新能源发电的一次调频方法及装置

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，更具体的，涉及一种新能源发电的一次调频方法及装置。

背景技术

随着新能源发电的快速发展，新能源电站的装机容量越来越大，大规模新能源发电并网给电网运行带来了极大挑战。为了保证电网的稳定运行，需要对新能源发电进行功率控制。

目前在采用新能源发电一次调频进行功率控制的过程中，首先由功率协调控制系统计算目标功率，再根据目标功率生成各个变流器对应的功率调节指令，最后将功率调节指令分发至各个变流器进行功率调节。由于功率协调控制系统与变流器之间存在通讯延时，导致一次调频响应较慢，无法实现对新能源发电功率的快速控制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种新能源发电的一次调频方法及装置，使变流器在执行电站控制器下发的功率调节指令之前，提前进行功率调节，提高了一次调频的响应速度。

为了实现上述发明目的，本发明提供的具体技术方案如下：

一种新能源发电的一次调频方法，应用于变流器，所述方法包括：

根据p-f下垂曲线进行功率调节；

接收电站控制器发送的功率调节指令，响应所述功率调节指令进行功率调节；

在满足预设功率调节结束条件的情况下，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节。

可选的，所述根据p-f下垂曲线进行功率调节，包括：

在检测到变流器交流侧频率变化差值大于第一阈值的情况下，根据p-f下垂曲线进行功率调节。

可选的，所述功率调节指令为所述电站控制器在检测到并网点频率变化差值大于第二阈值的情况下，计算有功变化量，并根据所述有功变化量和所述变流器的数量生成的，所述第一阈值不大于所述第二阈值。

可选的，所述根据p-f下垂曲线进行功率调节，包括：

根据所述p-f下垂曲线，确定当前采样点的变流器交流侧频率变化差值对应的功率变化差值；

将所述电站控制器发送的功率调节指令携带的当前有功功率值与所述功率变化差值的和值作为目标有功功率值，进行自功率调节。

可选的，所述方法还包括：

在根据p-f下垂曲线进行功率调节的起始时刻进行计时；

所述在满足预设功率调节结束条件的情况下，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节，包括：

在检测到计时时长达到预设时长的情况下，确定满足预设功率调节结束条件，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节，所述预设时长大于根据p-f下垂曲线进行功率调节起始时刻与接收到所述功率调节指令之间的时长。

可选的，所述在满足预设功率调节结束条件的情况下，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节，包括：

判断当前采样点的变流器交流侧频率变化差值对应的功率变化差值是否为0；

若所述功率变化差值为0，确定满足预设功率调节结束条件，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节。

可选的，

所述响应所述功率调节指令进行功率调节，包括：

在结束根据p-f下垂曲线进行功率调节之后，确定所述功率调节指令对应的有功功率值；

根据所述有功功率值进行功率调节。

一种新能源发电的一次调频装置，应用于变流器，所述装置包括：

功率调节单元，用于根据p-f下垂曲线进行功率调节；

调节指令响应单元，用于接收电站控制器发送的功率调节指令，响应所述功率调节指令进行功率调节；

功率调节结束控制单元，用于在满足预设功率调节结束条件的情况下，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节。

可选的，所述功率调节单元，具体用于：

在检测到变流器交流侧频率变化差值大于第一阈值的情况下，根据p-f下垂曲线进行功率调节。

可选的，所述功率调节指令为所述电站控制器在检测到并网点频率变化差值大于第二阈值的情况下，计算有功变化量，并根据所述有功变化量和所述变流器的数量生成的，所述第一阈值不大于所述第二阈值。

可选的，所述自功率调节单元，具体用于：

根据所述p-f下垂曲线，确定当前采样点的变流器交流侧频率变化差值对应的功率变化差值；

将所述电站控制器发送的功率调节指令携带的当前有功功率值与所述功率变化差值的和值作为目标有功功率值，进行功率调节。

可选的，所述装置还包括：

计时单元，用于在根据p-f下垂曲线进行功率调节的起始时刻进行计时；

所述功率调节结束控制单元，具体用于：

在检测到计时时长达到预设时长的情况下，确定满足预设功率调节结束条件，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节，所述预设时长大于自功率调节起始时刻与接收到所述功率调节指令之间的时长。

可选的，所述功率调节结束控制单元，具体用于：

判断当前采样点的变流器交流侧频率变化差值对应的功率变化差值是否为0；

若所述功率变化差值为0，确定满足预设功率调节结束条件，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节。

可选的，所述调节指令响应单元，具体用于：

在结束根据p-f下垂曲线进行功率调节之后，确定所述功率调节指令对应的有功功率值；

根据所述有功功率值进行功率调节。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明公开的一种新能源发电的一次调频方法，变流器根据p-f下垂曲线进行功率调节，然后再接收电站控制器发送的功率调节指令，响应功率调节指令进行功率调节，由于变流器在执行电站控制器下发的功率调节指令之前，提前进行功率调节，提高了一次调频的响应速度，实现对新能源发电功率的快速控制，进而保证新能源发电并网后电网的稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种新能源发电的一次调频方法的流程示意图；

图2为本发明实施例公开的另一种新能源发电的一次调频方法的流程示意图；

图3为本发明实施例公开的一种自功率调节方法的流程示意图；

图4为本发明实施例公开的p-f下垂曲线示意图；

图5为本发明实施例公开的另一种新能源发电的一次调频方法的流程示意图；

图6为本发明实施例公开的一种新能源发电的一次调频装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种新能源发电的一次调频方法，新能源发电可以为风力发电，也可以为光伏发电。本发明公开的新能源发电的一次调频方法应用于变流器，使变流器在执行电站控制器下发的功率调节指令之前，提前进行功率调节，提高了一次调频的响应速度。

具体的，请参阅图1，本实施例公开的一种新能源发电的一次调频方法包括以下步骤：

S101：根据p-f下垂曲线进行功率调节；

变流器集成p-f下垂控制功能，通过预先设定的p-f下垂曲线，实现变流器对电网频率变化的直接响应，实现对电网频率差额的迅速补偿。

S102：接收电站控制器发送的功率调节指令，响应功率调节指令进行功率调节；

S103：在满足预设功率调节结束条件的情况下，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节。

需要说明的是，变流器先根据p-f下垂曲线进行功率调节，再接收电站控制器发送的功率调节指令，并响应功率调节指令进行功率调节，即变流器和电站控制器配合，快速、精准地完成电站的一次调频工作，在满足预设功率结束条件的情况下，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节，变流器通过继续执行电站控制器发送的功率调节指令，执行一次调频的收尾，实现场站的集中相应。本实施例通过分段响应的一次调频实现了快速和精准的双重控制目标。

进一步，变流器在检测到变流器交流侧频率变化差值大于第一阈值的情况下进行功率调节，电站控制器在检测到并网点频率变化差值大于第二阈值的情况下向各个变流器下发功率调节指令，通过设定第一阈值不大于第二阈值，保证变流器在执行电站控制器下发的功率调节指令之前，提前进行功率调节。

在此基础上，请参阅图2，本实施例公开的另一种新能源发电的一次调频方法包括以下步骤：

S201：在检测到变流器端频率变化差值大于第一阈值的情况下，根据p-f下垂曲线进行功率调节；

变流器实时采样变流器交流侧频率，变流器交流侧频率变化差值为当前采样点采集到的变流器交流侧频率与变流器交流侧频率基准值之间的差值，在变流器交流侧频率变化差值大于第一阈值的情况下，进行功率调节。

其中，请参阅图3，变流器根据p-f下垂曲线进行功率调节的方法如下：

S301：根据p-f下垂曲线，确定当前采样点的变流器交流侧频率变化差值对应的功率变化差值；

p-f下垂曲线如图4所示，△f表示频率变化差值，△P表示功率变化差值，△fth为第一阈值。

功率变化差值△P的计算方法如下：

△P＝k*(△f-△fth)

其中，k为p-f下垂曲线系数。

功率变化差值△P可以为正值，也可以为负值。具体的，频率变化差值大于+△fth时，如图3中的f

S302：将电站控制器发送的功率调节指令携带的当前有功功率值与功率变化差值的和值作为目标有功功率值，进行功率调节。

目标有功功率即为P＝P

其中，P

S202：接收电站控制器发送的功率调节指令，响应功率调节指令进行功率调节，功率调节指令为电站控制器在检测到并网点频率变化差值大于第二阈值的情况下，计算有功变化量，并根据有功变化量和变流器的数量生成的，第一阈值不大于第二阈值；

其中，电站控制器计算有功变化量，并根据有功变化量和变流器的数量生成功率调节指令为现有技术，本实施例不再赘述。

变流器响应功率调节指令进行功率调节，具体为：首先确定功率调节指令对应的有功功率值，然后根据该有功功率值进行功率调节。

由于第一阈值不大于第二阈值，变流器会先于电站控制器或与电站控制器同时满足功率调节条件，进行自功率调节，由于变流器从确定需要进行自功率调节到开始自功率调节之间不存在通信时延，使变流器在执行电站控制器下发的功率调节指令之前，提前进行功率调节，提高了一次调频的响应速度。

S203：在满足预设功率调节结束条件的情况下，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节。

优选的，为了实现变流器根据p-f下垂曲线进行功率调节与变流器响应电站控制器发送的功率调节指令之间的稳定过度，可以使变流器根据p-f下垂曲线进行功率调节与变流器响应电站控制器发送的功率调节指令的功率调节之间有一部分重叠，并最终完成由变流器根据p-f下垂曲线进行功率调节与变流器响应电站控制器发送的功率调节指令的功率调节之间的平稳切换。

为了实现上述发明目的，可以在变流器根据p-f下垂曲线进行功率调节的起始时刻进行计时，设定功率调节结束条件为：计时时长达到预设时长，预设时长大于根据p-f下垂曲线进行功率调节起始时刻与变流器接收到电站控制器发送的功率调节指令之间的时长。

在此基础上，请参阅图5，本实施例公开的一种新能源发电的一次调频方法包括如下步骤：

S401：在检测到变流器交流侧频率变化差值大于第一阈值的情况下，根据p-f下垂曲线进行功率调节，在根据p-f下垂曲线进行功率调节的起始时刻进行计时；

S402：接收电站控制器发送的功率调节指令，响应功率调节指令进行功率调节；

S403：判断计时时长是否达到预设时长；

若否，S404：继续根据p-f下垂曲线进行功率调节，并继续响应功率调节指令进行功率调节；

即变流器执行功率指令为：在电站控制器功率指令P

若是，S305：结束根据p-f下垂曲线进行功率调节，继续响应功率调节指令进行功率调节。

即变流器仅根据功率调节指令进行功率调节，执行电站控制功率指令，即P＝P

进一步，也可在计时时长到达预设时长时，对△P进行缓降收敛，直到△P＝0，实现变流器执行功率指令的平滑切换。

变流器响应功率调节指令实现整个一次调频的收尾，直到电站控制器在检测到并网点频率变化差值不小于第二阈值的情况下，完成一次调频，不再进行功率调节。

进一步，为了使变流器根据p-f下垂曲线进行功率调节更单纯，本实施例公开的一种新能源发电的一次调频方法，在变流器根据p-f下垂曲线进行功率调节过程中，不更新当前有功功率，在结束自功率调节之后，变流器执行功率指令切换到电站控制器输出的有功指令。

同样地，在结束根据p-f下垂曲线进行功率调节期间，也可以实施功率指令缓调(缓增/缓降)使功率指令切换更平滑。

上述实施例公开的一种新能源发电的一次调频方法可以应用于风力发电场景下，也可以应用于光伏发电场景下，需要说明的是，光伏电站在MPP发电状态下，只能单向有功调节；在限电状态下，则具备有功上升和下降两个维度调节。储能电站或光储电站则可以完整执行如上控制逻辑，在配置容量范围内参与双向频率调节。

基于上述实施例公开的一种新能源发电的一次调频方法，本实施例对应公开了一种新能源发电的一次调频装置，应用于变流器，请参阅图6，所述装置包括：

功率调节单元100，用于根据p-f下垂曲线进行功率调节；

调节指令响应单元200，用于接收电站控制器发送的功率调节指令，响应所述功率调节指令进行功率调节；

功率调节结束控制单元300，用于在满足预设功率调节结束条件的情况下，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节。

可选的，所述功率调节单元100，具体用于：

在检测到变流器交流侧频率变化差值大于第一阈值的情况下，根据p-f下垂曲线进行功率调节。

可选的，所述功率调节指令为所述电站控制器在检测到并网点频率变化差值大于第二阈值的情况下，计算有功变化量，并根据所述有功变化量和所述变流器的数量生成的，所述第一阈值不大于所述第二阈值。

可选的，所述自功率调节单元100，具体用于：

根据所述p-f下垂曲线，确定当前采样点的变流器交流侧频率变化差值对应的功率变化差值；

将所述电站控制器发送的功率调节指令携带的当前有功功率值与所述功率变化差值的和值作为目标有功功率值，进行功率调节。

可选的，所述装置还包括：

计时单元，用于在根据p-f下垂曲线进行功率调节的起始时刻进行计时；

可选的，所述功率调节结束控制单元300，具体用于：

在检测到计时时长达到预设时长的情况下，确定满足预设功率调节结束条件，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节，所述预设时长大于自功率调节起始时刻与接收到所述功率调节指令之间的时长。

可选的，所述功率调节结束控制单元300，具体用于：

判断当前采样点的变流器交流侧频率变化差值对应的功率变化差值是否为0；

若所述功率变化差值为0，确定满足预设功率调节结束条件，结束根据p-f下垂曲线进行功率调节。

可选的，

所述调节指令响应单元200，具体用于：

在结束根据p-f下垂曲线进行功率调节之后，确定所述功率调节指令对应的有功功率值；

根据所述有功功率值进行功率调节。

本实施例公开的一种新能源发电的一次调频装置，变流器根据p-f下垂曲线进行功率调节，然后再接收电站控制器发送的功率调节指令，响应功率调节指令进行功率调节，由于变流器在执行电站控制器下发的功率调节指令之前，提前进行功率调节，提高了一次调频的响应速度，实现对新能源发电功率的快速控制，进而保证新能源发电并网后电网的稳定运行。

进一步，变流器在检测到变流器交流侧频率变化差值大于第一阈值的情况下进行功率调节，电站控制器在检测到并网点频率变化差值大于第二阈值的情况下向各个变流器下发功率调节指令，通过设定第一阈值不大于第二阈值，保证变流器在执行电站控制器下发的功率调节指令之前，提前进行功率调节。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

上述各个实施例之间可任意组合，对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。