閆晶 姜紀良 徐文倩

摘 要：光伏電站有功功率控制應當保證其可靠性與可控性，為此本文對光伏電站有功功率控制的關鍵技術進行闡述，分析了以MAS為基礎的光伏電站有功功率控制系統(tǒng)的組織架構，進而探討以混合式結構為基礎的MAS兩級功率控制，通過混合式結構與令牌環(huán)網的應用來提高兩級功率控制的穩(wěn)定性。

關鍵詞：光伏電站；有功功率控制；MAS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.161

1 以MAS為基礎的光伏電站有功功率控制系統(tǒng)架構

1.1 光伏電站物理模型

光伏電站通過封裝太陽能電池板來構成光伏陣列，并搭配以直流匯流箱、配電柜、逆電器等設備。不同的電站其系統(tǒng)電壓會存在差異，光伏電站內的電壓等級包括35kV與110kV。如果電站接入系統(tǒng)電壓為110kV，則會產生的光伏發(fā)電單元為1MW，并且經由兩臺500kw逆電器與變壓器產生35kV的電壓，并與電壓升壓站相互連接。在光伏電站中，通常會安裝SVG，以滿足技術規(guī)范的要求。

光伏電站要想實現(xiàn)大規(guī)模儲能系統(tǒng)的配備，除了儲能技術的自身發(fā)展之外，還需要配備柴油發(fā)電機等發(fā)電裝置，以起到應有的供電作用。因而本文所闡述的有功功率控制系統(tǒng)電站原型如圖1所示，配備此種有功功率控制系統(tǒng)的光伏電站所具備的發(fā)電單元類型具體有：光伏發(fā)電單元、電池儲能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機組與無功調節(jié)裝置。

1.2 以混合式結構為基礎的MAS控制系統(tǒng)

MAS結構包括分布式結構、集中式結構與混合式結構，其中，混合式結構融合了分布式結構與集中式結構的優(yōu)勢，相對而言弱化了Agent的地位，并且一定程度上實現(xiàn)了對Agent的管理與協(xié)調，便于實現(xiàn)任務的良好控制，因此選用混合式結構構建MAS控制系統(tǒng)。光伏發(fā)電站現(xiàn)有設備普遍存在功能單一與組織完整性，基于發(fā)電設備設計實體代理，包括光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、柴油機與變壓器代理。本文僅考慮有功功率，因此并不設置SVG代理。

2 以混合式結構為基礎的MAS兩級功率控制

2.1 不同類型的Agent主導兩級功率控制

光伏電站的有功功率協(xié)調工作中，其控制的時間周期為15分鐘，在這期間調度端會發(fā)送功率控制命令給電站端，在受到指令之后，電站端會進行控制周期的調整。控制周期內會受到天氣變化的影響，因而出于確保有功功率控制效果的考量，設計了兩級功率控制機制。

第一級功率控制由邏輯Agent作為主導，主要就光伏發(fā)電站的參考功率控制區(qū)間進行制定與控制，并且實現(xiàn)不同發(fā)電單元內的參考功率有差控制。同時，也需要實現(xiàn)調度端與發(fā)電站之間的有效聯(lián)系，發(fā)電站根據(jù)命令來控制有功功率；第二級功率控制由變壓器Agent進行主導，以便于實現(xiàn)點功率檢測以及變壓器Agent與其他Agent之間的聯(lián)通與交互，對于功率的控制是無差別的。在過程中，第一級功率控制由調度端實現(xiàn)對命令觸發(fā)的管理，在每一個運行周期內進行一次調度。完成第一級控制之后，開始進行第二級控制，而第二級控制在全部調度端進行，并且受到地理環(huán)境、MAS運行效率、MAS運行速度等因素的影響[1]。

2.2 光伏電站功率控制系統(tǒng)狀態(tài)

邏輯Agent與變壓器Agent之間存在工作狀態(tài)上的差異，基于這一因素，可以將光伏電站的功率控制調整為三種類型，即兩級功率控制狀態(tài)、變壓器Agent主導下的本地二級功率控制、發(fā)電代理的自主控制狀態(tài)不同，控制系統(tǒng)的狀態(tài)、目標與交流情況均有不同。在MAS的基礎上的功率控制系統(tǒng)，對Agent部分故障或全部故障時，會出現(xiàn)控制功能部分失效的情況，因此以MAS為基礎的光伏電站有功功率控制系統(tǒng)結構具備穩(wěn)定性與牢固性。

2.3 以令牌環(huán)網為基礎的邏輯Agent分配策略

混合式結構下的MAS系統(tǒng)可以有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，但依舊會由于主控節(jié)點出現(xiàn)故障而產生功能失效的可能性，因此需要在充分考量MAS系統(tǒng)的基礎上，對主控節(jié)點控制權進行靈活分配，以減少故障發(fā)生的可能性，進一步提高系統(tǒng)運行的效率。MAS系統(tǒng)下的主控節(jié)點中包含兩種分配方法，其一為MAS系統(tǒng)實體代理固定主控節(jié)點，這種方法被稱作固定策略。在這一策略中，可以減少主控節(jié)點轉換帶來的問題，同時減少由此產生的時間成本，但同時，主控節(jié)點固定也會帶來節(jié)點單一性問題及可靠性問題。其二為MAS系統(tǒng)實體代理輪換主控節(jié)點，這種方法可以降低由于故障問題而導致功能失效的問題，進一步保障系統(tǒng)運行的有效性，但同時也會導致系統(tǒng)運行的低效率。因此可以通過對主控節(jié)點輪換時間的有效控制來有效減少這種影響。

令牌環(huán)網是一種局域網，其結構形態(tài)為環(huán)形網絡下的拓撲結構，并可以通過星型結構來進行物理連接。這種環(huán)網可以避免信道碰撞的問題，并且確保信道訪問權的均等性。在令牌環(huán)網為基礎的邏輯Agent分配策略中，可以建構平均分配機制，按照網絡節(jié)點的一定順序進行依次分配，這種方法的應用下，不同Agent承擔邏輯Agent功能的時間相等，并且在一定的控制時間之內，會產生數(shù)量固定的令牌傳遞次數(shù)[2]。

3 結語

綜合以上論述，可以得知，MAS為基礎的光伏電站控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性較好，而在MAS基礎上進行的有功功率控制系統(tǒng)設計，可以采用以令牌環(huán)網的結構形式來進一步提高有功功率控制機制的有效性，且減少由此產生的時間成本投入，實現(xiàn)系統(tǒng)運行與發(fā)電機組運行過程中的平衡性要求。

參考文獻：

[1]畢銳.光伏電站有功功率控制相關關鍵技術研究[D].合肥工業(yè)大學，2016.

[2]楊立濱，李春來，張海寧.光伏電站有功功率控制模式[J].電氣應用，2015，34（S1）：518-520.