光伏電站有功功率控制相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究

閆晶 姜紀(jì)良 徐文倩

摘 要：光伏電站有功功率控制應(yīng)當(dāng)保證其可靠性與可控性，為此本文對(duì)光伏電站有功功率控制的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行闡述，分析了以MAS為基礎(chǔ)的光伏電站有功功率控制系統(tǒng)的組織架構(gòu)，進(jìn)而探討以混合式結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的MAS兩級(jí)功率控制，通過(guò)混合式結(jié)構(gòu)與令牌環(huán)網(wǎng)的應(yīng)用來(lái)提高兩級(jí)功率控制的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：光伏電站；有功功率控制；MAS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.161

1 以MAS為基礎(chǔ)的光伏電站有功功率控制系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 光伏電站物理模型

光伏電站通過(guò)封裝太陽(yáng)能電池板來(lái)構(gòu)成光伏陣列，并搭配以直流匯流箱、配電柜、逆電器等設(shè)備。不同的電站其系統(tǒng)電壓會(huì)存在差異，光伏電站內(nèi)的電壓等級(jí)包括35kV與110kV。如果電站接入系統(tǒng)電壓為110kV，則會(huì)產(chǎn)生的光伏發(fā)電單元為1MW，并且經(jīng)由兩臺(tái)500kw逆電器與變壓器產(chǎn)生35kV的電壓，并與電壓升壓站相互連接。在光伏電站中，通常會(huì)安裝SVG，以滿足技術(shù)規(guī)范的要求。

光伏電站要想實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的配備，除了儲(chǔ)能技術(shù)的自身發(fā)展之外，還需要配備柴油發(fā)電機(jī)等發(fā)電裝置，以起到應(yīng)有的供電作用。因而本文所闡述的有功功率控制系統(tǒng)電站原型如圖1所示，配備此種有功功率控制系統(tǒng)的光伏電站所具備的發(fā)電單元類(lèi)型具體有：光伏發(fā)電單元、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組與無(wú)功調(diào)節(jié)裝置。

1.2 以混合式結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的MAS控制系統(tǒng)

MAS結(jié)構(gòu)包括分布式結(jié)構(gòu)、集中式結(jié)構(gòu)與混合式結(jié)構(gòu)，其中，混合式結(jié)構(gòu)融合了分布式結(jié)構(gòu)與集中式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，相對(duì)而言弱化了Agent的地位，并且一定程度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)Agent的管理與協(xié)調(diào)，便于實(shí)現(xiàn)任務(wù)的良好控制，因此選用混合式結(jié)構(gòu)構(gòu)建MAS控制系統(tǒng)。光伏發(fā)電站現(xiàn)有設(shè)備普遍存在功能單一與組織完整性，基于發(fā)電設(shè)備設(shè)計(jì)實(shí)體代理，包括光伏發(fā)電、儲(chǔ)能系統(tǒng)、柴油機(jī)與變壓器代理。本文僅考慮有功功率，因此并不設(shè)置SVG代理。

2 以混合式結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的MAS兩級(jí)功率控制

2.1 不同類(lèi)型的Agent主導(dǎo)兩級(jí)功率控制

光伏電站的有功功率協(xié)調(diào)工作中，其控制的時(shí)間周期為15分鐘，在這期間調(diào)度端會(huì)發(fā)送功率控制命令給電站端，在受到指令之后，電站端會(huì)進(jìn)行控制周期的調(diào)整?？刂浦芷趦?nèi)會(huì)受到天氣變化的影響，因而出于確保有功功率控制效果的考量，設(shè)計(jì)了兩級(jí)功率控制機(jī)制。

第一級(jí)功率控制由邏輯Agent作為主導(dǎo)，主要就光伏發(fā)電站的參考功率控制區(qū)間進(jìn)行制定與控制，并且實(shí)現(xiàn)不同發(fā)電單元內(nèi)的參考功率有差控制。同時(shí)，也需要實(shí)現(xiàn)調(diào)度端與發(fā)電站之間的有效聯(lián)系，發(fā)電站根據(jù)命令來(lái)控制有功功率；第二級(jí)功率控制由變壓器Agent進(jìn)行主導(dǎo)，以便于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)功率檢測(cè)以及變壓器Agent與其他Agent之間的聯(lián)通與交互，對(duì)于功率的控制是無(wú)差別的。在過(guò)程中，第一級(jí)功率控制由調(diào)度端實(shí)現(xiàn)對(duì)命令觸發(fā)的管理，在每一個(gè)運(yùn)行周期內(nèi)進(jìn)行一次調(diào)度。完成第一級(jí)控制之后，開(kāi)始進(jìn)行第二級(jí)控制，而第二級(jí)控制在全部調(diào)度端進(jìn)行，并且受到地理環(huán)境、MAS運(yùn)行效率、MAS運(yùn)行速度等因素的影響[1]。

2.2 光伏電站功率控制系統(tǒng)狀態(tài)

邏輯Agent與變壓器Agent之間存在工作狀態(tài)上的差異，基于這一因素，可以將光伏電站的功率控制調(diào)整為三種類(lèi)型，即兩級(jí)功率控制狀態(tài)、變壓器Agent主導(dǎo)下的本地二級(jí)功率控制、發(fā)電代理的自主控制狀態(tài)不同，控制系統(tǒng)的狀態(tài)、目標(biāo)與交流情況均有不同。在MAS的基礎(chǔ)上的功率控制系統(tǒng)，對(duì)Agent部分故障或全部故障時(shí)，會(huì)出現(xiàn)控制功能部分失效的情況，因此以MAS為基礎(chǔ)的光伏電站有功功率控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備穩(wěn)定性與牢固性。

2.3 以令牌環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)的邏輯Agent分配策略

混合式結(jié)構(gòu)下的MAS系統(tǒng)可以有效提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，但依舊會(huì)由于主控節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障而產(chǎn)生功能失效的可能性，因此需要在充分考量MAS系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)主控節(jié)點(diǎn)控制權(quán)進(jìn)行靈活分配，以減少故障發(fā)生的可能性，進(jìn)一步提高系統(tǒng)運(yùn)行的效率。MAS系統(tǒng)下的主控節(jié)點(diǎn)中包含兩種分配方法，其一為MAS系統(tǒng)實(shí)體代理固定主控節(jié)點(diǎn)，這種方法被稱作固定策略。在這一策略中，可以減少主控節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換帶來(lái)的問(wèn)題，同時(shí)減少由此產(chǎn)生的時(shí)間成本，但同時(shí)，主控節(jié)點(diǎn)固定也會(huì)帶來(lái)節(jié)點(diǎn)單一性問(wèn)題及可靠性問(wèn)題。其二為MAS系統(tǒng)實(shí)體代理輪換主控節(jié)點(diǎn)，這種方法可以降低由于故障問(wèn)題而導(dǎo)致功能失效的問(wèn)題，進(jìn)一步保障系統(tǒng)運(yùn)行的有效性，但同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行的低效率。因此可以通過(guò)對(duì)主控節(jié)點(diǎn)輪換時(shí)間的有效控制來(lái)有效減少這種影響。

令牌環(huán)網(wǎng)是一種局域網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)形態(tài)為環(huán)形網(wǎng)絡(luò)下的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并可以通過(guò)星型結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行物理連接。這種環(huán)網(wǎng)可以避免信道碰撞的問(wèn)題，并且確保信道訪問(wèn)權(quán)的均等性。在令牌環(huán)網(wǎng)為基礎(chǔ)的邏輯Agent分配策略中，可以建構(gòu)平均分配機(jī)制，按照網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的一定順序進(jìn)行依次分配，這種方法的應(yīng)用下，不同Agent承擔(dān)邏輯Agent功能的時(shí)間相等，并且在一定的控制時(shí)間之內(nèi)，會(huì)產(chǎn)生數(shù)量固定的令牌傳遞次數(shù)[2]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜合以上論述，可以得知，MAS為基礎(chǔ)的光伏電站控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性較好，而在MAS基礎(chǔ)上進(jìn)行的有功功率控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以采用以令牌環(huán)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式來(lái)進(jìn)一步提高有功功率控制機(jī)制的有效性，且減少由此產(chǎn)生的時(shí)間成本投入，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行與發(fā)電機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的平衡性要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]畢銳.光伏電站有功功率控制相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研究[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2016.

[2]楊立濱，李春來(lái)，張海寧.光伏電站有功功率控制模式[J].電氣應(yīng)用，2015，34（S1）：518-520.