一种光伏电站无功支撑方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种光伏电站无功支撑方法。
【背景技术】
[0002] 太阳能光伏发电作为一种可再生的清洁能源，得到了国家越来越多的重视。但是， 随着光伏发电在电网电源中比例不断增大，光伏系统对电网的影响逐渐显现。目前，我国光 伏电站普遍存在并网点电压波动甚至越限的问题，光伏电站输出功率随着光照强度、温度 等因素变化而变化，进而引起并网电压波动，并且光伏电站可视为一个无旋转惯量的电流 源，光伏电站并网在一定程度上降低了电网的稳定裕度，进一步加剧了电压不稳定性。因 此，光伏电站的无功电压问题已经成为亟待解决的问题之一。
[0003] 目前，我国光伏电站的并网逆变器主要采用单位功率因数并网方式，因此无功支 撑方式主要是在并网点装设无功补偿源(装置)但大容量的无功补偿源(装置)会增加系统 成本，并且忽视了光伏并网逆变器的无功支撑能力，造成资源浪费。近年来国内外学者开始 研究基于光伏逆变器的光伏电站无功支撑方法。但光伏逆变器受容量的限制，在有功满发 时，无功输出能力较弱，此时通常需要安装一些无功补偿源(装置）。当光伏电站的电压控制 同时考虑光伏逆变器的无功能力与无功补偿设备的作用时，就需要确定如何使他们之间进 行有效的协调控制的策略。对此，文献[鲍新民，许士光.光伏电站无功电压控制策略的研究 [J].低压电器.2014(4) :32-36.]，以并网点电压为控制目标，优先利用光伏逆变器输出无 功调节电压，将光伏电站的总无功差额在光伏逆变器间按等无功容量原则进行分配，如果 无功不足再由SVC共同调节，但每台逆变器分配的无功容量相等，可能导致部分逆变器无功 出力越限。文献[晁阳.并网光伏发电系统无功电压控制研究[D].重庆:重庆大学.2014.5]， 针对大型光伏电站电压稳定性问题提出了电压无功分层控制策略，其中第一层优先考虑 SVG进行调压，第二层将剩余无功容量采用基于加权系数的电压无功灵敏度方法在光伏发 电单元间进行分配，第三层考虑逆变器容量约束按照无功整定值正比于其无功极限在光伏 发电单元总无功极限中所占的比例进行分配，由此提高了光伏电站无功调控的准确度。
[0004] 以上光伏电站无功支撑方法仅考虑了并网点电压稳定问题，并没有考虑到光伏电 站内部电压分布的问题。实际上，光伏电站内部由于各光伏逆变器之间的线路阻抗，导致各 光伏逆变器接入点处电压分布不均，沿着集电线路末端逐渐抬高，可能导致集电线末端电 压越限。此外，仅考虑到电压越限问题，而没有考虑系统电压稳定性的问题。因此，亟需一种 既能保证并网点电压及各光伏逆变器接入点电压保持在要求范围内，又能够提高系统电压 稳定性的光伏电站无功支撑方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的为为了满足配网系统运行要求，提供一种既能保证并网点电压及各 光伏逆变器接入点电压保持在要求范围内，又能够提高系统电压稳定性的光伏电站无功支 撑方法，为了实现上述发明目的，本发明采取如下解决方案：
[0006] -种光伏电站无功支撑方法，其特征在于:包括如下步骤：
[0007] S1:利用并网点电压实际值与给定值的差值整定系统无功功率缺额；
[0008] S2:计算光伏电站各光伏接入节点对应于系统雅可比矩阵最小模特征值的参与因 子口:，并在参与因子最大的节点装设无功补偿源；
[0009] S3:利用系统无功功率缺额的正负及各光伏接入节点参与因子pi的大小，确定无 功补偿源及各光伏逆变器无功功率注入的顺序；
[0010] S4:计算光伏电站内部每个光伏逆变器接入节点处的电压无功灵敏度沉:/印，；
[0011] S5:通过各光伏接入节点处的电压无功灵敏度和光伏逆变器无功容量确定各光伏 逆变器的无功给定量；
[0012] S6:利用系统整定得到的总无功缺额和各光伏逆变器无功注入量的总和确定无功 补偿源的无功给定值。
[0013] 优选地，所述系统无功功率缺额是由以下公式获得：
[0014] Qref = (Uref-UPCC) (kp+ki/s)，
[0015]其中Qref表示系统无功功率缺额，Uref表示并网点电压给定值，UPCC表示并网点检测 电压，1^、1^分别表示无功整定调节器的比例和积分调节系数。
[0016] 优选地，所述光伏电站各光伏接入节点i对应于系统雅可比矩阵最小模特征值的 参与因子Pi是由以下公式获得:Pi = UiVi，
[0017] 其中Vl、m分别为系统雅可比矩阵最小模特征值所对应的左、右特征向量的第n+i-1个元素，η为系统总节点数，i为系统第i个光伏逆变器接入节点。
[0018] 优选地，所述无功补偿源及各光伏逆变器无功功率注入的顺序如下：
[0019] (1)按照参与因子从大到小对各节点从新排序，并在参与因子最大处节点装设无 功补偿源。
[0020] (2)当无功缺额Qre3f>0时:优先利用无功补偿源进行无功补偿，当无功不足时利用 光伏逆变器按接入节点参与因子 Pl由大到小依次发出无功;令第一台需要分配无功给定值 的光伏逆变器的节点编号i = l，则下一台需要分配无功给定值的光伏逆变器的节点编号为 i+ι，直到总注入无功功率等于系统无功缺额或需要分配无功给定值的节点编号等于总节 点数η;
[0021] (3)当无功缺额Qref〈0时:优先利用光伏逆变器进行无功补偿，各光伏逆变器按接 入节点参与因子口:由小到大依次吸收无功;令第一台需要分配无功给定值的光伏逆变器的 节点编号i=n，则下一台需要分配无功给定值的光伏逆变器的节点编号为i-Ι，直到总注入 无功功率等于系统无功缺额；当光伏逆变器注入无功总量仍不等于系统无功缺额时，利用 无功补偿装置SVG进行无功补偿，直到总注入无功功率等于系统无功缺额。
[0022] 优选地，所述光伏电站内部每个光伏逆变器接入节点处的电压无功灵敏度 0汉/3这按以下方程计算：
[0023]
[0024] 式中J表示系统雅可比矩阵，δ?νδ/5表示相角有功灵敏度，况?/δΡ表示相角无功 灵敏度，3/7/况 3表示电压有功灵敏度，表示电压无功灵敏度;其中可展开成 如下式所示：
[0025]
[0026] 式中每个元素表示该节点电压对节点注入无功的灵敏度，则每个光伏逆变器接入 节点处的电压无功灵敏度等于上式中对角线的值。
[0027] 优选地，在确定光伏逆变器无功注入顺序后，各光伏逆变器的无功给定量由以下 公式所得：
[0028]
[0029] 式中Qiref表示第i个光伏逆变器的无功给定值，Uiref表示第i个光伏逆变器接入节 点电压的给定值，Ui表示第i个光伏逆变器接入节点电压的实际值，Qimax表示第i个光伏逆变 器的感性无功容量，Qimin表示第i个光伏逆变器的容性无功容量，Qi表示第i个光伏逆变器当 前的无功注入量。
[0030] 优选地，利用系统整定得到的总无功缺额和各光伏逆变器无功注入量的总和确定 无功补偿装置SVG的无功给定值，其无功给定值由下式决定：
[0031]
[0032] A屮ySVGref衣不尤功仲佞源的尤功结、疋俚，ySVGmax表示无功补偿源的感性无功容 量，XQiref光伏逆变器注入无功量之和。
[0033]综上所述，本发明最突出的有益效果在于:本发明提供了一种光伏电站无功支撑 方法，能够充分调动光伏逆变器和无功补偿装置SVG的无功调节能力，使光伏电站具有灵活 的无功支撑能力，并且能