一种风电和光伏发电接入电网的无功电压控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种风光互补发电系统的无功电压控制方法，属于发电技术领域。
【背景技术】
[0002] 以风能、太阳能为代表的新能源发电因其无污染、可再生等优点受到世界各国广 泛关注，然而风电、光伏发电的不确定性和波动性给电网电压的稳定性造成一定影响，风速 波动会引起并网点电压波动，光伏电站有功出力的随机性与电网不友好的特征也使电网电 压不稳定。风能和太阳能在时空上具有天然的互补性，风光互补发电系统并网运行虽然能 减小并网点电压波动，但是当风速和光照变化较大时，并网点电压波动仍然较大。
[0003] 针对风光互补发电系统无功电压问题，通过控制无功出力可以对电网电压进行调 整。目前，对于由变速恒频风电机组组成的风电场，其无功电压控制主要由风电场的风力发 电机组进行动态无功调节；对于光伏发电系统，通常在光伏电站母线上安装SVC等无功补 偿装置以补偿光伏系统的无功需求，或利用光伏逆变器本身的无功输出能力向电网输出无 功功率以维持局部电网电压稳定。显然，单一能源发电系统不能最大限度地利用风电场和 光伏电站的无功潜能，投资成本较大，而风光互补发电系统不仅可以在有功功率方面互补， 而且在无功方面也可以实现互补，因而可以降低并网点电压波动，减小动态无功补偿设备 容量，节约投资成本。因此，如何协调控制风光互补系统无功出力就成为有关部门亟待解决 的问题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种风电和光伏发电接入电网的无 功电压控制方法，以减小低压侧电压波动，节约投资成本。
[0005] 本发明所述问题是以下述技术方案实现的： 一种风电和光伏发电接入电网的无功电压控制方法，所述方法由变电站控制中心实时 测量风电和光伏发电集中接入变电站低压侧电压，当风速波动或/和光照变化引起低压侧 电压波动时，首先根据并网点电压相对于电压参考值的偏差确定电网的无功需求，然后在 风电场、光伏电站和动态无功补偿设备之间按照优先级进行无功分配，维持并网点母线电 压恒定。
[0006] 上述风电和光伏发电接入电网的无功电压控制方法，所述方法包括以下步骤： a. 利用电压互感器测量变电站低压侧电压，根据其与电压参考值1_,的误差信 号』出无功功率需求量仏
【主权项】
1. 一种风电和光伏发电接入电网的无功电压控制方法，其特征是，所述方法由变电站 控制中心实时测量风电和光伏发电集中接入变电站低压侧电压，当风速波动或/和光照变 化引起低压侧电压波动时，首先根据并网点电压相对于电压参考值的偏差确定电网的无功 需求，然后在风电场、光伏电站和动态无功补偿设备之间按照优先级进行无功分配，维持并 网点母线电压恒定。
2. 根据权利要求1所述的风电和光伏发电接入电网的无功电压控制方法，其特征是， 具体步骤如下： a. 利用电压互感器测量变电站低压侧电压，根据其与电压参考值&_,的误差信 号』出无功功率需求量仏
式中，&和尤分别为比例系数和积分系数，s为控制器参数域； b. 根据风电场、光伏电站的无功出力极限，将无功需求仏6/按照优先级分配方法分配 给风电场、光伏电站和动态无功补偿设备： ① 当无功需求量仏小于风电场无功出力极限1^0寸，由风电场进行无功补偿，且风 电场无功出力=也/?; ② 当无功需求量仏6/大于风电场无功出力极限而小于风电场无功出力极限 与光伏电站无功出力极限％之和时，由风电场和光伏电站进行无功补偿，风电场无功出力 _ ，光伏电站无功出力％ ③当无功需求量仏#大于风电场无功出力极限光伏电站无功出力极限％之 和时，由风电场、光伏电站和STATCOM共同进行无功补偿，风电场无功出力仏，光 伏电站无功出力仏功出力
3. 根据权利要求2所述的风电和光伏发电接入电网的无功电压控制方法，其特征是， 风电场内无功功率的分配模型为：
式中4为风电场第i台双馈发电机（DFIG)有功功率，仏为风电场第i台双馈发电机 (DFIG)无功功率，为节点的电压，&为节点之间线路的电阻，为风电场内节点数， 为风电场内节点i、j之间的电导，汉7为风电场内节点i、j之间的电纳，为DFIG机组 无功出力的最小极限，仏,._*DFIG机组无功出力的最大极限，机组机端电压 最小值，1.*^为DFIG机组机端电压最大值7为风电场内节点i、j之间电压相角差。
4. 根据权利要求3所述的风电和光伏发电接入电网的无功电压控制方法，其特征是， 光伏电站内第i台光伏逆变器分配的无功功率％为：
式中，为第i台光伏逆变器的无功功率极限，％为分配至光伏电站的无功功率参 考值，&为光伏电站的无功功率极限。
【专利摘要】一种风电和光伏发电接入电网的无功电压控制方法，所述方法由变电站控制中心实时测量风电和光伏发电集中接入变电站低压侧电压，当风速波动或/和光照变化引起低压侧电压波动时，首先根据并网点电压相对于电压参考值的偏差确定电网的无功需求，然后在风电场、光伏电站和动态无功补偿设备之间按照优先级进行无功分配，维持并网点母线电压恒定。本发明以风电/光伏发电集中接入变电站低压侧电压为控制目标进行无功分配，并且在无功分配过程中兼顾风电场有功功率损耗，与风电场、光伏逆变器单独控制方法相比，不仅减小了低压侧的电压波动，而且降低了风电场有功损耗。
【IPC分类】H02J3-16, H02J3-38
【公开号】CN104578086
【申请号】CN201510049507
【发明人】卢锦玲, 何振民, 於慧敏, 米增强
【申请人】华北电力大学（保定）
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年2月1日