[發(fā)明專利]一種光伏型柔性合環(huán)裝置及運行控制方法

有效

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• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112087000B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設計）人: 袁宇波;葛雪峰;史明明;楊景剛;張宸宇;周琦;繆惠宇;劉瑞煌;陳燁;姜云龍;方鑫;蘇偉
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學研究院;國家電網(wǎng)有限公司;江蘇省電力試驗研究院有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種光伏型柔性合環(huán)裝置及運行控制方法，該裝置包括兩臺電壓源型變換器，所述兩臺電壓源型變換器分別連接兩個不同的交流系統(tǒng)，兩臺斷路器分別接入兩臺電壓源型變換器的輸出側(cè)，兩臺電壓源型變換器共用直流電容，光伏電池板匯集直流母線經(jīng)第一機械開關(guān)直接接入兩臺電壓源型變換器并共用直流電容，光伏電池板匯集直流母線經(jīng)第二機械開關(guān)及DC?DC變換器接入柔性合環(huán)裝置二次電源。本發(fā)明提出的光伏型柔性合環(huán)裝置實現(xiàn)了供電分區(qū)間功率、能量的智能互動，同時提供了光伏交流接口設備，降低了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的投入成本；新型的柔性運行控制策略不僅實現(xiàn)了光伏最大功率追蹤控制，同時實現(xiàn)了配網(wǎng)的電壓電能質(zhì)量、運行損耗的綜合優(yōu)化。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及一種光伏并網(wǎng)控制系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種光伏型柔性合環(huán)裝置及運行控制方法。

背景技術(shù)

近年來，分布式光伏在配網(wǎng)中的接入比例持續(xù)上升，分布式光伏的接入給配網(wǎng)的運行管理也到來了一系列的挑戰(zhàn)。分布式光伏接入位置較為分散，各分布式光伏系統(tǒng)獨立運行在MPPT工作模式。由于分布式光伏的獨立、無序運行，加之其出力的隨機性、波動性，對配電網(wǎng)的功率、能量的管理提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，分布式光伏出力過剩時，造成配電臺區(qū)負載率過低，嚴重時將引起功率倒送導致過電壓情形。為避免分布式能源出力時間、空間上分布的不均衡，研究者提出了柔性合環(huán)裝置的技術(shù)解決方案。柔性合環(huán)裝置由背靠背電力變換器組成，通過連接不同的供電分區(qū)，實現(xiàn)供電分區(qū)間功率、能量的智能互動，有效解決了供電分區(qū)間負載分布不均衡，提升了配網(wǎng)運行的可靠性。目前，柔性合環(huán)裝置仍存在成本高，效率低的缺陷，限制了其在配網(wǎng)中的推廣應用。分布式光伏的另一個缺陷為，大量的分布式光伏接口變換間、以及接口變換器與電網(wǎng)的耦合效應可能引起諧振現(xiàn)象，影響配網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

綜上，現(xiàn)有的并網(wǎng)方案無法綜合解決分布式光伏接入配網(wǎng)引起的能量管理、電能質(zhì)量管理問題，存在柔性合環(huán)裝置自身成本高、效率低的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提出一種光伏型柔性合環(huán)裝置及運行控制方法，光伏型柔性合環(huán)裝置不僅實現(xiàn)了供電分區(qū)間功率、能量的智能互動，提升配網(wǎng)運行經(jīng)濟性、可靠性，同時提供了光伏交流接口設備，降低了光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的投入成本；光伏型柔性合環(huán)裝置的運行控制策略，不僅實現(xiàn)了光伏最大功率追蹤控制，同時實現(xiàn)配網(wǎng)的電壓電能質(zhì)量、運行損耗的綜合優(yōu)化。

技術(shù)方案：本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種光伏型柔性合環(huán)裝置，該裝置包括兩臺電壓源型變換器，所述兩臺電壓源型變換器分別連接兩個不同的交流系統(tǒng)，兩臺斷路器分別接入兩臺電壓源型變換器的輸出側(cè)，兩臺電壓源型變換器共用直流電容，光伏電池板匯集直流母線經(jīng)第一機械開關(guān)(DK1)直接接入兩臺電壓源型變換器并共用直流電容，光伏電池板匯集直流母線經(jīng)第二機械開關(guān)(DK0)及DC-DC變換器接入柔性合環(huán)裝置二次電源。

本發(fā)明還提出一種應用于上述光伏型柔性合環(huán)裝置的運行控制方法，當光伏系統(tǒng)輸出電壓小于設定閾值時采用輕載MPPT運行模式，否則采用滿載MPPT運行模式；在輕載MPPT運行模式下，第二機械開關(guān)處于閉合狀態(tài)，第一機械開關(guān)處于斷開狀態(tài)，兩臺電壓源型變換器工作在靜止無功補償模式，通過DC/DC變換器進行MPPT跟蹤；在滿載MPPT運行模式下，第一機械開關(guān)處于閉合狀態(tài)，第二機械開關(guān)處于斷開狀態(tài)，光伏電池板經(jīng)兩臺電壓源型變換器向兩個交流系統(tǒng)饋線饋送輸出有功功率，通過兩臺電壓源型變換器進行MPPT跟蹤。

其中，所述通過DC/DC變換器進行MPPT跟蹤，是指DC-DC變換器采用電壓外環(huán)-電流內(nèi)環(huán)控制，其中電壓參考值V_DCref與實測光伏直流匯集母線電壓作差后，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生輸入電流參考值I_DCref，DC-DC變換器的輸入電流I_DC與參考值I_DCref作差后，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器輸出DC-DC變換器的PWM調(diào)整信號。