一种分布式光伏逆变器自主电压控制方法及运行模式控制方法
阅读说明：本技术 一种分布式光伏逆变器自主电压控制方法及运行模式控制方法 (Autonomous voltage control method and operation mode control method for distributed photovoltaic inverter ) 是由 石岩 于芃 王玥娇 孙树敏 李立生 程艳 王士柏 隽永龙 张兴友 王振华 于 2021-08-12 设计创作，主要内容包括：本发明属于光伏技术领域,公开一种分布式光伏逆变器自主电压控制方法,包括：当并网点电压落入自主电压控制区间时,随着并网点电压的升高,光伏逆变器自主下行调节输出功率。本发明实施例的方法确保用户电压合格为出发点和落脚点,按照源、网、荷共同参与电网治理的原则,在不增加用户额外投资的前提下,通过优化光伏逆变器运行控制策略,强制性实现光伏自主电压控制,当电压过高时,由光伏逆变器自主进行功率下行调节,最大限度把用户电压限制在合格范围内,同步解决电能大量上送引起的台区配变反向重过载问题。本发明实施例还提出了一种光伏逆变器运行模式控制方法。(The invention belongs to the technical field of photovoltaic, and discloses an autonomous voltage control method for a distributed photovoltaic inverter, which comprises the following steps: when the grid-connected point voltage falls into the autonomous voltage control interval, the photovoltaic inverter autonomously adjusts the output power downwards along with the rising of the grid-connected point voltage. The method of the embodiment of the invention ensures that the user voltage is qualified as a starting point and a foot-off point, forcibly realizes photovoltaic autonomous voltage control by optimizing the operation control strategy of the photovoltaic inverter according to the principle that the source, the network and the load participate in the power grid management together on the premise of not increasing the extra investment of the user, and autonomously regulates the power downwards by the photovoltaic inverter when the voltage is overhigh, so that the user voltage is limited in a qualified range to the maximum extent, and the problem of station area distribution transformation reverse overload caused by the large amount of electric energy transmission is synchronously solved. The embodiment of the invention also provides a control method for the operation mode of the photovoltaic inverter.)
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，特别涉及一种分布式光伏逆变器自主电压控制方法，还涉及一种光伏逆变器运行模式控制方法。
背景技术
随着低压分布式光伏持续快速增长，分布式光伏大发期间，局部地区系统电压会升高，甚至越限，且电网动态无功支撑能力不足，由于配电网一般为辐射状网络，分布式电源的接入点、接入容量及控制方式均会对配电网的电压稳定产生影响，若处理不当可能引起配电网电压失稳。
如图1所示的分布式光伏配电台区拓扑，U1为用户端电压(即用户光伏并网点电压)，根据经验值，为保障末端用户供电电压质量，供电公司一般将配变低压侧运行电压设定为105％Un(Un为380V)；U2为配电台区内的线路侧电压；U3为配变电压侧电压，根据国标GB/T 12325《电能质量供电电压偏差》，380伏用户合格电压区间为107％Un-93％Un，220伏用户合格电压区间为107％Un-90％Un。
根据如图1所示配电台区潮流流向的分析可知：当台区内潮流由台区侧流向用户侧，电压沿台区侧-线路侧-用户侧逐渐降低(U1>U2>U3)；当台区内分布式光伏出力等于用户负荷时，台区内部光伏发电达到自发自用平衡，台区侧与用户侧近乎等电位，台区内用户侧电压接近配变低压侧空载电压(U1≈U3≈台区配变低压侧空载电压，即105％Un)；当台区内分布式光伏出力超出用户负荷时，出现潮流反送(由用户侧流向台区侧)，引发台区内电压沿台区侧-线路侧-用户侧逐渐升高(U1<U2<U3)，用户侧电压U3最高(大于105％额定电压，返送潮流越大，U3越大)，当分布式光伏发电出力超过一定值时，并网点电压U3将超过107％Un，造成用户过电压。随着反送潮流的继续增大，用户过电压情况加重，线路侧及配变电压侧也将相继出现过电压情况。
伴随用户过电压的产生，配变反送功率也越来越大。当分布式光伏出力达到一定值(S2)时，配变反送重载(80％配变容量，依据国网企标Q/GDW565《城市配电网运行水平和供电能力评估导则》)；当再达到一定值(S3)时，配变反送满载。也就是说，分布式光伏配变出现反送重过载时，肯定会产生用户过电压，只要不产生用户过电压，也就不会产生配变反送重过载。
发明内容
本发明实施例提供了一种分布式光伏逆变器自主电压控制方法及运行模式控制方法，以解决现有技术中分布式光伏潮流反向引发的台区过电压及反向重过载的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。
根据本发明实施例的第一方面，提供了一种分布式光伏逆变器自主电压控制方法。
在一个实施例中，一种分布式光伏逆变器自主电压控制方法，包括：
当并网点电压落入自主电压控制区间时，随着并网点电压的升高，光伏逆变器下行调节输出功率。
可选地，当并网点电压U3落入自主电压控制区间[Ua，Ub]时，光伏逆变器输出功率与并网点电压的关系如式(1)所示：
Pt＝Preal-(U3-Ua)k (1)
Pt为当前时刻功率控制目标值；
Preal为当前光伏逆变器实际输出功率；
k为功率调节系数。
可选地，所述功率调节系数的大小与光伏逆变器额定容量及并网点电压偏离自主电压控制区间下限值的程度成正比。
可选地，对于所述功率调节系数k还设置有调节死区。
可选地，当(U3-Ua)＜i时，k＝0，i为设定值。
可选地，当(U3-Ua)＞i时，功率调节系数k满足式(2)要求：
其中，Pn为额定功率，i为设定值，j为设定值。
可选地，设置i＝1V。
可选地，设置j＝7％。
根据本发明实施例的第二方面，提供了一种计算机设备。
在一些实施例中，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述分布式光伏逆变器自主电压控制方法的步骤。
根据本发明实施例的第三方面，提供了一种光伏逆变器运行模式控制方法。
在一个实施例中，一种光伏逆变器运行模式控制方法，控制光伏逆变器在不同电压区间的运行模式，包括：
当U3＜UT1时，断开与电网连接；
当UT1≤U3<Ua时，以最大功率捕获模式运行；
当并网点电压落入自主电压控制区间[Ua，Ub]时，光伏逆变器运行于自主电压控制模式，随并网点电压的升高，下行调节输出功率；
当Ub<U3<UT2时，停止功率输出；
当U3≥UT2时，断开与电网连接；
其中，U3为并网点电压，UT1为第一阈值电压，UT2为第二阈值电压，Ua为自主电压控制区间下限值，Ub为自主电压控制区间上限值。
可选地，不同电压区间对应的光伏逆变器运行模式如下：
U3<85％Un，断开与电网连接；
85％Un≤U3<105％Un，以最大功率捕获模式运行；
105％Un≤U3≤107％Un，光伏逆变器运行于自主电压控制模式，随并网点电压的升高，自主下行调节输出功率；
107％Un<U3<110％Un，停止功率输出；
U3≥110％Un，断开与电网连接；
其中，Un为光伏接入电压。
可选地，当并网点电压U3落入自主电压控制区间[Ua，Ub]时，光伏逆变器输出功率与并网点电压的关系如式(1)所示：
Pt＝Preal-(U3-Ua)k (1)
Pt为当前时刻功率控制目标值；
Preal为当前光伏逆变器实际输出功率；
k为功率调节系数。
可选地，所述功率调节系数的大小与光伏逆变器额定容量及并网点电压偏离自主电压控制区间下限值的程度成正比。
可选地，对于所述功率调节系数k还设置有调节死区，当(U3-Ua)＜i时，k＝0，i为设定值。
可选地，当(U3-Ua)＞i时，功率调节系数k满足式(2)要求：
其中，Pn为额定功率，i为设定值，j为设定值。
根据本发明实施例的第四方面，提供了一种计算机设备。
在一些实施例中，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述光伏逆变器运行模式控制方法的步骤。
本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
确保用户电压合格为出发点和落脚点，按照源、网、荷共同参与电网治理的原则，在不增加用户额外投资的前提下，通过优化光伏逆变器运行控制策略，强制性实现光伏自主电压控制，当电压过高时，由光伏逆变器自主进行功率下行调节，最大限度把用户电压限制在合格范围内(380伏接入光伏为107％Un-93％Un，220伏接入光伏为107％Un-90％Un)，同步解决电能大量上送引起的台区配变反向重过载问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是分布式光伏配电台区拓扑结构示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的光伏逆变器进行自主电压控制过程中运行曲线图；
图3是根据一示例性实施例示出的光伏逆变器运行模式控制方法流程图；
图4是根据一示例性实施例示出的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本文的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本文的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。本文中，术语“第一”、“第二”等仅被用来将一个元素与另一个元素区分开来，而不要求或者暗示这些元素之间存在任何实际的关系或者顺序。实际上第一元素也能够被称为第二元素，反之亦然。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的结构、装置或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种结构、装置或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的结构、装置或者设备中还存在另外的相同要素。本文中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中的术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本文和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本文的描述中，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本文中，除非另有说明，术语“多个”表示两个或两个以上。
本文中，字符“/”表示前后对象是一种“或”的关系。例如，A/B表示：A或B。
本文中，术语“和/或”是一种描述对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，表示：A或B，或，A和B这三种关系。
在一个实施例中，本发明提出了一种分布式光伏逆变器自主电压控制方法，包括：当并网点电压U3落入自主电压控制区间时，即Ua≤U3≤Ub，光伏逆变器按照有功-电压下垂特性模式运行，其输出功率与并网点电压的关系如式(1)所示：
Pt＝Preal-(U3-Ua)k (1)
Pt为当前时刻功率控制目标值，即实时输出功率控制目标；
Preal为当前光伏逆变器实际输出功率；
k为功率调节系数，其大小与光伏逆变器额定容量及U3偏离自主电压控制区间下限Ua的程度成正比。
Ua为自主电压控制区间下限值，即光伏逆变器进行自主电压控制起始点，当并网点电压U3落入自主电压控制区间，随并网点电压的升高，光伏逆变器自主下行调节输出功率，即光伏逆变器自主控制降低出力，目标是控制并网点电压U3不超过Ub，Ub为自主电压控制区间上限值。
自主电压控制区间下限值Ua和自主电压控制区间上限值Ub的取值根据相关标准进行设置。
在一个实施例中，对于功率调节系数k，还设置有调节死区，避免电压小范围波动时引发光伏逆变器频繁往复调节。
可选地，当(U3-Ua)＜i时，k＝0，此时为调节死区，i为设定值，根据需要的死区范围进行设定，i越大死区范围越大。可选地，i＝1V。
可选地，当(U3-Ua)＞i时，功率调节系数k满足式(2)要求：
其中，Pn为光伏逆变器额定功率，j为设定值。可选地，i＝1V。可选地，j＝7％。
由式(2)可知，随着光伏并网点电压不断增大，光伏逆变器下行功率调节系数k越高，即光伏逆变器下行功率调节率越高，加大功率下调程度，最大功率调节系数(即最大功功率调节率)达2jPn。
在一个实施例中，自主电压控制过程中，控制周期T应为10～15s。每个控制周期内，通过ΔU(ΔU＝U3-Ua)和功率Preal的反馈控制，确保随着并网点电压的升高不断下行调节光伏出力。可选地，光伏逆变器每次调节控制响应时间应小于60ms。
下面给出分布式光伏逆变器自主电压控制方法的一个具体实施例。
该实施例结合国标GB/T29319《光伏发电系统接入配电网技术规定》对于分布式光伏运行区间的要求，制定自主电压控制区间，对于380V用户，即接入光伏电压Un＝380V，当并网点电压U3落入自主电压控制区间105％Un≤U3≤107％Un时，光伏逆变器按照有功-电压下垂特性模式运行，其输出功率与并网点电压的关系如式(3)所示：
Pt＝Preal-(U3-105％Un)k (3)
Pt为当前时刻功率控制目标值，即实时输出功率控制目标；
Preal为当前光伏逆变器实际输出功率；
k为功率调节系数，其大小与光伏逆变器额定容量及U3偏离105％Un的程度成正比。
105％Un为光伏逆变器进行自主电压控制起始点，当并网点电压U3落入自主电压控制区间，随并网点电压的升高，光伏逆变器自主下行调节输出功率，即光伏逆变器自主控制降低出力，目标是控制并网点电压U3不超过107％Un。
当(U3-105％Un)＜1V时，k＝0，此时为调节死区。当(U3-105％Un)＞1V时，功率调节系数k满足式(4)要求：
其中，Pn为光伏逆变器额定功率。由式(4)可知，随着光伏并网点电压不断增大，光伏逆变器下行功率调节系数k越高，加大功率下调程度，最大功率调节系数(即最大功率调节率)达14％额定功率。
根据式(3)、式(4)，得出光伏逆变器进行自主电压控制过程中运行曲线如图2(AB段曲线)所示。
上述过电压抑制过程中，台区侧至用户侧的线路压差被限制于2％Un范围内(暂将配变及上级10kV系统考虑为无穷大系统，配变低压侧出口电压为105％Un；由于潮流返送，用户侧电压升高，最大不会超过107％Un)，此时反向潮流功率约为R为台区内线路等效电阻，即允许反送潮流的最大值。
台区配变以满容量向负荷供电时，暂将配变及上级10kV系统考虑为无穷大系统情况下，配变低压侧出口电压为105％Un，用户侧电压降低为100％Un，配变低压侧至用户侧的线路压差为5％Un，台区配变正常满载容量S0为
因此，相对于配变满载容量S0，通过分布式光伏自主电压控制方法，允许反送的光伏潮流最大值为16％S0，被抑制的光伏反向潮流为即84％S0，进而避免了台区配变的反向重过载问题。
在另一些实施例中，对于220V用户，即接入光伏电压Un＝220V，在实施上述分布式光伏逆变器自主电压控制方法时，根据相关标准对自主电压控制区间进行相应调整即可。
在另一些实施例中，当相关标准会发生改变或者调整，在实施上述分布式光伏逆变器自主电压控制方法时，根据相关标准对自主电压控制区间进行相应调整即可。
在另一个实施例中，本发明还提出了一种光伏逆变器运行模式控制方法，控制光伏逆变器在不同电压区间的运行模式，包括：
当U3＜UT1时，断开与电网连接；
当UT1≤U3<Ua时，以最大功率捕获模式运行；
当并网点电压落入自主电压控制区间[Ua，Ub]时，光伏逆变器运行于自主电压控制模式，随并网点电压的升高，自主下行调节输出功率；
当Ub<U3<UT2时，停止功率输出；
当U3≥UT2时，断开与电网连接；
其中，U3为并网点电压，UT1为第一阈值电压，UT2为第二阈值电压，Ua为自主电压控制区间下限值，Ub为自主电压控制区间上限值。
当光伏逆变器运行于自主电压控制模式时，采用上述分布式光伏逆变器自主电压控制方法对光伏逆变器进行控制。
下面给出光伏逆变器运行模式控制方法的一个具体实施例。
该实施例中，接入光伏电压Un＝380V，结合国标GB/T29319《光伏发电系统接入配电网技术规定》对于分布式光伏运行区间的要求，制定光伏逆变器在不同电压区间的运行模式，如图3所示，具体如下：
U3<85％Un，断开与电网连接；
85％Un≤U3<105％Un，以最大功率捕获模式运行；
105％Un≤U3≤107％Un，光伏逆变器运行于自主电压控制模式，随并网点电压的升高，自主下行调节输出功率；
107％Un<U3<110％Un，停止功率输出；
U3≥110％Un，断开与电网连接。
当光伏逆变器运行于自主电压控制模式时，采用上述分布式光伏逆变器自主电压控制方法对光伏逆变器进行控制。
在另一些实施例中，对于220V用户，在实施上述光伏逆变器运行模式控制方法时，根据相关标准对自主电压控制区间、第一阈值UT1、第二阈值UT2进行相应调整即可。
在另一些实施例中，当相关标准会发生改变或者调整，在实施上述光伏逆变器运行模式控制方法时，根据相关标准对自主电压控制区间、第一阈值UT1、第二阈值UT2进行相应调整即可。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储静态信息和动态信息数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现上述方法实施例中的步骤。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。
本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。