本發(fā)明涉及一種隨機(jī)性電源有功功率調(diào)節(jié)方法及裝置，適用于經(jīng)電力電子設(shè)備轉(zhuǎn)換的隨機(jī)性電源并網(wǎng)(指的是《NB/T 32015-2013分布式電源接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》規(guī)定的變流器類型電源converter-type power supply)，屬于新能源發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著能源危機(jī)和節(jié)能環(huán)保壓力的日益突出，可再生能源發(fā)電已成為發(fā)展趨勢，風(fēng)光等可再生能源發(fā)電功率的波動(dòng)性與隨機(jī)性，相對電網(wǎng)來說是一個(gè)不可控源，在這里將這種經(jīng)電力電子設(shè)備并網(wǎng)的風(fēng)光等可再生能源定義為隨機(jī)性電源。為了減小其對電網(wǎng)造成的沖擊和負(fù)面影響，電網(wǎng)往往采取限制、隔離的方式來處理隨機(jī)性電源?，F(xiàn)在大規(guī)模的隨機(jī)性電源發(fā)電(光伏電站、風(fēng)電場)，一般都是運(yùn)行在MPPT模式下以最大功率進(jìn)行發(fā)電，不能參與電力系統(tǒng)調(diào)峰，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)異常的時(shí)候隨機(jī)性電源需要退出運(yùn)行，這就大大地限制了隨機(jī)性電源充分發(fā)揮其效能。

隨機(jī)性電源是通過10(6)kV～35kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式電源，按照《NB/T32015-2013分布式電源接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求，分布式電源并網(wǎng)時(shí)當(dāng)分布式電源并網(wǎng)點(diǎn)頻率在49.5Hz～50.2Hz范圍之內(nèi)時(shí)應(yīng)能正常運(yùn)行，分布式電源的頻率響應(yīng)時(shí)間要求如下表所示：

根據(jù)分布式電源的頻率響應(yīng)時(shí)間要求可以看出，當(dāng)電網(wǎng)頻率高于50.2Hz時(shí)，要求分布式電源應(yīng)具備降低有功輸出的能力，實(shí)際運(yùn)行可由電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)決定，分布式電源、特別是變流器類型電源(converter-type power supply，標(biāo)準(zhǔn)《NB/T32015-2013分布式電源接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》已定義)響應(yīng)速度快，分布式電源參與電網(wǎng)調(diào)頻不僅可行而且有利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，但由電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)對海量的分布式電源發(fā)布調(diào)度命令是不現(xiàn)實(shí)的。隨機(jī)性電源發(fā)電功率的波動(dòng)性與隨機(jī)性加大了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)壓力，對系統(tǒng)備用容量要求增大，提高了電網(wǎng)的運(yùn)行成本。相比常規(guī)機(jī)組，隨機(jī)性電源一般通過電力電子設(shè)備并網(wǎng)，單位時(shí)間內(nèi)的功率調(diào)節(jié)速度比常規(guī)機(jī)組更快，具有一定的快速性和暫態(tài)性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是體一種隨機(jī)性電源有功功率調(diào)節(jié)方法及裝置，以解決目前隨機(jī)性電源并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)有功功率的自主調(diào)節(jié)控制。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而提供一種隨機(jī)性電源有功功率調(diào)節(jié)方法，該調(diào)節(jié)方法的步驟如下：

1)在隨機(jī)性電源并網(wǎng)運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)檢測隨機(jī)性電源變流器并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)頻率f；

2)將檢測到的頻率f與設(shè)定的頻率調(diào)節(jié)定值進(jìn)行比較，當(dāng)f小于限額開始頻率f_set1時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器運(yùn)行在最大功率跟蹤模式下，以最大輸出功率輸出；當(dāng)f大于限額開始頻率f_set1而小于降額開始頻率f_set2時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器停止最大功率跟蹤，輸出功率限額為當(dāng)前輸出功率值；當(dāng)f大于降額開始頻率f_set2時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器根據(jù)設(shè)定的斜率的曲線限定其有功功率的輸出。

當(dāng)f大于降額開始頻率時(shí)，隨機(jī)性電源變流器的有功功率輸出值P_set為：

P_set＝P+ΔP

ΔP＝K_f(f-f_n)

其中K_f為設(shè)定斜率，f_n為系統(tǒng)額定頻率。

所述的設(shè)定斜率K_f為可變的，從降額開始頻率值開始，按照一定的頻率跨度將頻率區(qū)間劃分為N段，且每段的K_f值設(shè)定為逐漸增大的值，以保證在頻率偏差范圍越大是調(diào)節(jié)功率輸出降低越快。

本發(fā)明還提供了一種隨機(jī)性電源有功功率調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置包括檢測單元和控制單元，

所述的檢測單元用于在隨機(jī)性電源并網(wǎng)運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)檢測隨機(jī)性電源變流器并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)頻率f；

所述的控制單元用于將檢測到的頻率f與設(shè)定的頻率調(diào)節(jié)定值進(jìn)行比較，當(dāng)f小于限額開始頻率f_set1時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器運(yùn)行在最大功率跟蹤模式下，以最大輸出功率輸出；當(dāng)f大于限額開始頻率f_set1而小于降額開始頻率f_set2時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器停止最大功率跟蹤，輸出功率限額為當(dāng)前輸出功率值；當(dāng)f大于降額開始頻率f_set2時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器根據(jù)設(shè)定的斜率的曲線限定其有功功率的輸出。

當(dāng)f大于降額開始頻率時(shí)，控制單元控制隨機(jī)性電源變流器的有功功率輸出值P_set為：

P_set＝P+ΔP

ΔP＝K_f(f-f_n)

其中K_f為設(shè)定斜率，f_n為系統(tǒng)額定頻率。

所述的設(shè)定斜率K_f為可變的，從降額開始頻率值f_set2開始，按照一定的頻率跨度將頻率區(qū)間劃分為N段，且每段的K_f值設(shè)定為逐漸增大的值，以保證在頻率偏差范圍越大是調(diào)節(jié)功率輸出降低越快。

本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明在隨機(jī)性電源并網(wǎng)的過程中，實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)頻率，并進(jìn)行判斷是否在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，如果系統(tǒng)頻率的偏差超過變流器設(shè)置的調(diào)節(jié)定值，變流器將根據(jù)預(yù)設(shè)斜率的曲線開始進(jìn)行有功功率出力的限制；頻率偏差范圍越大有功功率調(diào)節(jié)速度越快；當(dāng)系統(tǒng)頻率恢復(fù)正常，隨機(jī)性電源以最大功率跟蹤運(yùn)行，最大化利用隨機(jī)性電源發(fā)電。本發(fā)明結(jié)合自身響應(yīng)速度快的特點(diǎn)主動(dòng)參與電網(wǎng)調(diào)頻，三段式的調(diào)整方案保證分布式電源參與電網(wǎng)調(diào)頻的可行性和安全性，既滿足響應(yīng)速度要求又保證參與調(diào)頻的安全性，不引起參與調(diào)頻的震蕩。能夠根據(jù)系統(tǒng)頻率自動(dòng)改變有功輸出，輔助常規(guī)電廠調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率，不僅提高了系統(tǒng)頻率的恢復(fù)能力，而降低了常規(guī)機(jī)組的調(diào)頻壓力。

附圖說明

圖1是隨機(jī)性電源變流器功率調(diào)節(jié)控制特性曲線；

圖2是本發(fā)明隨機(jī)性電源變流器有功自動(dòng)調(diào)節(jié)流程圖；

圖3是本發(fā)明隨機(jī)性電源變流器有功自動(dòng)調(diào)節(jié)中頻率分段的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明一種隨機(jī)性電源有功功率調(diào)節(jié)方法的實(shí)施例

本發(fā)明在隨機(jī)性電源并網(wǎng)過程中實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)頻率，并進(jìn)行判斷是否在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，如果系統(tǒng)頻率的偏差超過變流器設(shè)置的調(diào)節(jié)定值，變流器將根據(jù)預(yù)設(shè)斜率的曲線開始進(jìn)行有功功率出力的限制；頻率偏差范圍越大有功功率調(diào)節(jié)速度越快；當(dāng)系統(tǒng)頻率恢復(fù)正常，隨機(jī)性電源以最大功率跟蹤運(yùn)行，最大化利用隨機(jī)性電源發(fā)電。本發(fā)明能夠根據(jù)隨機(jī)性電源的自身有功調(diào)節(jié)能力，通過隨機(jī)性電源自身協(xié)調(diào)控制，改變隨機(jī)性電源有功輸出，輔助調(diào)節(jié)系統(tǒng)頻率，不僅能提高系統(tǒng)頻率的恢復(fù)能力，而且能降低系統(tǒng)的調(diào)頻壓力。該方法的流程如圖2所示，具體的實(shí)現(xiàn)步驟如下。

1.在隨機(jī)性電源并網(wǎng)運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)檢測隨機(jī)性電源變流器并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)頻率f。本實(shí)施例中并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)頻率f的檢測采用模擬量測量單元。

2.將檢測到的頻率f與設(shè)定的頻率調(diào)節(jié)定值進(jìn)行比較，判斷是否在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，具體的調(diào)節(jié)控制特性曲線如圖1所示。調(diào)節(jié)范圍被分成了三段，第一段是大于頻率下限f_min而小于限額開始頻率f_set1，第二段是大于限額開始頻率f_set1而小于降額開始頻率f_set2，第三段是大于降額開始頻率f_set2而小于頻率上限f_max。

按照《NB/T 32015-2013分布式電源接入配電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》要求，當(dāng)49.5Hz≤f≤50.2Hz，分布式電源連續(xù)運(yùn)行，即分布式電源以最大功率跟蹤模式運(yùn)行，提高分布式電源的效率，限額開始頻率：f_set1＝50.2Hz；當(dāng)50.2Hz<f≤50.5Hz，分布式電源應(yīng)具備降低有功輸出的能力，因此降額開始頻率滿足50.2Hz＜f_set2＜50.5Hz，并可以根據(jù)具體情況(變流器容量、并網(wǎng)電壓等級(jí)等)進(jìn)行整定；f>50.5Hz，要求分布式電源立刻終止向電網(wǎng)送電，因此f_max＝50.5Hz。

當(dāng)f小于限額開始頻率f_set1時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器運(yùn)行在最大功率跟蹤模式MPPT下，以最大輸出功率輸出；當(dāng)f大于限額開始頻率f_set1而小于降額開始頻率f_set2時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器停止最大功率跟蹤MPPT，輸出功率限額為當(dāng)前輸出功率值P；當(dāng)f大于降額開始頻率f_set2時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器根據(jù)設(shè)定的斜率曲線K_f限定其有功功率輸出為P_set。隨機(jī)性電源變流器的有功功率輸出值P_set為：

P_set＝P+ΔP

ΔP＝K_f(f-f_n)

其中K_f為設(shè)定斜率，f_n為系統(tǒng)額定頻率，K_f可以根據(jù)具體情況進(jìn)行整定。

為了在限功率輸出時(shí)，調(diào)節(jié)功率的變化速度，設(shè)定斜率K_f為可變的，從降額開始頻率值f_set2開始，按照一定的頻率跨度將頻率區(qū)間劃分為N段，N至少為2段，本實(shí)施例中N為3，如圖3所示，從降額開始頻率值f_set2到頻率上限f_max之間的斜率被分成了3段，分別為K_f1、K_f2和K_f3，且每段的K_fi值設(shè)定為逐漸增大的值，即K_f1<K_f2<K_f3，以保證在頻率偏差范圍越大是調(diào)節(jié)功率輸出降低越快，調(diào)節(jié)速度越快。

本發(fā)明的一種隨機(jī)性電源有功功率調(diào)節(jié)裝置的實(shí)施例

本實(shí)施例中的隨機(jī)性電源有功功率調(diào)節(jié)裝置包括檢測單元和控制單元，檢測單元用于在隨機(jī)性電源并網(wǎng)運(yùn)行過程中，實(shí)時(shí)檢測隨機(jī)性電源變流器并網(wǎng)點(diǎn)系統(tǒng)頻率f；控制單元用于將檢測到的頻率f與設(shè)定的頻率調(diào)節(jié)定值進(jìn)行比較，當(dāng)f小于限額開始頻率時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器運(yùn)行在最大功率跟蹤模式下，以最大輸出功率輸出；當(dāng)f大于限額開始頻率而小于降額開始頻率時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器停止最大功率跟蹤，輸出功率限額為當(dāng)前輸出功率值；當(dāng)f大于降額開始頻率時(shí)，控制隨機(jī)性電源變流器根據(jù)設(shè)定的斜率的曲線限定其有功功率的輸出。各單元的

本發(fā)明通過基于頻率偏差響應(yīng)的有功功率調(diào)節(jié)方法，使隨機(jī)性電源變流器擁有更好的并網(wǎng)適應(yīng)性，用在大規(guī)模的分布式發(fā)電(光伏電站，風(fēng)電場)，可以使大規(guī)模的分布式發(fā)電(光伏電站、風(fēng)電場)主動(dòng)參與到電力系統(tǒng)調(diào)頻中，還可以在系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)做到主動(dòng)的支撐。