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        基于狀態(tài)評(píng)估的光伏電站AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法

        2023-11-25 03:28:44賴歡歡孫景釕謝志云陳曉雷陳夢(mèng)翔
        農(nóng)村電氣化 2023年10期
        關(guān)鍵詞:能力

        鄭 建,賴歡歡,孫景釕,謝志云,陳曉雷,鄭 偉,陳夢(mèng)翔

        (國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司溫州供電公司,浙江 溫州 325000)

        0 引言

        當(dāng)前對(duì)于光伏電站的AGC(automatic generation control,自動(dòng)發(fā)電控制)調(diào)節(jié)能力計(jì)算,普遍是采用光伏逆變器樣板機(jī)的方法進(jìn)行粗略計(jì)算[1],即通過(guò)選取樣板機(jī)計(jì)算得到有功可調(diào)上限,而沒有考慮逆變器的實(shí)際工作狀況。同時(shí)由于光伏電站逆變器數(shù)量眾多,型號(hào)多樣,如果僅僅采用選取逆變器樣板機(jī)的方法,無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電站AGC調(diào)節(jié)能力的精確計(jì)算[2],從而無(wú)法精確評(píng)估光伏電站的AGC調(diào)節(jié)能力,不利于電網(wǎng)安全的穩(wěn)定運(yùn)行。本文提出一種基于狀態(tài)評(píng)估的光伏電站AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法,為電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度部門提供光伏電站AGC調(diào)節(jié)能力精準(zhǔn)數(shù)據(jù),可大大提高電網(wǎng)對(duì)于新能源的感知力和消納能力。

        1 基本原理

        光伏AGC是光伏有功功率自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng),調(diào)節(jié)方法為將當(dāng)前光伏電站所發(fā)的有功功率與調(diào)度下發(fā)的有功目標(biāo)值進(jìn)行比較[3],如果電站所發(fā)有功功率和目標(biāo)值的差距不在規(guī)定范圍內(nèi),AGC將自動(dòng)調(diào)節(jié)逆變器的有功功率限值,實(shí)時(shí)將光伏電站當(dāng)前發(fā)出的有功值調(diào)整到目標(biāo)值附近[4]。因此在AGC調(diào)節(jié)期間,須要對(duì)逆變器的有功可調(diào)上限進(jìn)行計(jì)算,有功可調(diào)上限直接關(guān)系到一次調(diào)頻指令的準(zhǔn)確性[5],進(jìn)而關(guān)系到光伏電站AGC調(diào)節(jié)能力及光伏電站的發(fā)電能力。

        針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域和體系的不足,本文通過(guò)狀態(tài)評(píng)估與數(shù)據(jù)分析計(jì)算,綜合評(píng)判光伏電站的AGC調(diào)節(jié)能力,區(qū)分由于系統(tǒng)原因受限(如受電力系統(tǒng)用電負(fù)荷及調(diào)峰能力、網(wǎng)架約束、輸出線路故障等)[6]和特殊原因受限(自然因素、AGC調(diào)節(jié)、檢修狀態(tài)等)[7]下的光伏電站實(shí)際AGC調(diào)節(jié)能力,為光伏電站參與全網(wǎng)調(diào)節(jié)提供更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

        2 算法流程

        2.1 基于逆變器樣板機(jī)的AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法

        設(shè)Pmax為光伏電站有功可調(diào)上限,Pt為逆變器樣板機(jī)瞬時(shí)有功,N為光伏電站逆變器總數(shù)。根據(jù)傳統(tǒng)基于逆變器樣板機(jī)的AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法,光伏電站有功可調(diào)上限可按下式計(jì)算[8]:

        根據(jù)傳統(tǒng)基于逆變器樣板機(jī)的AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法計(jì)算光伏電站有功可調(diào)上限的流程圖如圖1所示。

        圖1 基于逆變器樣板機(jī)的AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法流程圖

        然而每一個(gè)光伏陣列的實(shí)際發(fā)電能力受逆變器運(yùn)行狀態(tài)、地理位置、輻照強(qiáng)度等影響[9],各個(gè)方陣的實(shí)際發(fā)電能力存在差異,采用傳統(tǒng)基于逆變器樣板機(jī)的AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法計(jì)算得到的有功可調(diào)上限與實(shí)際可能產(chǎn)生較大誤差。

        2.2 基于狀態(tài)評(píng)估的AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法

        本文針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域和體系的不足,提出了一種基于狀態(tài)評(píng)估的光伏電站AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法,在不影響場(chǎng)站系統(tǒng)運(yùn)行的情況下,對(duì)場(chǎng)站的AGC調(diào)節(jié)能力進(jìn)行實(shí)時(shí)校核。

        本文所提基于狀態(tài)評(píng)估的AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法流程圖如圖2所示。

        圖2 基于狀態(tài)評(píng)估的AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法流程圖

        獲取光伏電站內(nèi)各逆變器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài),將逆變器的運(yùn)行狀態(tài)分為自由發(fā)電狀態(tài)、計(jì)劃?rùn)z修狀態(tài)、非計(jì)劃停運(yùn)狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)和通信中斷狀態(tài)[10]。

        將處于自由發(fā)電狀態(tài)的逆變器直接納入AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算范圍。

        對(duì)處于待機(jī)狀態(tài)下的逆變器,根據(jù)逆變器直流電壓數(shù)據(jù)、輻照度、電網(wǎng)電壓數(shù)據(jù)、組串線纜絕緣阻抗值數(shù)據(jù)確定待機(jī)原因[11]:

        如果當(dāng)前輻照度小于預(yù)設(shè)輻照度,將導(dǎo)致逆變器沒有足夠的能力并網(wǎng)發(fā)電[12],進(jìn)而導(dǎo)致逆變器直流側(cè)電壓小于最低啟動(dòng)電壓。若直流側(cè)電流過(guò)小,近似于0 A,并持續(xù)幾min后,逆變器將從運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)為待機(jī)狀態(tài),隨后停止作業(yè)[13]。

        將處于待機(jī)狀態(tài)的逆變器直流電壓與最低啟動(dòng)電壓進(jìn)行比較,若小于最低啟動(dòng)電壓,同時(shí)當(dāng)前輻照度小于預(yù)設(shè)輻照度,則確定待機(jī)原因?yàn)楣庹赵?。?duì)由于光照原因進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)的逆變器,納入實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)隊(duì)列,通過(guò)綜合分析實(shí)時(shí)氣象信息以及實(shí)時(shí)掃描其運(yùn)行狀態(tài)與電流、電壓信息,一旦其直流電壓在運(yùn)行電壓范圍之內(nèi),逆變器從待機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)行狀態(tài),同時(shí)將其納入AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算范圍。

        將電網(wǎng)電壓與標(biāo)準(zhǔn)電壓閾值進(jìn)行比較,若當(dāng)前電網(wǎng)電壓超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電壓閾值范圍,則確定待機(jī)原因?yàn)殡娋W(wǎng)電壓異常[14]。對(duì)由于電網(wǎng)電壓異常進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)的逆變器,與實(shí)時(shí)采集的電網(wǎng)電壓進(jìn)行再次對(duì)比以確定是否存在采樣異常,若存在采樣異常,則放棄納入AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算;若不存在采樣異常,則實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)電壓,當(dāng)電網(wǎng)電壓進(jìn)入正常閾值范圍時(shí),將對(duì)應(yīng)的逆變器納入AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算范圍。

        將組串線纜絕緣阻抗值與預(yù)設(shè)阻抗值進(jìn)行比較,若低于所述預(yù)設(shè)阻抗值,則確定待機(jī)原因?yàn)榻M串線纜絕緣阻抗值低[15]。對(duì)由于組串線纜絕緣阻抗值低進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)的逆變器,放棄納入AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算范圍。

        對(duì)處于非計(jì)劃停運(yùn)狀態(tài)下的逆變器,判斷其故障狀態(tài),若故障狀態(tài)為不可恢復(fù),則放棄納入AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算范圍。

        對(duì)處于通信中斷狀態(tài)下的逆變器,獲取該逆變器的實(shí)時(shí)與歷史故障信息、歷史運(yùn)行時(shí)間、通信中斷次數(shù)與時(shí)間、發(fā)電單元累計(jì)發(fā)電量等歷史數(shù)據(jù)。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)確定逆變器的健康度,健康度劃分標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

        表1 逆變器健康度劃分標(biāo)準(zhǔn)

        預(yù)設(shè)健康度為7,健康度大于7的逆變器納入AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算范圍。

        對(duì)處于計(jì)劃?rùn)z修狀態(tài)下的逆變器,不納入AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算范圍。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        本文提出了一種基于狀態(tài)評(píng)估的光伏電站AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算方法,針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域和體系的不足,通過(guò)對(duì)光伏場(chǎng)站進(jìn)行數(shù)據(jù)匯聚,利用大數(shù)據(jù)技術(shù),獲取光伏場(chǎng)站內(nèi)各逆變器的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài),基于實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)及預(yù)設(shè)規(guī)則篩選可納入AGC調(diào)節(jié)能力計(jì)算的逆變器,根據(jù)篩選結(jié)果計(jì)算并校核光伏電站的AGC調(diào)節(jié)能力。本文所提算法計(jì)算出的AGC調(diào)節(jié)能力值可不受光伏場(chǎng)站的不同機(jī)組發(fā)電能力不同的影響、不受各逆變器運(yùn)行狀態(tài)差異的影響,計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確度更高。

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