[發明專利]基于光伏發電系統抑制電網功率振蕩的控制系統及方法

在審

• 申請號: 202010463878.4
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111525564A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 王悅;林健;查雨欣;張儀
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/24;H02J3/38;H02J3/46;H02J3/48
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 鄭宜梅

本方法具體涉及基于光伏發電系統抑制電網功率振蕩的控制系統及方法,系統包括光伏發電系統；光伏發電系統包含相連的光伏逆變器與光伏電池板；光伏發電系統的輸出端連接在電網中相鄰的兩個阻抗元件之間；光伏逆變器根據電網頻率變化判斷電網是否處于功率振蕩狀態，并通過光伏發電系統對處于功率振蕩的電網的頻率進行PID調節，實現抑制電網功率振蕩的目的。方法為：將光伏逆變器端接入電網中，設置光伏發電系統輸出的有用功率初始值為P0,所述光伏發電系統的輸出的無功功率初始值為Q為0；設置ωref為同步發電機的額定角頻率，即為電網的頻率50Hz對應的角頻率。根據電網運行狀況，系統對電網的同步發電機的有功功率進行調節。

技術領域

本方法涉及新能源及電力電子領域，具體涉及基于光伏發電系統抑制電網功率振蕩的控 制系統及方法。

背景技術

功率振蕩是指當傳輸線等效阻抗很小或為負值時發生的電網功率波動。嚴重的功率振蕩 會導致電力系統解列，直接威脅電網的安全。最常用來抑制電網功率振蕩的方式是電力系統 穩定器(Power System Stability,PSS)，但隨著社會的發展，電力系統的工況越來越復雜， 它在更低頻及超低頻上的作用就顯得有些乏力。近些年，國內外很多學者開始將柔性交流輸 電系統(Flexible AC Transmission System,FACTS)加入到抑制電網振蕩的環節中，利用FACTS 裝置快速響應的特點，通過無功和有功兩種技術途徑對系統的功率振蕩進行抑制，均取得了 不錯的效果。然而，雖然無功抑制策略固然取得了一定的效果，但是對于同步機轉子動態過 程來說，只是通過對電網電壓的調節來間接調整有功，所以作用范圍和抑制能力都比較受限 制，相反，有功抑制策略就顯得更為直接有效。有技術利用儲能來實現完全的有功輸出，但 在電網的裝機容量較大、需要儲能提供的有功支撐足夠多時，儲能裝置的安裝容量也必然更 大，所以這種情況下的有功抑制則顯得經濟性非常低、且目前較難以實現。風電由于風力發 電葉輪轉動部分為機械轉動結構、易出現機械故障，維修技術水平要求高、成本高，優勢顯 得不是很明顯。而光伏發電設備不存在機械磨損問題，并且從長遠來看，無論是從成本下降 潛力還是出力特性，光伏的技術進步速度更快，運維難度更低，優勢都比較突出。以上，讓 光伏抑制電網振蕩顯得更為有效可靠且經濟性好。

目前，國內外基于光伏發電系統去抑制電網功率振蕩還停留在控制策略的研究，少有專 利涉及到物理機理的探究。但是，對于振蕩過程(機電暫態過程)而言，系統的網絡拓撲和 參數、動態元件的特性、運行方式、控制策略以及控制器參數這些都是不容忽視的因素。所 以，本專利借助電氣轉矩分析法，搭建基于光伏發電系統抑制電網功率振蕩的控制系統，采 用有功控制模式，并且分析光伏發電系統(Photovoltaic System,PVS)抑制電網功率振蕩的 機理及方法。

發明內容

1.所要解決的技術問題：

針對上述技術問題，本方法提供一種基于光伏發電系統抑制電網功率振蕩的控制系統及 方法，本方法選擇使用留有備用的光伏發電裝置，并且在輸電線的中心位置將光伏發電系統 接入到電網中去，方便構建光伏發電系統抑制功率振蕩控制系統；本方法中的逆變器控制采 用同步機轉速反饋控制，利用控制系統的慣量、阻尼以及同步特性的分析，實現更好抑制電 網功率振蕩的作用。

2.技術方案：

一種基于光伏發電系統抑制電網功率振蕩的控制系統，包括光伏發電系統；所述光伏發 電系統包含相連的光伏逆變器與光伏電池板；所述光伏發電系統的輸出端連接在電網中相鄰 的兩個阻抗元件之間；所述光伏逆變器根據電網頻率變化判斷電網是否處于功率振蕩狀態， 并通過光伏發電系統對處于功率振蕩的電網的頻率進行PID調節，實現抑制電網功率振蕩的 目的。

一種基于光伏發電系統抑制電網功率振蕩的控制方法：包括以下步驟：