基于状态评估的光伏电站AGC调节能力计算方法.pdf

RURAL ELECTRIFICATION基于状态评估的光伏电站 AGC 调节能力计算方法郑建*，赖欢欢，孙景钌，谢志云，陈晓雷，郑伟，陈梦翔（国网浙江省电力有限公司温州供电公司，浙江 温州 325000）摘要：目前对于光伏电站AGC 调节能力计算，普遍采用基于逆变器样板机的方法进行计算，而没有考虑逆变器实际运行状况。针对现有技术领域和体系的不足，文章提出了一种基于状态评估的光伏电站 AGC调节能力计算方法，通过汇聚场站内逆变器、预测系统、实时气象等数据，基于大数据综合分析，获取光伏场站内各逆变器的实时运行状态。基于实时运行状态及预设规则筛选可纳入 AGC 调节能力计算的逆变器，根据筛选结果计算并校核光伏电站的 AGC 调节能力。本文所提算法计算出的 AGC 调节能力值可不受光伏场站的不同机组发电能力不同的影响、不受各逆变器运行状态差异的影响，为电网运行调度部门提供光伏电站 AGC 调节能力精准数据，大大提高电网对于新能源的感知力和消纳能力。关键词：AGC；调节能力；状态评估；逆变器；大数据；运行状态中图分类号：TM715CalculationMethodofAGCRegulatingAbilityofPhotovoltaicPowerStationBasedonStateAssessmentZHENGJian*,LAIHuanhuan,SUNJingliao,XIEZhiyun,CHENXiaolei,ZHENGWei,CHENMengxiang(StateGridZhejiangElectricPowerCo.,Ltd.WenzhouPowerSupplyCompany,ZhejiangWenzhou325000,China)Abstract:Atpresent,forthecalculationofAGCregulatingabilityofphotovoltaicpowerstations,themethodbasedontheinvertermodelmachineisgenerallyadopted,withoutconsideringtheactualoperationstatusoftheinverter.Inviewoftheshortcomingsoftheexistingtechnicalfieldsandsystems,thispaperproposesamethodforcalculatingtheAGCregulatingabilityofphotovoltaicpowerstationsbasedonstateassessment.Bycollectingthedataoftheinverter,predictionsystem,real-timeweatherandotherdatainthestation,andbasedonthecomprehensiveanalysisofbigdata,thereal-timeoperationstatusofeachinverterinthephotovoltaicstationisobtained.Basedonthereal-timeoperationstatusandpresetrules,selecttheinverterthatcanbeincludedintheAGCregulatingabilitycalculation,andcalculateandchecktheAGCregulatingabilityofthephotovoltaicpowerstationaccordingtothescreeningresults.TheAGCregulating ability value calculated by the algorithm proposed in this paper can not be affected by the differentgenerationcapacityofdifferentunitsinthephotovoltaicstationandthedifferentoperationstatusofeachinverter.ItprovidesthegridoperationanddispatchingdepartmentwithaccuratedataoftheAGCregulatingabilityofthephoto-voltaicstation,greatlyimprovingthegridsperceptionandabsorptioncapacityofnewenergy.Keywords:automaticgenerationcontrol;regulatingability;stateassessment;inverter;bigdata;operationstatus0引言当前对于光伏电站的 AGC（automaticgener-ationcontrol，自动发电控制）调节能力计算，普遍是采用光伏逆变器样板机的方法进行粗略计算1，即通过选取样板机计算得到有功可调上限，而没有考虑逆变器的实际工作状况。同时由于光伏电站逆变器数量众多，型号多样，如果仅仅采用选取逆变器样板机的方法，无法实现对光伏电站 AGC 调节能力的精确计算2，从而无法精确评估光伏电站的AGC 调节能力，不利于电网安全的稳定运行。本文提出一种基于状态评估的光伏电站 AGC 调节能力计算方法，为电网运行调度部门提供光伏电站AGC 调节能力精准数据，可大大提高电网对于新能源的感知力和消纳能力。1基本原理光伏 AGC 是光伏有功功率自动调节系统，调节方法为将当前光伏电站所发的有功功率与调度下发的有功目标值进行比较3，如果电站所发有功功率和目标值的差距不在规定范围内，AGC 将自动调收稿日期：20230816清洁能源|Clean EnergyDOI:10.13882/ki.ncdqh.2023.10.01868 2023 年第 10 期 总第 437 期RURAL ELECTRIFICATION节逆变器的有功功率限值，实时将光伏电站当前发出的有功值调整到目标值附近4。因此在 AGC 调节期间，须要对逆变器的有功可调上限进行计算，有功可调上限直接关系到一次调频指令的准确性5，进而关系到光伏电站 AGC 调节能力及光伏电站的发电能力。针对现有技术领域和体系的不足，本文通过状态评估与数据分析计算，综合评判光伏电站的AGC 调节能力，区分由于系统原因受限（如受电力系统用电负荷及调峰能力、网架约束、输出线路故障等）6和特殊原因受限（自然因素、AGC 调节、检修状态等）7下的光伏电站实际 AGC 调节能力，为光伏电站参与全网调节提供更准确的数据。2算法流程2.1基于逆变器样板机的 AGC 调节能力计算方法PmaxPtN设为光伏电站有功可调上限，为逆变器样板机瞬时有功，为光伏电站逆变器总数。根据传统基于逆变器样板机的 AGC 调节能力计算方法，光伏电站有功可调上限可按下式计算8：Pmax=PtN（1）根据传统基于逆变器样板机的 AGC 调节能力计算方法计算光伏电站有功可调上限的流程图如图 1 所示。开始对机组发电能力进行计算选取样板逆变器根据样板机瞬时有功计算机组总有功可调上限机组瞬时有功结束图 1基于逆变器样板机的 AGC 调节能力计算方法流程图然而每一个光伏阵列的实际发电能力受逆变器运行状态、地理位置、辐照强度等影响9，各个方阵的实际发电能力存在差异，采用传统基于逆变器样板机的 AGC 调节能力计算方法计算得到的有功可调上限与实际可能产生较大误差。2.2基于状态评估的 AGC 调节能力计算方法本文针对现有技术领域和体系的不足，提出了一种基于状态评估的光伏电站 AGC 调节能力计算方法，在不影响场站系统运行的情况下，对场站的AGC 调节能力进行实时校核。本文所提基于状态评估的 AGC 调节能力计算方法流程图如图 2 所示。获取光伏电站内各逆变器的实时运行状态，将逆变器的运行状态分为自由发电状态、计划检修状态、非计划停运状态、待机状态和通信中断状态10。将处于自由发电状态的逆变器直接纳入 AGC调节能力计算范围。对处于待机状态下的逆变器，根据逆变器直流电压数据、辐照度、电网电压数据、组串线缆绝缘阻抗值数据确定待机原因11：如果当前辐照度小于预设辐照度，将导致逆变器没有足够的能力并网发电12，进而导致逆变器直流侧电压小于最低启动电压。若直流侧电流过小，近似于 0A，并持续几 min 后，逆变器将从运行状态转为待机状态，随后停止作业13。将处于待机状态的逆变器直流电压与最低启动电压进行比较，若小于最低启动电压，同时当前辐照度小于预设辐照度，则确定待机原因为光照原因。对由于光照原因进入待机状态的逆变器，纳入实时监测队列，通过综合分析实时气象信息以及实时扫描其运行状态与电流、电压信息，一旦其直流电压在运行电压范围之内，逆变器从待机状态转为运行状态，同时将其纳入 AGC 调节能力计算范围。将电网电压与标准电压阈值进行比较，若当前电网电压超过标准电压阈值范围，则确定待机原因为电网电压异常14。对由于电网电压异常进入待机状态的逆变器，与实时采集的电网电压进行再次对比以确定是否存在采样异常，若存在采样异常，则放弃纳入 AGC 调节能力计算；若不存在采样异常，则实时监控电网电压，当电网电压进入正常阈值范围时，将对应的逆变器纳入 AGC 调节能力计算范围。将组串线缆绝缘阻抗值与预设阻抗值进行比较，若低于所述预设阻抗值，则确定待机原因为组串线缆绝缘阻抗值低15。对由于组串线缆绝缘阻抗值低Clean Energy|清洁能源2023 年第 10 期 总第 437 期 69RURAL ELECTRIFICATION进入待机状态的逆变器，放弃纳入 AGC 调节能力计算范围。对处于非计划停运状态下的逆变器，判断其故障状态，若故障状态为不可恢复，则放弃纳入AGC 调节能力计算范围。对处于通信中断状态下的逆变器，获取该逆变器的实时与历史故障信息、历史运行时间、通信中断次数与时间、发电单元累计发电量等历史数据。根据历史数据确定逆变器的健康度，健康度划分标准如表 1 所示。预设健康度为 7，健康度大于 7 的逆变器纳入AGC 调节能力计算范围。对处于计划检修状态下的逆变器，不纳入AGC 调节能力计算范围。AGC 调节能力校核程序启动是否启动成功？获取各逆变器发电单元实时运行状态处于计划检修状态？一次校核结果输出气象信息NCS 信息方阵信息是否不纳入 AGC 调节能力计算是处于待机状态？否纳入实时监测队列，当其直流电压进入运行电压范围之内时，将其纳入 AGC 调节能力计算范围。直流电压小于最低启动电压且辐照度小于预设辐照度？电网电压不在标准电压阈值范围？是否采样异常？是否实时监控电网电压，当电网电压进入正常阈值范围时，将对应的逆变器纳入 AGC 调节能力计算范围。是是否是否待机原因为组串线缆绝缘阻抗值低处于非计划停运状态？故障不可恢复？否是是转入计划检修状态处于通讯中断状态？健康度大于 7？否是纳入 AGC 调节能力计算否是否否图 2基于状态评估的 AGC 调节能力计算方法流程图郑建等：基于状态评估的光伏电站 AGC 调节能力计算方法70 2023 年第 10 期 总第 437 期RURAL ELECTRIFICATION3结束语本文提出了一种基于状态评估的光伏电站AGC 调节能力计算方法，针对现有技术领域和体系的不足，通过对光伏场站进行数据汇聚，利用大数据技术，获取光伏场站内各逆变器的实时运行状态，基于实时运行状态及预设规则筛选可纳入 AGC 调节能力计算的逆变器，根据筛选结果计算并校核光伏电站的 AGC 调节能力。本文所提算法计算出的AGC 调节能力值可不受光伏场站的不同机组发电能力不同的影响、不受各逆变器运行状态差异的影响，计算结果准确度更高。参考文献孙铭徽.光伏电站孤岛检测技术研究D.杭州：浙江大学，2021.1赵涛.基于级联H桥拓扑的光伏并网逆变器及其应用中的关键技术研究D.合肥：合肥工业大学，2020.2李嘉文，余涛，张孝顺，等.基于改进深度确定性梯度算法的AGC发电功率指令分配方法J.中国电机工程学报，2021,41(21)：71987212.3黄伟，李忠安，冯传水，等.虚拟光伏逆变器的设计和实现J.电工技术，2020(5)：3840.4柯德平，冯帅帅，刘福锁，等.新能源发电调控参与的送端电网直流闭锁紧急频率控制策略快速优化J.电工技术学报，2022,37(5)：12041218.5张红丽，刘福锁，李威，等.基于机组电压支撑效果的直流近区火电最小开机方法J.电力系统保护与控制，2020,48(23)：141147.6胡林，申建建，唐海.考虑复杂约束的水电站AGC控制策略J.中国电机工程学报，2017,37(19)：56435654,5841.7王婷婷，王玥，于红丽，等.含高比例新能源的新型配电8系统韧性资源调度J.可再生能源，2022,40(9)：12491256.袁晓玲，施俊华，徐杰彦.计及天气类型指数的光伏发电短期出力预测J.中国电机工程学报，2013,33(34)：5764+12.9崔荣靖，李盛伟，李晓辉，等.光伏并网逆变器检测技术初探J.电力系统及其自动化学报，2013,25(4)：103107+132.10李令飞.光伏并网逆变器自动测试平台设计D.苏州：苏州大学，2018.11孟祥剑.基于数据驱动的光伏发电系统最大功率跟踪及功率预测方法D.济南：山东大学，2021.12黄辉.光伏微电网三端协同控制系统研究D.沈阳：东北大学，2015.13孟凡成，郭琦，康宏伟，等.计及集中式和分布式新能源的电力系统连锁故障模拟J.高电压技术，2022,48(1)：189201.14聂明.光伏发电中组串式逆变器汇流方案的讨论J.电气时代，2018(12)：3031.15作者简介郑建（1996），男，硕士，助理工程师，研究方向为新能源发电技术。赖欢欢（1985），女，硕士，高级工程师，主要从事智能电网调度自动化技术方面的研究工作。（责任编辑：张峰亮）资讯福建北电南送特高压线路工程全线贯通2023 年 9 月 13 日，福州厦门 1000kV 特高压交流输变电工程线路工程（以下简称福建北电南送工程）最后一相导线成功牵引到位，标志着该工程全线贯通，为工程年底前如期投运奠定了基础。福建北电南送工程新建双回 1000kV 线路 2238km，新建杆塔 832 基，途经福州、泉州、漳州 3 市，沿途地形大多为山地、丘陵，工程建设总体难度较大。该工程投运后，将有力提高福建“北电南送”能力，保障福建北部清洁电源外送和福建南部负荷中心受电，支撑闽粤联网工程稳定发挥作用。同时，工程投运后可以进一步完善福建电网主网架结构和华东特高压交流主网架布局，解决福建中西部现有网架薄弱问题，提升华东电网向福建电网送电能力，并为未来华东区域资源优化配置奠定网架基础。信息来源：国家电网有限公司特高压事业部表 1逆变器健康度划分标准中断次数健康度0-1102-495-788-11712-15616-20521-25426-30331-352351Clean Energy|清洁能源2023 年第 10 期 总第 437 期 71