CN114709872A - 一种分布式光伏电站的自动发电控制方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种分布式光伏电站的自动发电控制方法、装置及系统,用以解决现有的电站并网控制模式不能很好的满足新型村域光伏电站的自动发电控制需求的技术问题。方法包括:自动发电控制装置确定与其建立通信连接的可控逆变器数量,并确定每台可控逆变器的发电功率;接收控制主站下发的发电总功率,并通过可控逆变器的发电功率确定可调度发电功率;计算可调度发电功率与可控逆变器的最小死区容量之间的大小关系;在可调度发电功率大于最小死区容量的情况下,将可调度发电功率平均分配到与自动发电控制装置建立通信连接的可控逆变器上,以实现光伏电站的自动发电控制;其中,可控逆变器的最小死区容量用于指示可控逆变器不可调度的发电功率。
Description
技术领域
本申请涉及新能源电力系统技术领域,尤其涉及一种分布式光伏电站的自动发电控制方法、装置及系统。
背景技术
目前,整县分布式屋顶光伏电站建设、并网模式区别于传统的分布式小容量个体电站和大容量集中电站,主要采用村域集中升压并网,即以单位村或相邻村分布式光伏电站的组串式可控逆变器的输出集中汇集,通过升压变将可控逆变器输出的400V电压升压至10kV,连接到就近的10kV线路进行并网的模式。
该模式下,村域光伏电站集中并网容量2MW左右,既不同于400V并网的小型电站,也区别于大型集中式光伏电站。400V并网的小型电站采用可控逆变器直接并网,部分10kV并网的小型光伏电站仅采用具备“三遥”功能的成套开关并网,都不具备自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)功能,大型集中式光伏电站虽具备AGC功能,但是综自系统建设成本过高、需专人维护、经济适用性不高,不适用于村域光伏电站。区别于原不同类型的光伏电站,成套综自设备、可控逆变器直接并网和10KV一二次成套设备等电站并网控制模式,从建设成本、功能完整性、尤其是自动发电控制等方面不能很好的满足新型村域光伏电站的自动化需求。
发明内容
本申请实施例提供了一种分布式光伏电站的自动发电控制方法、装置及系统,用以解决如下技术问题:现有的光伏电站并网控制模式不能很好的满足新型村域光伏电站的自动发电控制需求。
第一方面,本申请实施例提供了一种分布式光伏电站的自动发电控制方法,包括:自动发电控制装置确定与其建立通信连接的可控逆变器数量,并确定每台所述可控逆变器的发电功率;接收控制主站下发的发电总功率,并通过所述可控逆变器的发电功率,确定可调度发电功率;计算所述可调度发电功率与所述可控逆变器的最小死区容量之间的大小关系;在所述可调度发电功率大于所述可控逆变器的最小死区容量的情况下,将所述可调度发电功率平均分配到与所述自动发电控制装置建立通信连接的可控逆变器,以实现光伏电站的自动发电控制;其中,所述可控逆变器的最小死区容量用于指示所述可控逆变器不可调度的发电功率。
在本申请实施例的一种可能实现方式中,所述确定可调度发电功率,具体包括:通过公式确定所述可调度发电功率;其中,P总为所述控制主站下发的发电总功率,P逆为可控逆变器的发电功率,N为可控逆变器总数,M为与所述自动发电控制装置建立通信连接的可控逆变器数量。
在本申请实施例的一种可能实现方式中,在计算所述可调度发电功率与所述可控逆变器的最小死区容量之间的大小关系之后,所述方法还包括:确定所述可调度发电功率小于或等于所述可控逆变器的最小死区容量;向所述可控逆变器发送关断指令,以关闭所述可控逆变器。
在本申请实施例的一种可能实现方式中,在实现光伏电站的自动发电控制之后,所述方法还包括:在并网开关处采集并网点电压以及并网点电流,以确定所述光伏电站的实时发电功率;计算所述光伏电站的实时发电功率与所述控制主站下发的发电总功率之间的差值;在所述差值小于预设发电偏差的情况下,确定所述光伏电站的自动发电控制过程完成。
在本申请实施例的一种可能实现方式中,所述方法还包括:确定所述差值大于或等于所述预设发电偏差;重复执行一次所述光伏电站的自动发电控制过程,并计算最新的所述差值;在所述最新的差值仍大于或等于所述预设发电偏差的情况下,向所述控制主站发送告警信号,以请求对所述光伏电站进行运维。
在本申请实施例的一种可能实现方式中,所述确定光伏电站可控逆变器的数量,具体包括:所述自动发电控制装置采集光伏电站并网点全部所述可控逆变器满额输出时的功率P满总;采用循环停机方式得到单个所述可控逆变器的满额功率P满单;通过公式计算出所述光伏电站的可控逆变器数量为N。
在本申请实施例的一种可能实现方式中,所述方法还包括:确定所述光伏电站的发电状况是否正常,具体包括:通过公式确定光伏电站的估计出力P逆估与额定出力P逆额之间的偏差P差;其中,N为可控逆变器总数,确定P差是否在预设范围内,若超出所述预设范围,则进行光伏电站运维告警。
第二方面,本申请实施例还提供了一种分布式光伏电站的自动发电控制装置,装置包括:下行链路通信模块,用于确定与所述装置建立通信连接的可控逆变器数量;发电估计功率模块,用于确定每台所述可控逆变器的发电功率;上行链路通信模块,用于接收控制主站下发的发电总功率;自动发电策略分析控制功能模块,用于通过所述可控逆变器的发电功率,确定可调度发电功率;所述自动发电策略分析控制功能模块,还用于计算所述可调度发电功率与所述可控逆变器的最小死区容量之间的大小关系,并在所述可调度发电功率大于所述可控逆变器的最小死区容量的情况下,将所述可调度发电功率平均分配到与所述自动发电控制装置建立通信连接的可控逆变器。
在本申请实施例的一种可能实现方式中,所述装置还包括:电气量采集功能模块,用于在并网开关处采集并网点电压以及并网点电流,以确定所述光伏电站的实时发电功率;电站电量告警研判功能模块,用于计算所述光伏电站的实时发电功率与所述控制主站下发的发电总功率之间的差值;还用于,在所述差值小于预设发电偏差的情况下,确定所述光伏电站的自动发电控制过程完成。
第三方面,本申请实施例还提供了一种分布式光伏电站的自动发电控制系统,包括自动发电控制装置、控制主站、村域光伏阵列、可控逆变器以及并网开关;所述自动发电控制装置与所述控制主站之间通过VPN加密通道通信连接,以接收所述控制主站下发的发电总功率;所述自动发电控制装置与所述可控逆变器之间通过HPLC通信连接,以确定可控逆变器的在线数量及发电功率,从而通过所述发电总功率实现光伏电站的自动发电控制;所述可控逆变器与所述村域光伏阵列连接,通过所述并网开关将所述光伏电站的发电功率进行并网。
本申请实施例提供的一种分布式光伏电站的自动发电控制方法、装置及系统,具有以下有益效果:通过自动发电控制装置可以实现光伏电站的发电功率估计,并网点实际发电功率的采集计算,控制装置与可控逆变器通信链路构建,控制装置与监控主站的通信链路构建,并基于上述功能实现分布式光伏电站的自动发电控制策略及方法。本申请实施例中提出了一种成本低、功能全、易部署安装的新型的光伏电站自动化控制装置及方法,解决了目前村域分布式光伏电站尚无满足市场需求的自动发电控制方法及设备的问题,既能满足村域光伏电站对自动化设备经济性的要求,又很好的解决了对该类电站发电自动控制的需求,兼顾了光伏电站的运行状态监测,具备良好的创新性和经济效益。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例提供的一种分布式光伏电站的自动发电控制方法流程图;
图2为本申请实施例提供的一种分布式光伏电站的自动发电控制装置内部结构示意图;
图3为本申请实施例提供的一种分布式光伏电站的自动发电控制系统架构示意图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
下面通过附图对本申请实施例提出的技术方案进行详细的说明。
图1为本申请实施例提供的一种分布式光伏电站的自动发电控制方法流程图。如图1所示,本申请实施例提供的自动发电控制方法至少包括以下执行步骤:
步骤101、自动发电控制装置确定与其建立通信连接的可控逆变器数量,并确定每台所述可控逆变器的发电功率。
自动发电控制装置与光伏电站的可控逆变器之间存在通信连接,但有些可控逆变器由于信号等原因,与自动发电控制装置之间的连接关系不佳,导致数据传输存在丢包或者失败等现象,对于这类可控逆变器,本申请实施例中认为其不在线,即只有与自动发电控制装置之间存在良好的通信连接的可控逆变器,才被认为成是本申请实施例中的在线可控逆变器。在本申请的一个示例中,通信连接可以是基于HPIC协议建立的通信连接。
在本申请的一个示例中,自动发电控制装置采用自适应算法确定光伏电站的可控逆变器数量,以及与其建立通信连接的可控逆变器数量。确定光伏电站中的可控逆变器数量,具体包括:自动发电控制装置采集光伏电站并网点全部可控逆变器满额输出时的功率P满总,采用循环停机模式(使每个可控逆变器循环停机)得出单个可控逆变器的满额功率P满单,通过公式计算出光伏电站的可控逆变器数量为N。
进一步地,自动发电控制装置确定出与其建立了通信连接的可控逆变器及可控逆变器数量之后,确定可控逆变器的发电功率,具体的确定过程详见下文描述,本申请实施例在此不做赘述。需要说明的是,此处以及下文所涉及的可控逆变器的发电功率所指的均为可控逆变器的日发电功率,即可控逆变器的当日发电功率。
步骤102、接收控制主站下发的发电总功率,并通过所述可控逆变器的发电功率,确定可调度发电功率。
自动发电控制装置除了与可控逆变器之间存在通信连接之外,还与控制主站之间存在通信连接,以与控制主站进行通信,向控制主站发送信号或者接收控制主站的命令,在本申请的一个示例中,自动发电控制装置与控制主站之间的通信可以是基于VPN网络建立的。
进一步地,控制主站将需要光伏电站输出的发电总功率通过上述通信连接发送给自动发电控制装置,自动发电控制装置在接收到该发电总功率之后,基于之前确定的可控逆变器的发电功率,计算可调度发电功率。需要说明的是,此处的可调度发电功率指的是,需要在线的可控逆变器发出的功率,因为只有在线的可控逆变器才能接受自动发电控制装置的调整控制,不在线的可控逆变器,其输出的发电功率是固定的P逆。还需要说明的是,计算可调度发电功率的过程与不在线的可控逆变器的数量有关,详细的计算过程参见下文相关描述,本申请实施例在此不做赘述。
步骤103、计算所述可调度发电功率与所述可控逆变器的最小死区容量之间的大小关系。
可控逆变器存在一个最小死区容量,可以理解为是可控逆变器不可被调控的发电功率,例如,可控逆变器的发电总功率为10W,最小死区容量为1W,那么该可控逆变器就有1W的功率不可以被调控,也即,可控逆变器一定会输出这1W的发电功率。
进一步地,自动发电控制装置在确定出可调度的发电功率之后,将其与可控逆变器的最小死区容量进行比较,此处的最小死区容量指的是在线的所有可控逆变器的最小死区容量之和,这是因为,可调度的发电功率也是在在线的所有可控逆变器之间进行调度的。
步骤104、在所述可调度发电功率大于所述可控逆变器的最小死区容量的情况下,将所述可调度发电功率平均分配到与所述自动发电控制装置建立通信连接的可控逆变器。
本申请实施例中,如果可调度发电功率大于可控逆变器的最小死区容量,则说明可控逆变器的发电功率可以被进行调控,此时,自动发电控制装置会将可调度发电功率平均分配到在线的可控逆变器上,使所有在线可控逆变器输出的发电功率之和,为可调度发电功率,以此实现光伏电站的自动发电控制。
在本申请的一个或多个实施例中,假设可控逆变器总数为N,每台可控逆变器的发电功率为P逆,与自动发电控制装置成功通信的可控逆变器(即在线)数量为M。控制主站下达的发电总功率为P总,则可调度发电功率为(i≤N-M),即在线可控逆变器的需提供的发电功率为P调,若P调>P死区(可调度发电功率大于可控逆变器的最小死区容量),则采用均分法调整可控逆变器的出力,即每台可控逆变器的出力若P调<P死区,则说明没有可控逆变器足够的可调功率,此时,自动发电控制装置会向可控逆变器发送关断指令,以关闭/停掉M个在线的可控逆变器,并上报控制主站能够实现最小的出力调整为同时向控制主站发出光伏电站需检修的信号。需要说明的是,上述P死区指的是在线可控逆变器的所有最小死区容量之和,并不是一个可控逆变器的最小死区容量。
在可控逆变器功率调整完毕后,对并网点(并网开关)处采集到的实时发电功率P采与监控主站下达的发电总功率P总进行校验,若|P采-P总|<Δ(Δ为预设发电偏差,即发电功率允许偏差),则说明自动发电调整成功。若|P采-P总|>Δ,则继续执行一次上述调整逻辑,以满足控制主站的发电功率需求,若执行完一次调整逻辑之后,重新计算出的差值,仍不能小于上述预设发电偏差,则向控制主站发送告警信号,以请求运维人员对光伏电站进行运维处理。
在本申请的一个或多个实施例中,上述可控逆变器的发电功率P逆的确定过程如下:假设自动发电控制装置采集到的太阳光照强度为B(W/m2),当前时刻的温度为T,光伏电站内光伏板的光电转换效率为α,温度对光伏板的发电的影响系数为k,光伏板的相对透光率为γ,单块光伏板的面积为S(m2),光伏电站光伏板的总数量为N,则估算电站可控逆变器的发电功率:
P逆=B*α*γ*N*S*T*k
其中,α为光伏板在不同温度下的光电转换效率,本申请实施例中的取值20%。
进一步地,上述并网点采集到的实时发电功率P采的确定过程如下:采集并网点三相电压UA、UB、UC和电流IA、IB、IC的数据,得到光伏电站实际实时输出功率P采=∑Ui·Ij(i,j=A,B,C)。
在本申请实施例的一种或多种可能实现方式中,还可以通过可控逆变器的发电功率,确定光伏电站的发电状况是否正常,具体为:通过公式确定光伏电站的估计出力P逆估与额定出力P逆额之间的偏差P差;其中,N为可控逆变器总数,进而确定P差是否在合理范围内;若超出合理范围,则实现电站运维告警功能。
以上为本申请实施例中的方法实施例,基于同样的发明构思,本申请实施例还提供了一种分布式光伏电站的自动发电控制装置以及一种分布式光伏电站的自动发电控制系统,其结构分别如图2、3所示。
图2为本申请实施例提供的一种分布式光伏电站的自动发电控制装置内部结构示意图。如图2所示,装置包括:
下行链路通信模块,用于确定与所述装置建立通信连接的可控逆变器数量;
发电估计功率模块,用于确定每台所述可控逆变器的发电功率;
上行链路通信模块,用于接收控制主站下发的发电总功率;
自动发电策略分析控制功能模块,用于通过所述可控逆变器的发电功率,确定可调度发电功率;
所述自动发电策略分析控制功能模块,还用于计算所述可调度发电功率与所述可控逆变器的最小死区容量之间的大小关系,并在所述可调度发电功率大于所述可控逆变器的最小死区容量的情况下,将所述可调度发电功率平均分配到与所述自动发电控制装置建立通信连接的可控逆变器。
在本申请的一个或多个实施例中,所述装置还包括:电量采集功能模块(也即电气量采集功能模块),用于在并网开关处采集并网点电压以及并网点电流,以确定所述光伏电站的实时发电功率。
在本申请的一个或多个实施例中,所述装置还包括:电站电量告警研判功能模块,用于计算所述光伏电站的实时发电功率与所述控制主站下发的发电总功率之间的差值;还用于,在所述差值小于预设发电偏差的情况下,确定所述光伏电站的自动发电控制过程完成。
在本申请的一个或多个实施例中,自动发电控制装置主要用于采集并网点(图3中的并网开关)的电压、电流等电气量,实时计算并网点输出功率大小;用于利用光照传感器与温度传感器采集的数据,结合村域光伏电站容量大小,对电站的实时发电功率进行估计;用于与可控逆变器通过HPLC通信转换模块建立两者之间的通信链路,对可控逆变器的日发电量、实时输出功率、输出电压电流等运行状态感知和发电出力的控制;还用于对预估的电站实时发电功率与实时采集的并网点的输出功率进行比较,若两者之差在正常偏差范围内,说明电站运行正常,若出现较大偏差,发出电站运维告警信号,进行光伏板的除尘、维修等工作,并将该两类数据作为AGC控制的数据依据。
进一步地,自动发电控制装置中,下行通信链路控制功能模块实现装置与可控逆变器通过HPLC通信转换模块建立两者之间的通信链路,对可控逆变器的日发电量、实时输出功率、输出电压电流等运行状态感知和发电出力的控制。上行通信链路控制功能模块实现装置与监控主站的通信链路构建,采用无线公网VPN通道,为保障数据安全性采用微型纵向加密模块作为上传数据的加密终端。控制主站通过该链路下达电站发电控制指令,装置对指令进行解密分析,再由自动发电策略分析控制功能模块实现发电的均分控制。分布式光伏电站的自动发电策略分析控制功能模块为核心控制模块,依据监控主站的发电量调度要求,结合并网点实施发电功率,可控逆变器的发电效率、在线率,可控逆变器自身的输出功率数据进行综合研判,采用有效工作可控逆变器的均分控制法进行出力的分配,实现分布式光伏电站的自动发电控制。
本申请实施例中的自动发电控制装置,依据监控主站的发电量调度要求,结合并网点实时发电功率,可控逆变器的发电效率、在线率,可控逆变器自身的输出功率数据进行综合研判,采用有效工作可控逆变器的均分控制法进行出力的分配,实现分布式光伏电站的自动发电控制。
图3为本申请实施例提供的一种分布式光伏电站的自动发电控制系统架构示意图。如图3所示,系统包括自动发电控制装置、控制主站、村域光伏阵列、可控逆变器以及并网开关;
所述自动发电控制装置与所述控制主站之间通过VPN加密通道通信连接,以接收所述控制主站下发的发电总功率;
所述自动发电控制装置与所述可控逆变器之间通过HPLC通信连接,以确定可控逆变器的在线数量及发电功率,从而通过所述发电总功率实现光伏电站的自动发电控制;
所述可控逆变器与所述村域光伏阵列连接,通过所述并网开关将所述光伏电站的发电功率进行并网。
如图3所示,自动发电控制装置位于光伏电站10kV并网点处,通过HPLC模块与可控逆变器建立下行通信链路,与监控主站通过VPN加密通道建立上行通信链路。装置接受监控主站的发电控制命令,通过控制方法实现整个电站的发电控制。
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于装置、系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
还需要说明的是,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、商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、商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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种分布式光伏电站的自动发电控制方法,其特征在于,所述方法包括:
自动发电控制装置确定光伏电站可控逆变器的数量以及确定与其建立通信连接的可控逆变器数量,并确定每台所述可控逆变器的发电功率;
接收控制主站下发的发电总功率,并通过所述可控逆变器的发电功率,确定可调度发电功率;
计算所述可调度发电功率与所述可控逆变器的最小死区容量之间的大小关系;
在所述可调度发电功率大于所述可控逆变器的最小死区容量的情况下,将所述可调度发电功率平均分配到与所述自动发电控制装置建立通信连接的可控逆变器,以实现光伏电站的自动发电控制;其中,所述可控逆变器的最小死区容量用于指示所述可控逆变器不可调度的发电功率。
3.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站的自动发电控制方法,其特征在于,在计算所述可调度发电功率与所述可控逆变器的最小死区容量之间的大小关系之后,所述方法还包括:
确定所述可调度发电功率小于或等于所述可控逆变器的最小死区容量;
向所述可控逆变器发送关断指令,以关闭所述可控逆变器。
4.根据权利要求1所述的一种分布式光伏电站的自动发电控制方法,其特征在于,在实现光伏电站的自动发电控制之后,所述方法还包括:
在并网开关处采集并网点电压以及并网点电流,以确定所述光伏电站的实时发电功率;
计算所述光伏电站的实时发电功率与所述控制主站下发的发电总功率之间的差值;
在所述差值小于预设发电偏差的情况下,确定所述光伏电站的自动发电控制过程完成。
5.根据权利要求4所述的一种分布式光伏电站的自动发电控制方法,其特征在于,所述方法还包括:
确定所述差值大于或等于所述预设发电偏差;
重复执行一次所述光伏电站的自动发电控制过程,并计算最新的所述差值;
在所述最新的差值仍大于或等于所述预设发电偏差的情况下,向所述控制主站发送告警信号,以请求对所述光伏电站进行运维。
8.一种分布式光伏电站的自动发电控制装置,其特征在于,所述装置包括:
下行链路通信模块,用于确定与所述装置建立通信连接的可控逆变器数量;
发电估计功率模块,用于确定每台所述可控逆变器的发电功率;
上行链路通信模块,用于接收控制主站下发的发电总功率;
自动发电策略分析控制功能模块,用于通过所述可控逆变器的发电功率,确定可调度发电功率;
所述自动发电策略分析控制功能模块,还用于计算所述可调度发电功率与所述可控逆变器的最小死区容量之间的大小关系,并在所述可调度发电功率大于所述可控逆变器的最小死区容量的情况下,将所述可调度发电功率平均分配到与所述自动发电控制装置建立通信连接的可控逆变器。
9.根据权利要求8所述的一种分布式光伏电站的自动发电控制装置,其特征在于,所述装置还包括:
电气量采集功能模块,用于在并网开关处采集并网点电压以及并网点电流,以确定所述光伏电站的实时发电功率;
电站电量告警研判功能模块,用于计算所述光伏电站的实时发电功率与所述控制主站下发的发电总功率之间的差值;
还用于,在所述差值小于预设发电偏差的情况下,确定所述光伏电站的自动发电控制过程完成;
以及用于,在所述差值大于或者等于预设发电偏差的情况下,向所述控制主站发送告警信号,以请求对所述光伏电站进行运维。
10.一种分布式光伏电站的自动发电控制系统,其特征在于,所述系统包括自动发电控制装置、控制主站、村域光伏阵列、可控逆变器以及并网开关;
所述自动发电控制装置与所述控制主站之间通过VPN加密通道通信连接,以接收所述控制主站下发的发电总功率;
所述自动发电控制装置与所述可控逆变器之间通过HPLC通信连接,以确定可控逆变器的在线数量及发电功率,从而通过所述发电总功率实现光伏电站的自动发电控制;
所述可控逆变器与所述村域光伏阵列连接,通过所述并网开关将所述光伏电站的发电功率进行并网。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CN202210438861.2A CN114709872A (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种分布式光伏电站的自动发电控制方法、装置及系统 |
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CN202210438861.2A CN114709872A (zh) | 2022-04-25 | 2022-04-25 | 一种分布式光伏电站的自动发电控制方法、装置及系统 |
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-
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- 2022-04-25 CN CN202210438861.2A patent/CN114709872A/zh active Pending
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