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）

0 引言

当前对于光伏电站的AGC（automatic generation control，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

设Pmax为光伏电站有功可调上限，Pt为逆变器样板机瞬时有功，N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]：

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。

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。

图2 基于状态评估的AGC调节能力计算方法流程图

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0 A，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。

表1 逆变器健康度划分标准

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。

3 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。