一種光伏電站集中監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電網(wǎng)調(diào)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光伏電站集中監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無論從世界還是從中國來看，常規(guī)能源都是很有限的，中國的一次能源儲(chǔ)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界的平均水平，大約只有世界總儲(chǔ)量的10%。太陽能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源，具有充分的清潔性、絕對的安全性、相對的廣泛性、確實(shí)的長壽命和免維護(hù)性、資源的充足性及潛在的經(jīng)濟(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，在長期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。
[0003]太陽能發(fā)電近年來在國家的大力扶持下獲得了巨大的發(fā)展，由于太陽能發(fā)電的隨機(jī)性、間歇性的特點(diǎn)，造成電網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度的困難和復(fù)雜化，對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大影響，因此電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)迫切需要實(shí)現(xiàn)光伏電站運(yùn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0004]光伏發(fā)電的快速發(fā)展，給電網(wǎng)帶來了巨大挑戰(zhàn)，使得電網(wǎng)需考慮大規(guī)模光伏接入電網(wǎng)的背景下，如何實(shí)現(xiàn)光伏電站輸出的功率控制至關(guān)重要。光伏發(fā)電的隨機(jī)波動(dòng)性，增加了電網(wǎng)運(yùn)行控制的難度，降低電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。
[0005]AGC是現(xiàn)代電網(wǎng)控制的一項(xiàng)基本和重要功能，是建立在能量管理系統(tǒng)(EnergyManagementSystemJI^IS EMS)和發(fā)電廠閉環(huán)控制的一種先進(jìn)的技術(shù)手段。實(shí)施AGC可以提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，減少調(diào)度運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。目前AGC在常規(guī)電源如水電廠、火電廠中已得到成熟應(yīng)用，但光伏方面的應(yīng)用在國內(nèi)仍然處在起步階段。
[0006]實(shí)現(xiàn)AGC的前提是光伏電站的逆變器監(jiān)控子系統(tǒng)必須具有功率控制能力，并能夠向外提供通信接口和協(xié)議執(zhí)行AGC控制指令。目前一些逆變器監(jiān)控子系統(tǒng)已經(jīng)具備了單臺(tái)、成組逆變器的功率控制和分配功能，為AGC的實(shí)現(xiàn)提供了良好基礎(chǔ)。在通信協(xié)議上，各逆變器監(jiān)控廠商使用的技術(shù)沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，也未對外開放，導(dǎo)致信息無法有效的集成和共享。在逆變器功率控制方面，針對不同類型逆變器的控制，只能單獨(dú)進(jìn)行開發(fā)和實(shí)施，缺乏成熟的技術(shù)實(shí)施方案。
[0007]因此為了能夠在光伏電站實(shí)現(xiàn)與常規(guī)電源類似的自動(dòng)發(fā)電控制，需要在參考常規(guī)電源AGC運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，同時(shí)結(jié)合光伏發(fā)電的特點(diǎn)，從電網(wǎng)調(diào)度側(cè)和光伏電站整體考慮光伏AGC的實(shí)現(xiàn)方案，確定光伏AGC的控制流程，在光伏電站側(cè)通過通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化解決不同類型逆變器的統(tǒng)一控制問題，在電網(wǎng)調(diào)度側(cè)利用EMS提供的光伏發(fā)電計(jì)劃和AGC功率調(diào)節(jié)量，自動(dòng)生成AGC調(diào)節(jié)目標(biāo)值并下發(fā)給光伏電站完成自動(dòng)發(fā)電控制。
[0008]AVC適應(yīng)21世紀(jì)我國電網(wǎng)發(fā)展的實(shí)際情況。作為現(xiàn)代電網(wǎng)調(diào)度控制的基本而重要的功能，AVC是指通過調(diào)度自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的“四遙”數(shù)據(jù)進(jìn)行在線分析和計(jì)算，在確保電網(wǎng)與設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，綜合各種約束條件，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償設(shè)備合理投入和無功功率分層就地平衡與電壓穩(wěn)定的綜合優(yōu)化目標(biāo)。經(jīng)過多年努力，AVC獲取迅猛發(fā)展，已從原來傳統(tǒng)的產(chǎn)站端VQC發(fā)展到整個(gè)電網(wǎng)范圍內(nèi)的自動(dòng)電壓控制。電網(wǎng)自動(dòng)電壓控制是目前電壓/無功控制中的追求的最高級(jí)形式。它集安全性和經(jīng)濟(jì)性于一體，可實(shí)現(xiàn)安全約束下的經(jīng)濟(jì)的閉環(huán)控制，被公認(rèn)為是電力系統(tǒng)調(diào)度控制發(fā)展的最高階段。因此，AVC的復(fù)雜程序遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于AGC，因?yàn)樗坏紤]發(fā)電機(jī)組的無功控制，還要兼顧無功補(bǔ)償設(shè)備及變壓器分接頭的投切和控制，其約束條件也遠(yuǎn)多于AGC。因此AVC系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在自動(dòng)裝置的作用和給定電壓約束條件下，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁、變電站和用戶的無功補(bǔ)償裝置的出力以及變壓器的分接頭都能按指令自動(dòng)進(jìn)行閉環(huán)調(diào)整，使其注入電網(wǎng)的無功逐漸接近電網(wǎng)要求的最優(yōu)值，從而使全網(wǎng)有接近最優(yōu)的無功電壓潮流，這個(gè)過程叫自動(dòng)電壓控制(AutomaticVoltageControl，簡稱AVC)，是現(xiàn)代電網(wǎng)控制的一項(xiàng)重要功能。
[0009]對于一個(gè)由數(shù)十臺(tái)甚至上百臺(tái)具有無功調(diào)節(jié)能力的逆變器，其無功控制的關(guān)鍵在于如何協(xié)調(diào)光伏電站無功控制與逆變器控制之間的關(guān)系。由于光伏電站機(jī)組容量相對較小，單臺(tái)逆變器無功調(diào)節(jié)難以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)電壓的支撐，也難以滿足相關(guān)規(guī)程要求。因此，光伏電站的無功功率調(diào)節(jié)問題必然牽涉到眾多逆變器組及無功補(bǔ)償設(shè)備的聯(lián)合調(diào)節(jié)。如何協(xié)調(diào)控制每臺(tái)逆變器的及無功補(bǔ)償設(shè)備無功輸出，使得光伏電站并網(wǎng)點(diǎn)的無功輸出滿足系統(tǒng)負(fù)荷變化，抑制由負(fù)荷變化引起的母線電壓波動(dòng)，抵御由局部電網(wǎng)故障造成的控制點(diǎn)電壓跌落，維持光伏電站接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)電壓穩(wěn)定問題備受關(guān)注。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種光伏電站集中監(jiān)控系統(tǒng)。
[0011]本發(fā)明提出的一種光伏電站集中監(jiān)控系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控光伏電站工作狀態(tài)，并根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的指令控制光伏電站工作，包括:系統(tǒng)主機(jī)、升壓站監(jiān)控子系統(tǒng)、光功率預(yù)測子系統(tǒng)、SVG/SVC監(jiān)控子系統(tǒng)、逆變器監(jiān)控子系統(tǒng)；
[0012]系統(tǒng)主機(jī)分別與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)、升壓站監(jiān)控子系統(tǒng)、光功率預(yù)測子系統(tǒng)、SVG/SVC監(jiān)控子系統(tǒng)、逆變器監(jiān)控子系統(tǒng)連接；
[0013]升壓站監(jiān)控子系統(tǒng)用于采集光伏電站實(shí)時(shí)出力數(shù)據(jù)并發(fā)送到系統(tǒng)主機(jī)；
[0014]光功率預(yù)測子系統(tǒng)用于采集未來時(shí)間段太陽能預(yù)測信息，生成光功率實(shí)時(shí)預(yù)測結(jié)果數(shù)據(jù)并上傳到系統(tǒng)主機(jī)；
[0015]SVG/SVC監(jiān)控子系統(tǒng)用于采集無功補(bǔ)償裝置的投切狀態(tài)、輸出的無功功率和功率因數(shù)并發(fā)送到系統(tǒng)主機(jī)；
[0016]逆變器監(jiān)控子系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集氣象數(shù)據(jù)、逆變器電氣數(shù)據(jù)，以及逆變器運(yùn)行狀態(tài)上傳到系統(tǒng)主機(jī)；
[0017]系統(tǒng)主機(jī)接收電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的控制指令，自動(dòng)生成AGC調(diào)節(jié)目標(biāo)值，并通過逆變器監(jiān)控子系統(tǒng)和SVG/SVC監(jiān)控子系統(tǒng)發(fā)送給各逆變器和無功補(bǔ)償裝置執(zhí)行，并下發(fā)指令給升壓站監(jiān)控子系統(tǒng)調(diào)節(jié)主變接頭升檔或降檔。
[0018]優(yōu)選地，可根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的指令對光伏電站進(jìn)行有功功率輸出控制和無功電壓控制；有功功率輸出控制分為遠(yuǎn)方閉環(huán)調(diào)節(jié)和本地開環(huán)調(diào)節(jié)，閉環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)下，系統(tǒng)主機(jī)接收電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的有功目標(biāo)控制指令，并根據(jù)有功目標(biāo)控制指令通過逆變器監(jiān)控子系統(tǒng)控制逆變器工作；開環(huán)調(diào)節(jié)狀態(tài)下，系統(tǒng)主機(jī)接收光功率預(yù)測子系統(tǒng)上傳的光功率實(shí)時(shí)預(yù)測結(jié)果數(shù)據(jù)，并生成有功目標(biāo)指令通過變器監(jiān)控子系統(tǒng)控制逆變器工作；無功電壓控制狀態(tài)下，系統(tǒng)主機(jī)接收電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的無功目標(biāo)指令，并分別通過逆變器監(jiān)控子系統(tǒng)、SVG/SVC監(jiān)控子系統(tǒng)、升壓站監(jiān)控子系統(tǒng)調(diào)節(jié)逆變器、無功補(bǔ)償裝置、主變接頭。
[0019]優(yōu)選地，無功電壓控制狀態(tài)下，系統(tǒng)主機(jī)采用優(yōu)先釋放逆變器無功裕度的方式跟隨無功目標(biāo)指令。
[0020]優(yōu)選地，所述光伏電站集中監(jiān)控系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)調(diào)度網(wǎng)與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)通信。
[0021]優(yōu)選地，所述光伏電站集中監(jiān)控系統(tǒng)與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)的通信協(xié)議為DL/T634.5.104-2002。
[0022]優(yōu)選地，系統(tǒng)主機(jī)與升壓站監(jiān)控子系統(tǒng)的通信協(xié)議為DL/634.6.101-2002、DL/634.6.104-2002 或 CDT0
[0023]優(yōu)選地，升壓站監(jiān)控子系統(tǒng)采集的光伏電站實(shí)時(shí)出力數(shù)據(jù)包括并網(wǎng)點(diǎn)的電氣信息，以及升壓站開關(guān)、刀閘狀態(tài)、主變分接頭位置狀態(tài)信息。
[0024]優(yōu)選地，系統(tǒng)主機(jī)包括數(shù)據(jù)采集模塊、處理模塊、通信模塊和診斷模塊，數(shù)據(jù)采集模塊通過通信模塊與電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)、升壓站監(jiān)控子系統(tǒng)、光功率預(yù)測子系統(tǒng)、SVG/SVC監(jiān)控子系統(tǒng)、逆變器監(jiān)控子系統(tǒng)連接，處理模塊分別與數(shù)據(jù)采集模塊和診斷模塊連接，處理模塊還通過通信模塊與升壓站監(jiān)控子系統(tǒng)、光功率預(yù)測子系統(tǒng)、SVG/SVC監(jiān)控子系統(tǒng)、逆變器監(jiān)控子系統(tǒng)連接。
[0025]優(yōu)選地，通信模塊包括通信串口和以太網(wǎng)口。
[0026]優(yōu)選地，光伏電站集中監(jiān)控系統(tǒng)的無功控制方法，包括如下步驟: