,确定光伏发电站功率控制方式和有功控制策略,从而优化光伏发电站运行以使光伏发电站更好的参与电网有功控制。光伏发电站功率控制,同风电场功率控制体系较为相似,同样采取分级结构,包含光伏发电站控制层和光伏功率单元控制层两个层次。图4-2光伏发电站功率控制构成总体框架

新能源场站有功控制特性优化方案

(1)风电场功率控制特性

风电场的功率控制最终通过对风机的控制予以实现,本项目通过对国产三大风机厂家的风机有功控制系统进行调研,目前国内风机制造厂商金风、华锐、东汽等均开发了风电场监控系统,具备通过风机变桨、发电机励磁控制或者机组启停方式等操作对风机有功功率进行控制,部分厂家的系统在有功控制精度方面达到较高水平。

1)金风GW1500风机的主要有功控制性能如下:

单机变桨调节范围 550~1 500 kW

单机停机时间(1 500 kW至0) 10 s

单机启动至满发时间 2 min

单机变桨限出力时间(1 500 kW至550 kW) 30 s

单机调节死区 33 kW

通过控制叶片的角度,风机可以实现有功输出调节,大风条件下机组出力在0~1 500 kW之间可控,通过控制叶片旋转速度,风机可以实现有功上升速率控制。

2)华锐额定容量1.5MW的变桨变速双馈风机主要控制性能指标如下:

单机调节范围 125~1 500 kW

单机停机时间(1 500 kW至0) 2 min

单机启动至满发时间 2 min(www.zuozong.com)

单机限出力额定速率 8 MW/min

单机调节死区 125 kW

通过控制叶片的角度和励磁电流的大小,风机可以实现有功输出调节,大风条件下机组出力在0~1 500 kW之间可控

风机在满桨情况下响应时间 2 min

(2)光伏功率调节特性

光伏并网逆变器作为光伏电池和电网之间的接口,在光伏发电站起到桥梁的作用,是整个光伏并网发电系统的核心。光伏发电站的功率调节功能是通过光伏逆变器来实现的。逆变器将光伏电池所发之电能逆变成正弦电流注入电网中,在理想情况下,逆变器自身不消耗任何功率,其输出功率等于光伏电池注入功率,且逆变器并网电压一定,可以说并网电流决定了光伏发电站的输出功率。因此光伏逆变器可以等效为一个可控电流源,向电网回馈幅值和相位可控的电流。根据旋转坐标变换原理,光伏逆变器输出电流可分为有功分量、无功分量和零序分量。其中无功分量决定光伏逆变器输出无功功率,有功分量决定光伏逆变器输出有功功率。

光伏逆变器控制框图如图4-1所示。在图中,左边为控制器框图(Controller),右边为逆变器的等效模型。从图中的分析可以得出这样的结论,光伏逆变器输出的有功电流id和无功电流iq可以实现解耦控制,从而实现对逆变器输出(光伏发电系统)有功和无功的调节,其参考值可以按照电网调度要求来给定。

图4-1 光伏逆变器控制框图

然而,并网光伏逆变器的输出功率(有功和无功)受一定条件的限制。第一,逆变器的输出受所采用功率器件、电感等部件电流容量的限制,功率调节必须以不超过额定电流为前提;第二,考虑光伏电池组件最大输出功率取决于光照和温度等环境条件,并具有非线性,电网调度指令必须低于当时的光伏电池组件最大输出功率,且需要有针对性的开发光伏逆变器控制关键技术。

光伏发电站响应主站端调度控制指令,光伏发电站子站作为响应主站的控制单元,光伏发电站集控接收调度主站端下发控制指令,包括有功目标值或有功限值,并网母线电压或上网无功功率等内容,子站端上送主站光伏发电站当前光伏发电运行信息,当前出力、当前光伏发电站最大有功和无功出力调节上下限。光伏发电站控制层制定功率指令决策,确定光伏发电站功率控制方式和有功控制策略,从而优化光伏发电站运行以使光伏发电站更好的参与电网有功控制。光伏发电站进行有功调节可以通过光伏发电站内光伏电池投退操作,以及通过光伏电池自身功率控制单元的有功出力调节方式,诸如调节并网逆变器方式。光伏发电站功率控制,同风电场功率控制体系较为相似,同样采取分级结构,包含光伏发电站控制层和光伏功率单元控制层两个层次。光伏功率单元上传光伏最大跟踪功率,主控系统接收光伏发电站集控系统下发的光伏电池投退、有功参考值等操作指令,光伏发电站集控系统接收电网调度部门有功调度指令,并将调度指令进行分配下发,统计分析光伏发电站运行情况,综合分析光伏发电站运行性能,进行站内光伏功率单元有功功率分配。光伏发电站功率控制构成总体框架见图4-2所示。

图4-2 光伏发电站功率控制构成总体框架

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