本發(fā)明屬于水光微網(wǎng)調(diào)控領(lǐng)域，特別是涉及一種離網(wǎng)下基于光伏減載運(yùn)行的水光微網(wǎng)調(diào)控方法。

背景技術(shù)：

1、我國東南和西南山區(qū)水電資源豐富，小水電發(fā)展前景廣闊。雙碳目標(biāo)下，分布式光伏發(fā)展迅猛，越來越多的光伏、水電等分布式電源通過遠(yuǎn)距離輸電線路并入電網(wǎng)。同時，山區(qū)電網(wǎng)由于地理位置偏遠(yuǎn)、地形復(fù)雜，常常因為供電線路長、供電半徑大，導(dǎo)致供電可靠性相對較差，當(dāng)上級電網(wǎng)故障失電情況下，依靠本地充足的光伏與水電資源組建微網(wǎng)系統(tǒng)是山區(qū)居民供電可靠性的有效保障。

2、離網(wǎng)運(yùn)行時，由于小水電站的調(diào)頻能力較差，僅依靠小水電進(jìn)行調(diào)節(jié)較難保障微網(wǎng)系統(tǒng)頻率在正常范圍內(nèi)波動。針對頻率穩(wěn)定問題，現(xiàn)有學(xué)者主要通過增加儲能以保障微網(wǎng)系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性。

3、并網(wǎng)運(yùn)行時，隨著光伏的大容量并網(wǎng)，有學(xué)者提出將光伏減載運(yùn)行，預(yù)留部分有功功率進(jìn)行調(diào)頻，實現(xiàn)對系統(tǒng)頻率變化的有功支撐。

4、現(xiàn)有技術(shù)中，離網(wǎng)運(yùn)行時，由于小水電站的調(diào)頻能力較差，僅依靠小水電進(jìn)行調(diào)節(jié)較難保障微網(wǎng)系統(tǒng)頻率在正常范圍內(nèi)波動。針對頻率穩(wěn)定問題，現(xiàn)有學(xué)者主要通過增加儲能以保障微網(wǎng)系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性。但工程應(yīng)用中通常將儲能電站設(shè)置的容量較大，當(dāng)并網(wǎng)運(yùn)行時，儲能經(jīng)常處于空置狀態(tài)，投資增加的同時也造成一定的資源浪費(fèi)。

5、并網(wǎng)運(yùn)行下，隨著光伏的大容量并網(wǎng)，有學(xué)者提出將光伏減載運(yùn)行，預(yù)留部分有功功率參與系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)頻，實現(xiàn)對系統(tǒng)頻率變化的有功支撐。韓平平等學(xué)者提出通過設(shè)置主從光伏陣列的方式獲得當(dāng)前最大功率運(yùn)行點(diǎn)，進(jìn)而實現(xiàn)減載控制(基于減載控制的光伏電站主動頻率響應(yīng)方法)，但其研究主要針對并網(wǎng)情況，沒有考慮離網(wǎng)下與其他分布式電源之間的協(xié)調(diào)配合問題。李華溢等學(xué)者設(shè)計了基于離線擬合的光伏減載跟蹤方法(獨(dú)立微電網(wǎng)光伏減載虛擬同步發(fā)電機(jī)控制研究)。選取不同輻照度下光伏減載曲線的坡度突變數(shù)據(jù)點(diǎn)作為分段點(diǎn),利用測量數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合,得到擬合參數(shù),建立光伏減載功率四段線性函數(shù)。該方法能較好的趨近光伏功率電壓曲線，但是四段線性函數(shù)數(shù)據(jù)量較大，不同光照強(qiáng)度下重新擬和數(shù)據(jù)需要采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)較多，耗時較長，不適合僅依靠光伏進(jìn)行調(diào)頻的離網(wǎng)運(yùn)行場合。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對以上問題，本發(fā)明提出一種離網(wǎng)下基于光伏減載運(yùn)行的水光微網(wǎng)調(diào)控方法，通過離線擬合+在線更新參數(shù)的方法建立光伏的功率-電壓曲線，依據(jù)功率-電壓曲線實現(xiàn)快速頻率響應(yīng)；利用光伏的備用容量替代儲能的調(diào)節(jié)作用，保障微網(wǎng)系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的同時降低微網(wǎng)系統(tǒng)的投資。

2、本發(fā)明至少通過如下技術(shù)方案之一實現(xiàn)。

3、一種離網(wǎng)下基于光伏減載運(yùn)行的水光微網(wǎng)調(diào)控方法包括以下步驟：

4、步驟1、在微網(wǎng)系統(tǒng)離網(wǎng)運(yùn)行前，對微網(wǎng)內(nèi)的光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行不同光照強(qiáng)度下的最大功率追蹤測試，記錄不同光照強(qiáng)度下的最大功率點(diǎn)電壓-功率值，建立線性函數(shù)描述光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率-電壓曲線；

5、步驟2、測量當(dāng)前光伏發(fā)電系統(tǒng)工作環(huán)境下的光照強(qiáng)度，根據(jù)步驟1的數(shù)據(jù)，光伏控制器設(shè)置光伏發(fā)電單元減載運(yùn)行；微網(wǎng)控制器根據(jù)當(dāng)前測量的本地負(fù)荷量與光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率設(shè)置小水電站恒功率發(fā)電；

6、步驟3、測量微網(wǎng)系統(tǒng)頻率，對當(dāng)前微網(wǎng)系統(tǒng)頻率與頻率變化率進(jìn)行判斷，調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)和小水電站的發(fā)電量；

7、步驟4、測量光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電壓upv與功率ppv，對(dppv/dupv)進(jìn)行判斷，以調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)與小水電站發(fā)電量，根據(jù)實時數(shù)據(jù)更新步驟1中的最大功率點(diǎn)電壓與功率值。

8、進(jìn)一步地，步驟1中，測試基于光伏組件的出廠技術(shù)參數(shù)，并模擬各種光照強(qiáng)度，測試過程中，將詳細(xì)記錄并儲存不同光照強(qiáng)度下的最大功率點(diǎn)電壓與功率值，形成數(shù)據(jù)表格，表格存儲在光伏控制器中，以便控制程序讀取和寫入。

9、進(jìn)一步地，步驟1中，當(dāng)電壓在[0-umi]范圍內(nèi)，將功率-電壓曲線擬合為過原點(diǎn)的直線，斜率為ii，功率-電壓曲線表示為：

10、ppvi＝ii·upvi

11、

12、其中ppvi是光照強(qiáng)度i下的光伏輸出功率擬合值；upvi是光照強(qiáng)度i下的光伏輸出電壓擬合值；umi是光照強(qiáng)度i下的光伏輸出最大功率點(diǎn)電壓實際值；pmi是光照強(qiáng)度i下的光伏輸出的最大功率實際值；krel為斜率修正系數(shù)；

13、當(dāng)電壓越過umi后，功率-電壓曲線呈下降趨勢，并且下降幅度較大，較小的電壓變化將導(dǎo)致較大的功率波動，將控制光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸出電壓小于最大功率點(diǎn)電壓值umi。

14、進(jìn)一步地，步驟2中，微網(wǎng)控制器設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng)按照當(dāng)前光照強(qiáng)度下的0.45umi電壓減載運(yùn)行，umi是光照強(qiáng)度i下的光伏輸出最大功率點(diǎn)電壓實際值。

15、進(jìn)一步地，小水電站發(fā)電量參考值phdref為：

16、phdref＝pload-ppvi

17、其中，pload為當(dāng)前測量的本地負(fù)荷量，ppvi是光照強(qiáng)度i下的光伏輸出功率擬合值。

18、進(jìn)一步地，步驟3中，對當(dāng)前微網(wǎng)系統(tǒng)頻率f與頻率變化率df/dt進(jìn)行判斷，調(diào)整光伏發(fā)電系統(tǒng)與小水電站發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量，具體包括：

19、當(dāng)49.8≤f≤50.2，維持當(dāng)前光伏發(fā)電系統(tǒng)與小水電站發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)；

20、當(dāng)f>50.2時，對df/dt進(jìn)行判斷：

21、當(dāng)df/dt≥0時，調(diào)節(jié)光伏發(fā)電系統(tǒng)以計算的最大電壓差δu1減載運(yùn)行，即光伏發(fā)電系統(tǒng)的參考電壓upvref＝upv-δu1；當(dāng)減載后計算的upvref<0時，調(diào)整小水電站發(fā)電系統(tǒng)減少發(fā)電量；

22、當(dāng)df/dt<0時，光伏發(fā)電系統(tǒng)以恒定電壓差δu2減載運(yùn)行，即光伏發(fā)電系統(tǒng)的參考電壓upvref＝upv-δu2；

23、當(dāng)f<49.8時，對df/dt進(jìn)行判斷：

24、當(dāng)df/dt≤0時，光伏發(fā)電系統(tǒng)以計算的最大電壓差δu1增載運(yùn)行，即光伏發(fā)電系統(tǒng)的參考電壓upvref＝upv-δu1；

25、當(dāng)(dppv/dupv)＝0時，此時測量的ppv為當(dāng)前工況下的光伏發(fā)電單元的最大功率，測量的upv為光伏發(fā)電單元的最大功率點(diǎn)電壓值，用當(dāng)前光照強(qiáng)度的最大功率點(diǎn)電壓值和功率值更新數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)，同時為使光伏發(fā)電單元始終運(yùn)行于最大功率點(diǎn)左側(cè)，調(diào)整小水電站發(fā)電系統(tǒng)增加發(fā)電量；

26、當(dāng)df/dt>0時，光伏發(fā)電系統(tǒng)以恒定電壓差δu2增載運(yùn)行，即光伏發(fā)電系統(tǒng)的參考電壓upvref＝upv-δu2；

27、其中ppv為當(dāng)前工況下測量的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率實際值，upv為當(dāng)前工況下測量的光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出電壓實際值。

28、進(jìn)一步地，最大電壓差δu1為：

29、

30、式中，phd為當(dāng)前測量的小水電站發(fā)電量，ii為功率-電壓曲線的斜率，pload為當(dāng)前測量的本地負(fù)荷量。

31、進(jìn)一步地，恒定電壓差δu2為：

32、

33、式中，kj為正整數(shù)。

34、進(jìn)一步地，所述調(diào)整小水電站發(fā)電量增加發(fā)電量或減少發(fā)電量phdref為：

35、phdref＝pload-0.45*pmi

36、式中，pload為當(dāng)前測量的本地負(fù)荷量；pmi是光照強(qiáng)度i下的光伏輸出的最大功率實際值；

37、同步地設(shè)置光伏發(fā)電系統(tǒng)的參考電壓為：upvref＝0.45*umi，umi是光照強(qiáng)度i下的光伏輸出最大功率點(diǎn)電壓實際值。

38、1進(jìn)一步地，當(dāng)(dppv/dupv)＝0時，更新當(dāng)前工況下的最大功率點(diǎn)電壓值和功率值；

39、根據(jù)光伏發(fā)電單元的功率電壓曲線，當(dāng)(dppv/dupv)＝0時，此時測量的ppv為當(dāng)前工況下的光伏發(fā)電單元的最大功率，測量的upv為光伏發(fā)電單元的最大功率點(diǎn)電壓值，用當(dāng)前光照強(qiáng)度的最大功率點(diǎn)電壓值和功率值更新數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)。

40、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

41、1.本發(fā)明通過離線擬合+在線更新參數(shù)的方法建立光伏的功率-電壓曲線，依據(jù)功率-電壓曲線實現(xiàn)快速頻率響應(yīng)；能減少山區(qū)微網(wǎng)系統(tǒng)儲能的投資，利用光伏的可調(diào)容量參與系統(tǒng)頻率穩(wěn)定控制。

42、2.在低于最大功率點(diǎn)下，光伏有一定的可調(diào)容量；同時相比傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組，光伏具有快速的調(diào)節(jié)能力，本發(fā)明充分利用了光伏的兩個特點(diǎn)，在無儲能的情況下實現(xiàn)微網(wǎng)的有效調(diào)節(jié)。