一种光伏群调群控终端快速频率响应控制方法与流程

本发明涉及光伏发电，特别是一种光伏群调群控终端快速频率响应控制方法。

背景技术：

1、近年来，以光伏发电为代表的可再生能源技术快速发展，有效缓解了世界能源短缺和环境污染问题，为能源结构的转型带来了契机。然而，随可再生能源并网规模不断增大，传统调频措施不再适用于快速发展的新型电力系统，高比例可再生能源并严重影响电力系统频率稳定，电力系统安全稳定运行面临严峻挑战。在此背景下，新能源发电机组辅助主网调频成为新形式下电力系统频率调节的重要手段。其中，作为光伏并网系统的下级执行机构，光伏群调群控终端根据上级agc指令对站内各方阵进行功率分配，促进电力系统频率稳定。然而，以往光伏群调群控终端在集成agc指令分配控制功能时忽略了站内各方阵运行工况的差异性，将影响光伏电站调频效果。因此在集成光伏群调群控终端调频响应功能时，需要建立既能快速、准确跟踪上级agc指令，又能考虑各方阵自身运行工况的控制方法。

2、目前，针对光伏群调群控终端频率响应控制方法，主要有功率平均分配控制方法和功率等比例分配控制方法。

3、功率平均分配控制方法根据上级的agc指令，按照相同数额对各光伏方阵进行功率分配，未能考虑各局部区域光伏方阵发电能力的差异性，使得局部区域内部逆变器接收到的发电功率目标值与自身当前发电能力最大值失配，导致功率控制响应出现明显偏差。

4、功率等比例分配的控制方法基于逆变器当前发电功率值，计算当前各区域发电能力值，并以此进行等比例功率分配。该方法未能考虑到未来时刻不同区域光照变化趋势对功率调节的影响，导致功率分配和光伏方阵出力效果不理想，影响频率响应控制的精准度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光伏群调群控终端快速频率响应控制方法，使得各局部区域光伏方阵发电功率目标值与未来最大发电能力相匹配，减小光伏电站实际输出功率与调频功率响应目标值的偏差。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种光伏群调群控终端快速频率响应控制方法，包括以下步骤：

3、步骤1：各光伏方阵通过局部区域发电能力值测算模块计算未来时刻发电能力；

4、步骤2：各光伏方阵向群周群控终端上送局部区域发电能力和设备参数；

5、步骤3：群调群控终端接收上级agc指令和下级光伏方阵信息；

6、步骤4：群调群控终端向各光伏方阵下发功率分配指令；

7、步骤5：各光伏方阵执行功率输出指令，并将实际输出功率值上送至群调群控终端；

8、步骤6：群调群控终端将光伏电站实际出力情况上送调度主站。

9、在一较佳的实施例中，以光伏群调群控终端分配的目标功率与光伏方阵实际输出功率差值最小为目标函数，并兼顾各局部区域光伏方阵发电能力差异和光伏电站生命周期特性，构建光伏群调群控终端快速频率响应控制方法的目标函数：

10、

11、式中，pf_i_set_t为t时刻伏群调群控终端分配给第i个局部区域的目标功率值，pf_i_t为t时刻第i个局部区域的实际输出功率，γ为功率变化影响系数，代表功率变化对光伏电站的不利影响程度，λi_t为不同时刻局部区域发电能力影响总因子，其中λfast和λagc的比例根据全站总功率目标中超短快速响应功率需求和较长时间调度中心功率响应需求确定。

12、在一较佳的实施例中，对局部区域光伏方阵当前最大发电能力值进行计算；全站共有n个光伏方阵，每个光伏方阵中可正常运行的发电单元n台，包括逆变器s台，则光伏方阵有n-s台参与调节；设定在某个具体时刻t，光伏方阵内的s台逆变器各自然最大发电功率为psi，则该光伏方阵内这s台样本平均自然最大发电能力如式所示

13、

14、该光伏方阵的当前最大发电能力值如式所示

15、

16、光伏群调群控终端参考每个局部区域的当前发电能力值，将局部累计发电值汇总，并与每个局部发电能力值进行对比，进而对各逆变器当前发电能力值进行分配；

17、将频率扰动触发前2s时刻的光伏电站实际发电功率值作为光伏电站本次快速调频响应的起始基准功率值，新能源厂站快速频率响应总功率目标值等于扰动触发前2s时刻并网点实际发电功率与快速频率响应调节输出变化功率的代数和，即

18、pstation_t＝pstation_k-2s+δpfast_t   (4)

19、pstation_t为当前t时刻全站总目标功率执行值；pstation_t-2s为触发t时刻光伏电站2s前并网点的实际发电功率；δpfast_t为t时刻快速调频算法模块计算得到的快速调频功率差额，如式所示：

20、

21、fd为快速频率响应动作门槛，pn为全站额定总功率，fn为额定频率50hz，δ％为调差率；

22、根据式可得各局部区域光伏方阵的当前发电功率能力值pi_f_max，各光伏方阵的局部发电能力测算模块将本光伏方阵当前发电能力数据上送至光伏群调群控终端；计及局部区域逆变器当前发电功率值，光伏群调群控终端对各光伏方阵进行功率分配，如式所示

23、

24、式中，pf_i_set为第i个光伏方阵应分配的目标功率值；pf_i_max为第i个光伏方阵当前局部发电功率能力值；

25、全站总目标功率执行值与各光伏方阵应分配的局部功率满足以下约束

26、

27、对于局部区域发电能力值差异大的光伏电站，在进行功率分配时，为减少局部功率频繁、大幅度波动，需要对各光伏方阵出力变化进行限制，具体公式如下

28、

29、式中，pf_i_t为第i个光伏方阵t时刻的实际输出功率，t为总时段数，σ为光伏电站出力波动限值。

30、在一较佳的实施例中，定义未来不同时刻的相关系数εxm，取值范围0～1，表示该时段功率能力值和当前功率能力值的相关度和准确度，根据越近越相关、越近越准确的原则，可得

31、ε2m＞ε5m＞ε15m＞ε30m＞ε60m   (9)

32、基于式中两种不同时间尺度要求的功率目标值，为了体现该差异性，定义两种不同类型的影响因子λfast、λagc和总因子λ；

33、

34、

35、

36、λfast和λagc为正值或负值时，绝对值越大，表示该区域在未来时段能力值与当前能力值差距越大，因此越适合参与变化量的分配，在实际操作时尽量多调节这些方阵；

37、当λfast和λagc计算式中三项符号不一致时，说明该局部区域功率能力趋势出现波动；计算式中各项均取绝对值计算，数值越大表示该局部区域未来时段能力较当前能力变化越多，应参与目标功率变化量的分配；但需要根据第一项的符号确定其输出功率的增减：若首项为正则增加输出功率，反之则减少输出；

38、λi中λfast和λagc的比例分配是根据全站总功率目标中超短快速响应功率需求和较长调度时间中心功率响应需求确定的；根据上述原则，光伏方阵功率分配应满足以下约束：

39、

40、式中，γ为功率变化影响系数，表示功率变化对光伏电站的不利影响程度。

41、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明在跟踪agc指令的基础上，综合考虑各局部区域光伏方阵发电能力的差异和光伏电站生命周期对系统调频的影响。首先在考虑光伏出力波动约束的基础上，以光伏群调群控终端分配的目标功率与光伏方阵实际输出功率差值最小为目标函数，建立光伏群调群控终端频率响应控制模型，在跟踪agc指令的同时，减少光伏电站输出功率波动；其次，为缓解未来时刻光伏电站调频压力，在目标函数中引入与局部区域发电能力相关的影响因子，使得各局部区域光伏方阵发电功率目标值与未来最大发电能力相匹配，减小光伏电站实际输出功率与调频功率响应目标值的偏差；最后，在目标函数中加入光伏电站平准化度电成本，进一步考虑场站生命周期对调频成本的影响，提高光伏电站频率响应控制的经济性。