本发明涉及新能源发电控制领域，具体而言，涉及一种光伏电站的无功功率快速控制方法。
背景技术：
1、近年来光伏发电产业发展迅速，系统组件成本不断下降，光伏并网技术日趋成熟，建设光伏电站成为新型电力系统背景下大规模利用清洁能源的有效方式。然而，目前光伏电站一般远离用电负荷中心，电网系统比较薄弱，随机波动的有功出力在穿越近区较薄弱的电网时容易造成并网点电压波动甚至越限。因而光伏发电站有必要参与电网系统调压控制，紧急情况下为电网提供快速无功支撑，可有效改善光伏并网点的电压越限，提高光伏并网的稳定性、安全性。
2、gb/t 19964—2012规定110kv(66kv)及以上电压等级接入电网的光伏电站应配置无功电压控制系统。光伏电站目前常用的电压无功调节设备包括静止无功发生器(svg)和光伏逆变器。然而，目前光伏电站自动电压控制系统(avc)调节逆变器速度慢、可靠性差，虽然目前已存在包含svg、逆变器、电容器在内的无功优化控制策略以及单个逆变器自身无功调节能力和性能，仍难以满足光伏电站无功功率实时控制的需求。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本发明提供了一种光伏电站的无功功率快速控制方法，能够解决目前光伏电站无功控制速度慢、可靠性差，难以满足光伏电站无功功率实时控制需求的问题。
2、根据本发明的一个方面，提供了一种光伏电站的无功功率快速控制方法，该方法包括控制模式选择，无功需求量计算，无功分配及逆变器执行四步。具体来说，本发明的方法包括下列步骤：
3、(1)控制模式选择。
4、首先进行控制模式的选择。控制模式包括远方控制方式和两种本地控制方式。远方控制方式是指远方avc主站实时向avc系统下新能源发电场站变高侧母线(节点)电压控制目标值、并网无功目标值或并网功率因数目标值，avc系统根据该目标值，计算出各机组和无功补偿装置的无功出力目标值，本地控制方式是指avc系统根据新能源发电场站变高侧母线(节点)电压计划曲线或者本地设定的电压目标值、并网无功目标值、并网功率因数目标值或单机无功目标值进行调节。优先使用远方控制方式，在远方控制模式下，若发生通信异常，则改用本地控制方式。
5、(2)无功需求目标值计算。
6、为了同时满足电压控制的快速性及稳定性，通过结合响应时间延时计算无功的需求目标值。首先通过比例控制下发无功控制指令至光伏逆变器，此时无功需求目标值为
7、
8、其中，q0、u分别为定电压控制启动时刻的总无功目标值、总无功初始值、并网点电压测量有效值；uref为并网点电压日标值；k0为比例系数。
9、然后，使用比例积分(pi)控制以实现电压精确调节。由于调节过程功率可能存在传输延迟，影响控制系统的稳定性及快速性。因此，本发明在pi控制基础上增加超前滞后环节，以提升系统响应速度及稳态精度。此时，结合响应时间延时，无功需求目标值变化为
10、
11、其中，为t时刻总无功目标值；ut为并网点t时刻电压测量值；t1为超前时间常数；t2为滞后时间常数；kp为比例系数；ki为积分系数。
12、综合而言，光伏电站无功需求目标值可计算为：
13、
14、其中，t为调压启动后开始计时时间；δt为逆变器响应时间。
15、(3)无功分配策略
16、当静止无功发生器svg参与无功调节时，计算每台逆变器和svg在调节中需要改变的无功量，当svg不参与无功调节时，计算每台逆变器在调节中需要改变的无功。
17、为了保证avc快速响应，当控制量在死区外时，先调节无功补偿装置无功出力使控制量快速达到目标值死区内。同时，为了保留无功快速调节容量和能力，无功补偿装置无功出力需尽量处在最优工作点，最优工作点根据无功补偿装置相关参数设定，在满足安全约束条件和电压无功控制要求的前提下，avc实时自动调节无功源无功出力，优先利用机组的无功容量，分步置换无功补偿装置无功出力至最优工作点，当机组的无功容量不能满足调节需求时，再利用无功补偿装置的无功容量。分配无功时，先将总无功在机组和无功补偿装置间分配，然后将机组总无功在机组间优化分配，支持等功率因数、按容量等比例、相似裕度等成熟分配策略，将无功补偿装置总无功在无功补偿装置间优化分配，支持按容量等比例、相似裕度等成熟分配策略。各个分配策略具体计算公式如下：
18、1)等功率因数
19、按照各机组的实发有功值分配无功，保证各机组功率因数水平接近：
20、
21、其中，qti为机组无功分配值，pi为机组当前有功值。
22、2)按容量等比例
23、按照各无功源的额定无功容量占总无功容量的比例进行分配，保证无功的分配量与逆变器、svg无功容量成线性关系。
24、
25、其中，qti为无功源无功分配值，qmaxi为无功源额定无功容量。
26、3)动态相似调整裕度
27、根据无功源的无功裕量大小进行分配，即剩余无功多的，提供多的无功，剩余无功少的，提供少的无功。这样可以保证每台无功源有相近的无功裕度：
28、
29、其中，qti为无功源无功分配值，qut为无功源发出无功上限，qli为无功源吸收无功上限。
30、当控制量到调节死区后，将svg的无功向回零方向调节，同时将回调的无功分配至逆变器，保证母线电压不变的情况下，给svg留出足够的裕度以备下一次电压快速响应若在置换过程中因为电压波动等原因，母线电压在电压目标死区之外，则立即停止置换，按照设定策略进行调控，直至母线电压达到死区。
31、(4)无功指令执行。
32、当svg参与无功调节时，逆变器和svg根据接收的无功指令，完成调节；当svg不参与无功调节时，逆变器根据接收的无功指令，完成调节。
33、数据采集接收到逆变器组无功目标后，将无功按比例分配至各个处于并网状态的逆变器，其调控方式有集中式和分布式两种。集中式是指avc系统根据计算的无功需求目标值，按照选定分配方式，通过站控层交换机，将无功目标发送至各台逆变器。分布式是指avc系统根据计算的无功需求目标值，以方阵为单位，按照选定分配方式，将无功目标发送至各个方阵的数据采集装置，数据采集装置再按照相似裕度，将无功分配至各逆变器。
34、监控接收到svg组无功目标后，通过监控后台系统，avc系统根据计算的无功需求目标值，将无功目标发送至监控后台系统，监控后台按照选定分配方式将无功目标发送至各svg。为避免avc与监控后台对svg控制权限的冲突，增加控制权限互锁逻辑，还可以采取avc直接控制svg方式进行指令调控，即avc系统根据计算的无功需求目标值，按照选定分配方式将无功目标直接发送至各svg。
35、与现有技术相比，本发明能够解决目前光伏电站无功控制速度慢、可靠性差的问题。
1.一种光伏电站的无功功率快速控制方法，其特征在于，包括以下步骤；
