本發(fā)明屬于光伏發(fā)電領(lǐng)域，涉及一種分布式光伏電站，尤其是一種分布式光伏電站區(qū)域并網(wǎng)保護系統(tǒng)及并網(wǎng)控制方法。

背景技術(shù)：

隨著煤炭、石油等傳統(tǒng)化石能源日益枯竭，以及環(huán)境污染也日趨嚴重，以光伏發(fā)電為代表的新能源開發(fā)應(yīng)用成為政府引導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)方向。當前國家鼓勵各類電力用戶按照“自發(fā)自用，余量上網(wǎng)，電網(wǎng)調(diào)節(jié)”的方式建設(shè)分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。隨著區(qū)域范圍內(nèi)(如一個村)的分布式光伏發(fā)電數(shù)量的增長，其發(fā)電功率超出了上級變壓器的容量限制或并網(wǎng)電壓偏差過大，該情況下該區(qū)域內(nèi)的所有光伏電站應(yīng)立即脫網(wǎng)，造成了大面積棄光的現(xiàn)象。尤其是，當分布式光伏同時并網(wǎng)時，產(chǎn)生瞬間電壓升高，對大電網(wǎng)造成瞬間電壓沖擊，存在嚴重的安全隱患。

分布式光伏電站相對分散，缺乏有效的綜合管理、控制手段，針對并網(wǎng)問題，一直是一個難以解決的重要問題，決定了分布式光伏是否能夠合理有序的發(fā)展。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種分布式光伏電站區(qū)域并網(wǎng)保護系統(tǒng)及并網(wǎng)控制方法，其通過電力載波通信技術(shù)構(gòu)建具有控制功能的并網(wǎng)保護系統(tǒng)，擬并網(wǎng)光伏電站均需要向中性控制裝置發(fā)送并網(wǎng)請求、中心控制裝置根據(jù)請求并網(wǎng)的時序進行實時判斷，以計算是否允許其并網(wǎng)以及并網(wǎng)的功率大小，從而有效解決了區(qū)域性分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電并網(wǎng)產(chǎn)生的電網(wǎng)沖擊和棄光等技術(shù)問題，不僅保護了大電網(wǎng)的運行安全問題，而且減少了業(yè)主棄光停止發(fā)電的損失，提高了用戶收益率和發(fā)電效率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種分布式光伏電站區(qū)域并網(wǎng)保護系統(tǒng)，連接在光伏電站與變壓器之間，包括借助電力載波通訊的光伏采集/控制器、低壓綜合配電箱和中心控制裝置；

所述光伏采集/控制器與光伏電站的逆變器連接和光伏并網(wǎng)接入箱連接，用于采集逆變器參數(shù)、將采集的參數(shù)傳送至中心控制裝置、接收中心控制裝置命令、控制逆變器的當前發(fā)電功率和光伏并網(wǎng)接入箱是否入網(wǎng)；

所述低壓綜合配電箱與變壓器連接，用于采集變壓器參數(shù)、將采集的參數(shù)傳送至中心控制裝置；

所述中心控制裝置的相應(yīng)輸入端分別接光伏采集/控制器和低壓綜合配電箱的輸出端，中心控制裝置的控制端接所述光伏采集/控制器的輸入端。

上述技術(shù)方案中，中心控制裝置通過電力載波通道發(fā)送廣播信息，各個光伏電站的光伏采集/控制器收到廣播地址后，即插即用與中心控制裝置建立通信通道，實時發(fā)送光伏電站的運行數(shù)據(jù)(包括功率、電壓、電流)等，接收中心控制裝置下發(fā)的控制命令(發(fā)電功率控制命令、并網(wǎng)控制命令等)。中心控制裝置還實時采集變壓器變壓前/后數(shù)據(jù)(功率、電壓、電流等)。結(jié)合實時數(shù)據(jù)信息以及并網(wǎng)電站節(jié)點狀態(tài)，實現(xiàn)并網(wǎng)時序控制、合理分配光伏電站的發(fā)電功率。

基于上述分布式光伏電站區(qū)域并網(wǎng)保護系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟：

a、中心控制裝置接收擬并網(wǎng)光伏電站的并網(wǎng)請求，記錄其光伏采集/控制器采集的最小可調(diào)有功功率min_pi和當前發(fā)電功率cur_pi；

b、計算當前變壓器的剩余功率δpb，δpb＝pmax-pm，其中pmax表示變壓器的最大功率，pm表示變壓器的當前功率；

c、根據(jù)min_pi或/和cur_pi與δpb的關(guān)系，依次按照下述條件進行比較判斷、確定請求并網(wǎng)光伏電站的并網(wǎng)要求：

當cur_pi≤δpb時，中心控制裝置向請求并網(wǎng)光伏電站發(fā)送允許其以當前發(fā)電功率cur_pi并網(wǎng)的命令，然后跳轉(zhuǎn)至步驟f，

當cur_pi＞δpb≥min_pi時，中心控制裝置向請求并網(wǎng)光伏電站發(fā)送允許其以發(fā)電功率δpb并網(wǎng)的命令，然后跳轉(zhuǎn)至步驟f，

當時，跳轉(zhuǎn)至步驟d，

當時，中心控制裝置向請求并網(wǎng)光伏電站發(fā)送拒絕其并網(wǎng)的命令，然后跳轉(zhuǎn)至步驟f，

上式中，min_pj表示第j個已并網(wǎng)光伏電站的最小可調(diào)有功功率，j＝1、2……m，m表示已并網(wǎng)光伏電站的數(shù)量；

d、將已并網(wǎng)光伏電站的當前發(fā)電功率向下調(diào)節(jié)，總調(diào)節(jié)量為pchange，pchange＝min_pi-δpb，按照公式(1)的分配原則計算每個已并網(wǎng)光伏電站的目標調(diào)節(jié)功率pjtarget，

pjtarget＝pj-pchange×kj(1)

其中，pj表示第j個已并網(wǎng)光伏電站的當前發(fā)電功率，kj代表第j個已并網(wǎng)光伏電站的分配比例，j＝1、2……m；

e、中心控制裝置向已并網(wǎng)光伏電站發(fā)送以pjtarget為當前發(fā)電功率的命令，并向請求并網(wǎng)光伏電站發(fā)送允許其以發(fā)電功率min_pi并網(wǎng)的命令；

f、結(jié)束。

優(yōu)選的，步驟d中還可以包括過死區(qū)步驟，具體方法如下：

d1、將m個已并網(wǎng)光伏電站按照剩余可調(diào)量排序，生成逆變器隊列，j＝1、2、3……m，

d2、令j＝1，pchgmax＝0，ptarget＝pchange，其中pchgmax表示已并網(wǎng)光伏電站最大剩余可調(diào)有功功率總量，其初始量設(shè)為0，

d3、將ptarget與第j個光伏電站的設(shè)計死區(qū)pj死區(qū)進行比較，當ptarget＞pj死區(qū)時，跳轉(zhuǎn)至步驟d4，當ptarget≤pj死區(qū)時跳轉(zhuǎn)至步驟d6，

d4、按照公式(3)計算第j個已并網(wǎng)光伏電站逆變器過死區(qū)后的最大剩余可調(diào)有功功率pjchgmax，

pjchgmax＝pj-pj死區(qū)-min_pj(3)，

d5、按照公式(4)和(5)計算過死區(qū)處理后的ptarget值和pchgmax值，

ptarget＝ptarget-pj死區(qū)(4)

pchgmax＝pchgmax+pjchgmax(5)，

d6、將j+1，當j≤m時，跳轉(zhuǎn)至步驟d3，當j＞m時，跳轉(zhuǎn)至步驟d7，

d7、j＝1，

d8、判斷第j個逆變器是否參與過死區(qū)處理，當參與過死區(qū)處理，按照公式(6)計算該已并網(wǎng)光伏電站的目標調(diào)節(jié)功率pjtarget，未參與過死區(qū)處理時，跳轉(zhuǎn)至步驟d9，

d9、將j+1，

d10、判斷j是否大于m，當大于時，跳轉(zhuǎn)至步驟e，否則，跳轉(zhuǎn)至步驟d8。

上述技術(shù)方案中根據(jù)擬并網(wǎng)光伏電站的當前發(fā)電功率，將其與變壓器的剩余功率進行比較，以確定是否允許其并網(wǎng)及并網(wǎng)的功率大小。

采用上述技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果在于：(1)本發(fā)明通過并網(wǎng)控制，確定請求并網(wǎng)光伏電站是否能夠并網(wǎng)以及并網(wǎng)的功率大小，解決了區(qū)域性分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電并網(wǎng)產(chǎn)生的電網(wǎng)沖擊、棄光等問題，不僅保護了大電網(wǎng)的運行安全問題，還減少了業(yè)主棄光停止發(fā)電的損失，提高了用戶收益率；(2)通過等比算法，得到各已并網(wǎng)逆變器的有功功率，從而在整個區(qū)域中，盡可能保證各光伏電站投資收益比的最大化。

附圖說明

圖1是本發(fā)明并網(wǎng)保護系統(tǒng)的連接示意圖；

圖2是本發(fā)明第4實施例步驟d1～d6的流程圖。

具體實施方式

參見圖1，光伏電站包括太陽能組件、與太陽能組件連接的光伏逆變器、以及與所述光伏逆變器連接的光伏并網(wǎng)接入箱，光伏并網(wǎng)接入箱將光伏電站所發(fā)電量按照逆變器調(diào)節(jié)量上傳至變壓器，經(jīng)變壓器調(diào)壓后上傳至電網(wǎng)。由于變壓器容量有限，導(dǎo)致并網(wǎng)消納發(fā)電功率有限，目前多數(shù)地區(qū)是根據(jù)變壓器容量和光伏電站滿發(fā)容量的比值，來決定此區(qū)域可安裝的光伏電站數(shù)量，但實際應(yīng)用中，在運光伏電站常有脫網(wǎng)情況，且大部分光照時間不能滿發(fā)，從而導(dǎo)致變壓器大部分時間無法達到最大消納能力，大大降低了發(fā)電效率變壓器的發(fā)電容量。本發(fā)明中光伏電站的數(shù)量大于根據(jù)滿發(fā)容量確定的數(shù)目，這樣可能會存在同時并網(wǎng)超容量，或者產(chǎn)生瞬間電壓升高，對大電網(wǎng)造成瞬間電壓沖擊。為了解決上述問題構(gòu)建了分布式光伏電站區(qū)域并網(wǎng)保護系統(tǒng)，其連接在光伏電站與變壓器之間，包括借助電力載波通訊光伏采集/控制器、低壓綜合配電箱和中心控制裝置。

所述光伏采集/控制器與分布式光伏電站的逆變器和光伏并網(wǎng)接入箱連接，用于采集逆變器參數(shù)、將采集的參數(shù)傳送至中心控制裝置、接收中心控制裝置命令、控制逆變器的當前發(fā)電功率和光伏并網(wǎng)接入箱是否入網(wǎng)，其可以設(shè)置在光伏電站端，用于采集光伏電站的相關(guān)參數(shù)，包括對應(yīng)光伏電站的功率、電壓和電流等，其中的功率包括最大可調(diào)有功功率、最小可調(diào)有功功率和當前發(fā)電功率，將采集的參數(shù)傳送至中心控制裝置，并接收中心控制裝置下發(fā)的控制命令，如發(fā)電功率的控制命令、是否并網(wǎng)控制的命令，將控制命令發(fā)送給對應(yīng)的逆變器，從而控制逆變器的當前發(fā)電功率。

所述低壓綜合配電箱與所述變壓器連接，用于采集變壓器的發(fā)電容量和變壓器的當前發(fā)電功率、傳送給中心控制裝置。

所述中心控制裝置是保護系統(tǒng)的核心部件，其連接在所述光伏采集/控制器和所述低壓綜合配電箱之間，其相應(yīng)輸入端分別接光伏采集/控制器和低壓綜合配電箱的輸出端，中心控制裝置的控制端接所述光伏采集/控制器的輸入端。用于接收光伏采集/控制器和所述低壓綜合配電箱的參數(shù)，進行邏輯運算，再將命令傳送給光伏采集/控制器。

中心控制裝置在并網(wǎng)控制時的控制邏輯可以設(shè)置多個實施例。

第1實施例

本實施例提供一種簡單、直接的并網(wǎng)控制方法：

a、中心控制裝置接收擬并網(wǎng)光伏采集/控制器的并網(wǎng)請求，采集其最小可調(diào)有功功率min_pi和當前發(fā)電功率cur_pi。作為其能否并網(wǎng)的判斷依據(jù)。

b、計算當前變壓器的剩余功率δpb，δpb＝pmax-pm，其中pmax表示變壓器的最大功率，pm表示變壓器的當前功率。pmax＝p×25％，其中p表示變壓器的發(fā)電容量。依據(jù)標準《光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定》(q/gdw617-2011)中關(guān)于“小型光伏電站總?cè)萘吭瓌t上不宜超過上一級變壓器供電區(qū)域內(nèi)的最大負荷的25％”的規(guī)定。pm由低壓綜合配電箱采集、傳送至中心控制裝置。

c、根據(jù)min_pi或/和cur_pi與δpb的關(guān)系，依次按照下述條件進行比較判斷、確定請求并網(wǎng)光伏電站的并網(wǎng)要求。根據(jù)請求并網(wǎng)光伏電站的當前發(fā)電功率和變壓器的剩余功率進行比較。

當cur_pi≤δpb時，中心控制裝置向請求并網(wǎng)光伏電站發(fā)送允許其以當前發(fā)電功率cur_pi并網(wǎng)的命令，然后跳轉(zhuǎn)至步驟f；

當cur_pi＞δpb≥min_pi時，中心控制裝置向請求并網(wǎng)光伏電站發(fā)送允許其以發(fā)電功率δpb并網(wǎng)的命令，然后跳轉(zhuǎn)至步驟f；

當時，然后跳轉(zhuǎn)至步驟d，進行已并網(wǎng)功率調(diào)節(jié)，以使請求并網(wǎng)光伏電站以發(fā)電功率min_pj并網(wǎng)；

當時，中心控制裝置向?qū)?yīng)的光伏采集/控制器發(fā)送拒絕并網(wǎng)的命令，然后跳轉(zhuǎn)至步驟f。即當所有已并網(wǎng)光伏電站以最小可調(diào)有功功率運行時，變壓器的剩余功率仍然大于請求并網(wǎng)光伏電站的最小可調(diào)有功功率，此時，變壓器的功率已經(jīng)不能再允許最小可調(diào)有功功率較大的光伏電站并網(wǎng)了。

上式中，min_pi表示第i個請求并網(wǎng)光伏電站的最小可調(diào)有功功率，min_pj表示第j個已并網(wǎng)光伏電站的最小可調(diào)有功功率，j＝1、2……m，m表示已并網(wǎng)光伏電站的數(shù)量。

d、將已并網(wǎng)光伏電站的當前發(fā)電功率向下調(diào)節(jié)，總調(diào)節(jié)量為pchange，pchange＝min_pi-δpb，按照公式(1)的等比分配原則計算每個已并網(wǎng)光伏電站的目標調(diào)節(jié)功率pjtarget，

pjtarget＝pj-pchange×kj(1)，

其中，pj表示第j個已并網(wǎng)光伏電站的當前發(fā)電功率，kj代表第j個已并網(wǎng)光伏電站的分配比例，j＝1、2……m；kj的計算方法為：

其中，pjchgmax表示第j個已并網(wǎng)光伏電站的最大剩余可調(diào)有功功率，pjchgmax＝pj-min_pj，pchgmax表示擬下調(diào)發(fā)電功率光伏發(fā)電站的最大剩余可調(diào)有功功率總量，pchgmax＝∑pjchgmax。

該步驟中根據(jù)已并網(wǎng)光伏電站最大剩余可調(diào)有功功率的比例，共同分配pchange，從而在整個區(qū)域中，盡可能保證各光伏電站投資收益比的最大化。

e、中心控制裝置向已并網(wǎng)光伏電站發(fā)送以pjtarget為當前發(fā)電功率的命令，并向請求并網(wǎng)光伏電站發(fā)送允許其以發(fā)電功率min_pi并網(wǎng)的命令。

f、結(jié)束。

本實施例的調(diào)整方法簡單，容易控制，可以避免分布式光伏電站同時并網(wǎng)對電網(wǎng)的沖擊以及超負荷并網(wǎng)的現(xiàn)象。

第2實施例

與第1實施例不同的是步驟d的調(diào)節(jié)步驟如下：

將已并網(wǎng)光伏電站的當前發(fā)電功率向下調(diào)節(jié)，總調(diào)節(jié)量為pchange，pchange＝min_pi-δpb，

d-1：將所有已并網(wǎng)的光伏電站加入擬下調(diào)發(fā)電功率的光伏發(fā)電站集合，集合中共有m個光伏電站，

d-2：按照以下公式計算各擬下調(diào)發(fā)電功率的光伏發(fā)電站的分配比例kj：

d-3：j＝1，

d-4：按照以下公式計算第j個擬下調(diào)發(fā)電功率光伏發(fā)電站的目標調(diào)節(jié)功率pjtarget，

pjtarget＝pj-pchange×kj(1)

如果pjtarget<min_pj，則pjtarget＝pj，m＝m-1，將該光伏電站從擬下調(diào)發(fā)電功率的光伏發(fā)電站集合中去除，轉(zhuǎn)步驟d-2；否則，進入步驟d-5，

d-5：j＝j(luò)+1，若j>m，跳轉(zhuǎn)至步驟e，否則，跳轉(zhuǎn)至步驟d-4。

即如果某個光伏電站按照pjtarget下調(diào)后，小于其最小可調(diào)有功功率min_pj，則不對該站進行調(diào)整。

第3實施例

與第1實施例不同的是步驟d的調(diào)節(jié)步驟如下：

將已并網(wǎng)光伏電站的當前發(fā)電功率向下調(diào)節(jié)，總調(diào)節(jié)量為pchange，pchange＝min_pi-δpb，

d-1：將所有已并網(wǎng)的光伏電站加入擬下調(diào)發(fā)電功率的光伏發(fā)電站集合，集合中共有m個光伏電站，

d-2：按照以下公式計算各擬下調(diào)發(fā)電功率的光伏發(fā)電站的分配比例kj：

d-3：j＝1，

d-6：按照以下公式計算第j個擬下調(diào)發(fā)電功率光伏發(fā)電站的目標調(diào)節(jié)功率pjtarget，pjtarget＝pj-pchange×kj

如果pjtarget<min_pj，則pjtarget＝min_pj，pchange＝pchange-(pj-min_pj)，m＝m-1，將該光伏電站從擬下調(diào)發(fā)電功率的光伏發(fā)電站集合中去除，轉(zhuǎn)步驟d-2；否則，進入步驟d-5，d-5：j＝j(luò)+1，若j>m，結(jié)束步驟d，否則，轉(zhuǎn)步驟d-6。

即如果某個光伏電站按照pjtarget下調(diào)后，小于其最小可調(diào)有功功率min_pj，將其當前發(fā)電功率調(diào)整為min_pj，然后將其余的光伏電站按等比原則進行分配。

第4實施例

與第1實施例不同的是，步驟d中還包括過死區(qū)的步驟。死區(qū)是指控制量(輸入量)在小范圍變化時，實際輸出量可能不變，這個范圍叫死區(qū)。過死區(qū)的目的是為了更容易計算目標功率。如果只進行等比例計算，得到的目標變化功率可能小于死區(qū)，而導(dǎo)致調(diào)節(jié)不成功。

d1、將已并網(wǎng)光伏電站按照剩余可調(diào)量的大小排序，生成逆變器隊列，j＝1、2、3……m，所述剩余可調(diào)量，既可以是每個已并網(wǎng)光伏電站的最大剩余可調(diào)有功功率，也可以是已并網(wǎng)光伏電站當前發(fā)電功率與其最大可調(diào)有功功率的比例，即將已并網(wǎng)光伏電站按照最大剩余可調(diào)有功功率pjchgmax的數(shù)值大小降序排列，或者將已并網(wǎng)光伏電站按照當前發(fā)電功率占最大可調(diào)有功功率的比例xj升序排列，

其中，

pjchgmax＝pj-min_pj。

d2、令j＝1，pchgmax＝0，ptarget＝pchange，其中pchgmax表示最大剩余可調(diào)有功功率總量。

d3、將ptarget與第j個光伏電站的設(shè)計死區(qū)pj死區(qū)進行比較，當ptarget＞pj死區(qū)時，跳轉(zhuǎn)至步驟d4，當ptarget≤pj死區(qū)時跳轉(zhuǎn)至步驟d6。

d4、按照公式(3)計算第j個已并網(wǎng)光伏電站逆變器過死區(qū)后的最大剩余可調(diào)有功功率pjchgmax，

pjchgmax＝pj-pj死區(qū)-min_pj(3)。

d5、按照公式(4)和(5)過死區(qū)處理后的ptarget值和pchgmax值，

ptarget＝ptarget-pj死區(qū)(4)

pchgmax＝pchgmax+pjchgmax(5)。

d6、將j+1，當j≤m時，跳轉(zhuǎn)至步驟d3，當j＞m時，跳轉(zhuǎn)至步驟d7，以上具體的流程圖參見圖2。

d7、j＝1，

d8、判斷第j個逆變器是否參與過死區(qū)處理，當參與過死區(qū)處理，按照公式(6)計算該已并網(wǎng)光伏電站的目標調(diào)節(jié)功率pjtarget，

d9、將j+1，

d10、判斷j是否大于m，當大于時，跳轉(zhuǎn)至步驟e，否則，跳轉(zhuǎn)至步驟d8。