光伏电站有功功率优化分配研究
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摘 要： 全國环境在全球经济发展的同时变得恶劣，能源的不良使用是造成环境恶劣的主要原因，所以合理利用能源、鼓励人们使用太阳能等清洁能源具有非常重要的作用，人们也开始建设太阳能电站项目。本文有提出优化设计光伏电站的一种方法，建立在模拟退火算法的基础之上，利用光伏区域中的组件来实现最优化分组，最后实现最优的两级电缆成本，并且核算检验计算实际项目的方法，有效提高设计的实际效果。
关键词：光伏电站;有功功率控制;MAS
1 以MAS为基础的光伏电站有功功率控制系统架构
1.1 光伏电站物理模型
光伏电站通过封装太阳能电池板来构成光伏阵列，并搭配以直流汇流箱、配电柜、逆电器等设备。不同的电站其系统电压会存在差异，光伏电站内的电压等级包括35kV与110kV。如果电站接入系统电压为110kV，则会产生的光伏发电单元为1MW，并且经由两台500kw逆电器与变压器产生35kV的电压，并与电压升压站相互连接。在光伏电站中，通常会安装SVG，以满足技术规范的要求。
光伏电站要想实现大规模储能系统的配备，除了储能技术的自身发展之外，还需要配备柴油发电机等发电装置，以起到应有的供电作用。因而本文所阐述的有功功率控制系统电站原型，配备此种有功功率控制系统的光伏电站所具备的发电单元类型具体有：光伏发电单元、电池储能系统、柴油发电机组与无功调节装置。
1.2 以混合式结构为基础的MAS控制系统
MAS结构包括分布式结构、集中式结构与混合式结构，其中，混合式结构融合了分布式结构与集中式结构的优势，相对而言弱化了Agent的地位，并且一定程度上实现了对Agent的管理与协调，便于实现任务的良好控制，因此选用混合式结构构建MAS控制系统。光伏发电站现有设备普遍存在功能单一与组织完整性，基于发电设备设计实体代理，包括光伏发电、储能系统、柴油机与变压器代理。本文仅考虑有功功率，因此并不设置SVG代理。
2 以混合式结构为基础的MAS两级功率控制
2.1 不同类型的Agent主导两级功率控制
光伏电站的有功功率协调工作中，其控制的时间周期为15分钟，在这期间调度端会发送功率控制命令给电站端，在受到指令之后，电站端会进行控制周期的调整。控制周期内会受到天气变化的影响，因而出于确保有功功率控制效果的考量，设计了两级功率控制机制。
第一级功率控制由逻辑Agent作为主导，主要就光伏发电站的参考功率控制区间进行制定与控制，并且实现不同发电单元内的参考功率有差控制。同时，也需要实现调度端与发电站之间的有效联系，发电站根据命令来控制有功功率;第二级功率控制由变压器Agent进行主导，以便于实现点功率检测以及变压器Agent与其他Agent之间的联通与交互，对于功率的控制是无差别的。在过程中，第一级功率控制由调度端实现对命令触发的管理，在每一个运行周期内进行一次调度。完成第一级控制之后，开始进行第二级控制，而第二级控制在全部调度端进行，并且受到地理环境、MAS运行效率、MAS运行速度等因素的影响[1]。
2.2 光伏电站功率控制系统状态
逻辑Agent与变压器Agent之间存在工作状态上的差异，基于这一因素，可以将光伏电站的功率控制调整为三种类型，即两级功率控制状态、变压器Agent主导下的本地二级功率控制、发电代理的自主控制状态不同，控制系统的状态、目标与交流情况均有不同。在MAS的基础上的功率控制系统，对Agent部分故障或全部故障时，会出现控制功能部分失效的情况，因此以MAS为基础的光伏电站有功功率控制系统结构具备稳定性与牢固性。
2.3 以令牌环网为基础的逻辑Agent分配策略
混合式结构下的MAS系统可以有效提高系统的稳定性与可靠性，但依旧会由于主控节点出现故障而产生功能失效的可能性，因此需要在充分考量MAS系统的基础上，对主控节点控制权进行灵活分配，以减少故障发生的可能性，进一步提高系统运行的效率。MAS系统下的主控节点中包含两种分配方法，其一为MAS系统实体代理固定主控节点，这种方法被称作固定策略。在这一策略中，可以减少主控节点转换带来的问题，同时减少由此产生的时间成本，但同时，主控节点固定也会带来节点单一性问题及可靠性问题。其二为MAS系统实体代理轮换主控节点，这种方法可以降低由于故障问题而导致功能失效的问题，进一步保障系统运行的有效性，但同时也会导致系统运行的低效率。因此可以通过对主控节点轮换时间的有效控制来有效减少这种影响。
令牌环网是一种局域网，其结构形态为环形网络下的拓扑结构，并可以通过星型结构来进行物理连接。这种环网可以避免信道碰撞的问题，并且确保信道访问权的均等性。在令牌环网为基础的逻辑Agent分配策略中，可以建构平均分配机制，按照网络节点的一定顺序进行依次分配，这种方法的应用下，不同Agent承担逻辑Agent功能的时间相等，并且在一定的控制时间之内，会产生数量固定的令牌传递次数[2]。
3光伏电站有功功率的控制策略
在光伏电站接入电网之后，电网要保证正常运行，光伏电站就要根据电网不同的调度指令选择不同的控制策略，而当前，相关研究人员通过总结和分析发现，对光伏电站有功功率控制效果最为显著且最常用的控制策略主要有三种，一种是限值模式控制策略，一种是调整模式控制策略以及斜率控制模式策略。
3.1限制模式控制策略
在利用限制模式控制策略对光伏电站的有功功率进行控制的过程中，整个光伏电站的有功功率控制系统就应该在光伏电站输出功率的预设值或者是电网调度系统的限制值之内，也就意味着在电网运行的过程中，电网的调度系统会根据电网运行的需求对功率进行限制，而光伏电站的输出功率，也要满足电网正常运行的需求，将输出功率控制在电网功率的限制范围内。通常情况下，该限制值的制定，是电网运行管理机构在通过对该地区内的所有的发电厂的发电能力进行调查统计之后，根据各发电厂的具体发电水平制定相应的限制值，然后通过对各发电厂的输出功率进行制定，保证各发电厂的输出功率能够得到有效控制，不会存在波动，不会对电网的正常运行造成影响。
而在以往利用该种控制方式对光伏电站的有功功率进行控制的过程中发现，如果光伏电站的最大发电输出功率小于电网运行需要设定的限制值，光伏电站则需要按照电站本身的最大输出功率进行输出;而如果光伏电站的最大发电输出功率大于电网运行需要设定的限制值，光伏电站则需要按照电网运行设定的输出功率的限制值进行输出，只有采用这种方式，才能够保证电网运行的稳定性，不会受到光伏电站功率不稳定的影响[2]。
3.2调整模式控制策略
调整模式控制策略指的是当电网系统在正常运行的过程中，由于电网系统出现频率异常，需要对光伏电站的有功功率进行调整控制，降低其发电输出功率以促使电网的频率能够尽快恢复正常，进而降低其对用户的影响。通常情况下，在对光伏电站有功功率进行控制的过程中，极少会用到调整模式控制策略。另外，在利用该控制策略对光伏电站的有功功率进行控制的过程中，其输出功率控制应与限制模式相同，如果光伏电站的最大发电输出功率小于限制值，则需要按照电站本身的最大输出功率进行输出;而如果光伏电站的最大发电输出功率大于限制值，光伏电站则需要按照电网运行设定的输出功率的限制值进行输出。
4结语
综合以上论述，可以得知，MAS为基础的光伏电站控制系统的稳定性与可靠性较好，而在MAS基础上进行的有功功率控制系统设计，可以采用以令牌环网的结构形式来进一步提高有功功率控制机制的有效性，且减少由此产生的时间成本投入，实现系统运行与发电机组运行过程中的平衡性要求。
参考文献：
[1]毕锐.光伏电站有功功率控制相关关键技术研究[D].合肥工业大学，2016.
[2]杨立滨，李春来，张海宁.光伏电站有功功率控制模式[J].电气应用，2015，34（S1）：518-520.
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