一種光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型的光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，采用分層分區(qū)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將逆變器和相關(guān)設(shè)備分成若干個區(qū)域，每一區(qū)域內(nèi)的所有逆變器通過對應(yīng)的二級交換機(jī)連接相應(yīng)的二級控制器，二級控制器通過一級交換機(jī)連接至工作站和一級控制器。使得不同區(qū)域的逆變器可以同時接收指令，由此可以顯著縮短控制周期，提高控制效率，這在100MW及以上容量光伏電站項目應(yīng)用時，具有明顯優(yōu)勢。在光伏電站進(jìn)行擴(kuò)容升級時，可以劃分?jǐn)U容逆變器為1個或幾個區(qū)域，只需要增加相應(yīng)二級控制器即可實現(xiàn)，而不必更改甚至廢除之前的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備。本申請能夠方便進(jìn)行光伏電站擴(kuò)容升級，可有效縮減擴(kuò)容升級的時間和成本，極大提高工程進(jìn)度和工程質(zhì)量。
【專利說明】一種光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型的光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，屬于電力系統(tǒng)發(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，隨著光伏技術(shù)的發(fā)展和成熟，光伏電站得到大力推廣，并進(jìn)行了規(guī)?；慕ㄔO(shè)。建成的光伏電站需要并入電網(wǎng)，并進(jìn)行功率控制，以實現(xiàn)電能優(yōu)化和電力調(diào)度。功率控制子站需要把調(diào)度指令合理分配，并下發(fā)到每一臺逆變器，而光伏電站逆變器數(shù)量少則二三十臺，多則一兩百臺，與其它類型發(fā)電廠功率控制不同(指令只需下發(fā)到數(shù)臺發(fā)電機(jī))，指令下發(fā)需要太多時間，嚴(yán)重影響了調(diào)節(jié)性能，由此必需引入一種新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提出了一種新型的光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
[0004]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:
[0005]一種光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于:所述優(yōu)化控制系統(tǒng)采用分層分區(qū)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將逆變器和相關(guān)設(shè)備分成若干個區(qū)域，每一區(qū)域內(nèi)的所有逆變器通過對應(yīng)的二級交換機(jī)連接相應(yīng)的二級控制器，二級控制器通過一級交換機(jī)連接至工作站和一級控制器。
[0006]一種光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括工作站、一級控制器、一級交換機(jī)、多個二級控制器、每一個二級控制器對應(yīng)的二級交換機(jī)以及對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的逆變器等；其特征在于:
[0007]根據(jù)電氣回路連接情況選取連接于同一母線的若干逆變器和相關(guān)設(shè)備(如光伏組件、匯流箱、變壓器等)組成一個區(qū)域。根據(jù)光伏電站總?cè)萘亢湍妇€數(shù)量，形成多個不同的區(qū)域，每一區(qū)域內(nèi)的所有逆變器通過對應(yīng)的二級交換機(jī)連接相應(yīng)的二級控制器；
[0008]所述多個二級控制器通過一級交換機(jī)與一級控制器以及工作站相連；
[0009]所述一級控制器通過遠(yuǎn)動管理機(jī)、遠(yuǎn)動交換機(jī)、防火墻與調(diào)度相連；
[0010]每一個二級控制器負(fù)責(zé)對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的逆變器運行數(shù)據(jù)的采集，并將采集數(shù)據(jù)匯總處理后上傳至一級控制器；
[0011]每一個二級控制器接收一級控制器下發(fā)的控制指令，對對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的逆變器進(jìn)行統(tǒng)一控制；
[0012]所述一級控制器負(fù)責(zé)所有二級控制器運行數(shù)據(jù)的采集，并將采集數(shù)據(jù)匯總處理后上傳工作站和調(diào)度；
[0013]所述一級控制器接收工作站或調(diào)度下發(fā)的控制指令，對所有二級控制器進(jìn)行統(tǒng)一管理或控制；
[0014]所述工作站與一級控制器和二級控制器通過專用通訊協(xié)議ONet建立連接，采集逆變器、二級控制器和一級控制器的運行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分類、分界面實時顯示；
[0015]所述工作站能夠調(diào)閱一級控制器和二級控制器的運行參數(shù)，并進(jìn)行設(shè)置；
[0016]所述調(diào)度系統(tǒng)負(fù)責(zé)一級控制器運行數(shù)據(jù)的采集，也即整個光伏電站功率控制系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的采集；
[0017]所述調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)縣、地區(qū)或省電力系統(tǒng)運行情況發(fā)送調(diào)度指令給一級控制器，對整個光伏電站進(jìn)行功率控制。
[0018]本申請還進(jìn)一步優(yōu)選包括以下方案:
[0019]所述二級控制器實現(xiàn)本區(qū)域各逆變器運行數(shù)據(jù)的采集和處理、以及本區(qū)域運行數(shù)據(jù)的上傳；
[0020]每一個二級控制器負(fù)責(zé)接收一級控制器下發(fā)的目標(biāo)指令，并根據(jù)所采集的各逆變器實時數(shù)據(jù)、約束條件和控制策略，分配目標(biāo)指令到對應(yīng)區(qū)域內(nèi)各個逆變器。
[0021]每一個二級控制器所對應(yīng)區(qū)域內(nèi)所接入和控制的逆變器數(shù)目能夠通過配置自由設(shè)定；
[0022]對于其它已有的或者新建的多個光伏逆變器系統(tǒng)，可以按照一個區(qū)域接入，實現(xiàn)整個光伏電站的擴(kuò)容。
[0023]所述一級控制器采用AGC/AVC —體化裝置或AGC/AVC獨立裝置；
[0024]所述一級控制器實現(xiàn)所有二級控制器運行數(shù)據(jù)的采集和處理、以及光伏電站運行數(shù)據(jù)的上傳；
[0025]所述一級控制器負(fù)責(zé)接收調(diào)度下發(fā)的目標(biāo)指令，并根據(jù)所采集的二級控制器實時數(shù)據(jù)、約束條件和控制策略，分配目標(biāo)指令到對應(yīng)的二級控制器。
[0026]所述一級控制器接入和控制的二級控制器數(shù)目能夠通過配置自由設(shè)定；
[0027]對于其它已有的或者新建的多個光伏逆變器系統(tǒng)，可以直接接入一級控制器，實現(xiàn)整個光伏電站的擴(kuò)容。
[0028]所述一級控制器與各二級控制器之間的通信支持ModbusTcp、IEC104、CSC2000等規(guī)約，支持單播和組播的通訊模式；
[0029]所述一級控制器與各二級控制器之間采用專用通訊協(xié)議CNet組成控制網(wǎng)絡(luò)。
[0030]本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果:
[0031]所述的分層分區(qū)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得不同區(qū)域的逆變器可以同時接收指令(該指令由二級控制器下發(fā))，由此可以顯著縮短控制周期，提高控制效率，保證了功率優(yōu)化控制系統(tǒng)的性能。
[0032]如果采用了所述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，在光伏電站進(jìn)行擴(kuò)容升級時，可以劃分?jǐn)U容逆變器為I個或幾個區(qū)域，只需要增加相應(yīng)二級控制器即可實現(xiàn)，而不必更改甚至廢除之前的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備。在已有的非所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的光伏電站進(jìn)行擴(kuò)容升級時，引入所述的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，直接把原系統(tǒng)作為一個二級控制器或作為二級控制器下的一個特定區(qū)域接入即可，也不必更改甚至廢除之前的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備。所以說，該分層分區(qū)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，方便進(jìn)行光伏電站擴(kuò)容升級，可有效縮減擴(kuò)容升級的時間和成本，極大提高工程進(jìn)度和工程質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0034]以下就結(jié)合說明書附圖，來進(jìn)一步說明本發(fā)明的【具體實施方式】。為便于說明，假定需要實施該方案的項目為一容量為100MW的光伏電站，采用兩層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
[0035]本申請公開的一種光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，包括:工作站、一級控制器、一級交換機(jī)、多個二級控制器、每一個二級控制器對應(yīng)的二級交換機(jī)以及各區(qū)域內(nèi)的逆變器等；
[0036]選取連接于同一母線的若干逆變器和相關(guān)設(shè)備(如光伏組件、匯流箱、變壓器等)組成一個區(qū)域，同一母線上所連接設(shè)備可以分成多個區(qū)域。根據(jù)系統(tǒng)總?cè)萘亢湍妇€數(shù)量，可以形成多個不同的區(qū)域，本例以容量2(MW為一區(qū)域，則總共有5個區(qū)域。每一區(qū)域內(nèi)的所有逆變器通過二級交換機(jī)連接對應(yīng)的二級控制器，則共有5臺二級控制器。這5臺二級控制器通過一級交換機(jī)與一級控制器以及工作站相連。一級控制器通過遠(yuǎn)動管理機(jī)、遠(yuǎn)動交換機(jī)、防火墻等與調(diào)度相連。
[0037]每一個二級控制器負(fù)責(zé)對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的逆變器運行數(shù)據(jù)的采集，并將采集數(shù)據(jù)匯總處理后(如PNnow、PNmax、PNmin等)上傳至工作站和一級控制器；每一個二級控制器接收工作站或一級控制器下發(fā)的控制指令(如PNcmd)，對對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的逆變器進(jìn)行統(tǒng)一控制。
[0038]一級控制器負(fù)責(zé)所有5臺二級控制器運行數(shù)據(jù)的采集(如PNnow、PNmax> PNmin等)，并將采集數(shù)據(jù)匯總處理后(如Pnow、Pmax, Pmin等)上傳工作站和調(diào)度；一級控制器接收工作站或調(diào)度下發(fā)的控制指令(如Pcmd)，對所有5臺二級控制器進(jìn)行統(tǒng)一管理或控制。
[0039]對于分層結(jié)構(gòu)中的每一臺控制器，其向上層和向下層的接口采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，即向上層實時更新其運行數(shù)據(jù)，如:Pnow、Pmax、Pmin等；同時接收上層下發(fā)的目標(biāo)指令Pcmd ；其中，Pnow> Pmax和Pmin是由其下層控制器或設(shè)備信息統(tǒng)計而來，如:
[0040]Pnow = Plnow+P2now+......+PNnow;
[0041]Pmax = Plmax+P2max+......+PNmax ；
[0042]Pmin = Plmin+P2min+......+PNmin ；
[0043]式中Pnow為當(dāng)前控制器采集的總有功功率，Pmax為當(dāng)前控制器可控的最大有功功率，Pmin為當(dāng)前控制器可控的最小有功功率，PNnow為下級控制器采集的總有功功率，PNmax為下級控制器可控的最大有功功率，PNmin為下級控制器可控的最小有功功率，I?N為當(dāng)前控制器接入的下層控制器的編號；
[0044]控制器綜合采集到的運行數(shù)據(jù)和目標(biāo)指令，按照既定策略進(jìn)行分配，并把分配后的目標(biāo)指令PNcmd下發(fā)到下層控制器；對于指令的分配策略可有多種，以下用等比例的策略說明。首先，計算目標(biāo)指令的調(diào)節(jié)比例K，
[0045]K = Pcmd/ (Pmax - Pmin)；
[0046]其次，計算其下層控制器的目標(biāo)指令PNcmd，
[0047]PNcmd = K* (PNmax - PNmin)；
[0048]其中，N為當(dāng)前控制器接入的下層控制器的編號，依次為1、2、3……；
[0049]通過以上的計算，得到相應(yīng)的運行數(shù)據(jù)和目標(biāo)指令。對于最高層即得到全站的運行數(shù)據(jù)，對于最底層則得到所有逆變器的目標(biāo)指令。
[0050]這種分層分區(qū)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得不同區(qū)域的逆變器可以同時接收指令，對于本例，有5條總線上逆變器可以同時接收并執(zhí)行指令，數(shù)據(jù)傳送時間縮短了大約五分之四，由此可以顯著縮短控制周期，提高控制效率，保證了功率優(yōu)化控制系統(tǒng)的性能。
[0051]對于已有光伏電站，在進(jìn)行擴(kuò)容升級時，這種結(jié)構(gòu)也有著先天的優(yōu)勢，假定在本例中，需要二期擴(kuò)容20MW，則可以劃分所有擴(kuò)容逆變器為I個區(qū)域，只需要增加一臺二級控制器即可實現(xiàn)，或者直接把原有系統(tǒng)作為一個二級控制器或作為二級控制器下的一個特定區(qū)域接入即可，而不必更改甚至廢除之前的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和設(shè)備。所以說，該分層分區(qū)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，方便進(jìn)行光伏電站擴(kuò)容升級，可有效縮減擴(kuò)容升級的時間和成本，極大提高工程進(jìn)度和工程質(zhì)量。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于:所述優(yōu)化控制系統(tǒng)采用分層分區(qū)域的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將逆變器和相關(guān)設(shè)備分成若干個區(qū)域，每一區(qū)域內(nèi)的所有逆變器通過對應(yīng)的二級交換機(jī)連接相應(yīng)的二級控制器，二級控制器通過一級交換機(jī)連接至工作站和一級控制器。
2.—種光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括工作站、一級控制器、一級交換機(jī)、多個二級控制器、每一個二級控制器對應(yīng)的二級交換機(jī)以及對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的逆變器等；其特征在于: 根據(jù)電氣回路連接情況選取連接于同一母線的若干逆變器和相關(guān)設(shè)備組成一個區(qū)域，根據(jù)光伏電站總?cè)萘亢湍妇€數(shù)量，形成多個不同的區(qū)域，每一區(qū)域內(nèi)的所有逆變器通過對應(yīng)的二級交換機(jī)連接相應(yīng)的二級控制器； 所述多個二級控制器通過一級交換機(jī)與一級控制器以及工作站相連； 所述一級控制器通過遠(yuǎn)動管理機(jī)、遠(yuǎn)動交換機(jī)、防火墻與調(diào)度相連；每一個二級控制器負(fù)責(zé)對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的逆變器運行數(shù)據(jù)的采集，并將采集數(shù)據(jù)匯總處理后上傳至一級控制器； 每一個二級控制器接收一級控制器下發(fā)的控制指令，對對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的逆變器進(jìn)行統(tǒng)一控制； 所述一級控制器負(fù)責(zé)所有二級控制器運行數(shù)據(jù)的采集，并將采集數(shù)據(jù)匯總處理后上傳工作站和調(diào)度； 所述一級控制器接收工作站或調(diào)度下發(fā)的控制指令，對所有二級控制器進(jìn)行統(tǒng)一管理或控制； 所述工作站與一級控制器和二級控制器通過專用通訊協(xié)議ONet建立連接，采集逆變器、二級控制器和一級控制器的運行數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分類、分界面實時顯示； 所述工作站能夠調(diào)閱一級控制器和二級控制器的運行參數(shù)，并進(jìn)行設(shè)置； 所述調(diào)度系統(tǒng)負(fù)責(zé)一級控制器運行數(shù)據(jù)的采集，也即整個光伏電站功率控制系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的采集； 所述調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)縣、地區(qū)或省電力系統(tǒng)運行情況發(fā)送調(diào)度指令給一級控制器，對整個光伏電站進(jìn)行功率控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述二級控制器實現(xiàn)本區(qū)域各逆變器運行數(shù)據(jù)的采集和處理、以及本區(qū)域運行數(shù)據(jù)的上傳； 每一個二級控制器負(fù)責(zé)接收一級控制器下發(fā)的目標(biāo)指令，并根據(jù)所采集的各逆變器實時數(shù)據(jù)、約束條件和控制策略，分配目標(biāo)指令到對應(yīng)區(qū)域內(nèi)各個逆變器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于: 每一個二級控制器所對應(yīng)區(qū)域內(nèi)所接入和控制的逆變器數(shù)目能夠通過配置自由設(shè)定; 對于其它已有的或者新建的多個光伏逆變器系統(tǒng)，可以按照一個區(qū)域接入，實現(xiàn)整個光伏電站的擴(kuò)容。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述一級控制器采用AGC/AVC —體化裝置或AGC/AVC獨立裝置； 所述一級控制器實現(xiàn)所有二級控制器運行數(shù)據(jù)的采集和處理、以及光伏電站運行數(shù)據(jù)的上傳； 所述一級控制器負(fù)責(zé)接收調(diào)度下發(fā)的目標(biāo)指令，并根據(jù)所采集的二級控制器實時數(shù)據(jù)、約束條件和控制策略，分配目標(biāo)指令到對應(yīng)的二級控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述一級控制器接入和控制的二級控制器數(shù)目能夠通過配置自由設(shè)定； 對于其它已有的或者新建的多個光伏逆變器系統(tǒng)，可以直接接入一級控制器，實現(xiàn)整個光伏電站的擴(kuò)容。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光伏功率優(yōu)化控制系統(tǒng)，其特征在于: 所述一級控制器與各二級控制器之間的通信支持ModbusTcp、IEC104、CSC2000等規(guī)約，支持單播和組播的通訊模式； 所述一級控制器與各二級控制器之間采用專用通訊協(xié)議CNet組成控制網(wǎng)絡(luò)。
【文檔編號】H02J3/38GK104505856SQ201410784866
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月17日
【發(fā)明者】楊新超, 丁文泳, 任小勇, 連倩, 錢華東, 張云帆, 肖美茹 申請人:北京四方繼保自動化股份有限公司