光伏发电系统调频技术及运行成本分析
发布时间：2022-01-04 08:52
太阳能是来源最丰富的清洁能源之一,其开发和利用具有巨大的发展空间,为了适应和引领经济社会发展新常态,推动我国能源供给侧结构性改革,大力发展太阳能光伏发电是其中重要的措施。但光伏发电出力的随机性限制了其应用范围,大规模接入弱化了电力系统的频率响应能力。本文主要是针对没有内部储能的光伏电站主动参与系统调频及运行成本相关技术的研究。本文研究的主要内容如下:介绍了光伏发电系统主要结构,其中对光伏电池的建模及原理作详细叙述,并测试模拟了光伏电池在光照强度和温度变化下的输出功率特性曲线,分析常用最大功率点追踪算法和光伏逆变器控制策略。提出了一种适用于电力系统调频的光伏发电减载技术,并给出了应用于DC/DC转换器的功率控制方案。该方案能够在给定的减载率下操作,并且通过调节光伏阵列电压来满足电站的下垂和惯性响应。为了评估本文提出的频率控制器的可靠性,以一个小型孤立电网作为研究案例,通过仿真证明光伏减载调频的有效性。此外在光伏减载技术的基础上,为使同一光伏发电系统的所有光伏电站相互协调,防止部分光伏电站过度调节,采用备用功率的等比例控制法,使各光伏电站的有功功率参考分配更加合理。围绕光伏电池和储能电池系...
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１我国光伏年发电量??
东北电力大学工程硕士学位论文??３．５０％?丨?３．１０％??３．００％?Ｉ?２．６１％＾??２．５０％?ｉ??１．８６％／??２．００％?｜?＾??１．５０％?１?１．１１％／＾??１．００％?丨?０．７１％??０．４４％??０．５０％?：?〇．〇７％?〇．??０．００％?１??????２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７?２０１８?２０１９??光伏发电占比（％）??图１－２我国光伏发电在总发电量的占比??２０１３年底至今，光伏发电项目的平均初始投资成本降幅超过５５％，光伏发电在全球很??多国家和地区己经成为最经济的能源形式，并仍然处于成本快速下降的区间之内。而在光??伏市场发展方式也在转变：由大型电站向小型家庭式发电转向。随着我国近几年大力支持??光伏发电产业的发展，己经成为世界光伏发电产业一支不可忽视的力量，在单晶硅、多晶??硅等光伏发电材料上极具成本优势促使我国可以大规模的推广家庭用户光伏发电项目，并??取得了重大的进展。光伏发电作为一种实现节能减排目标的新能源，在家庭小规模发电、??路灯、供暖等多个方面都有广泛应用，国家也对未来的光伏能源产业发展方向拟定了中长??期计划［６＿７］。为了配合国家的积极响应，国家电网也出台了一系列的优化政策，且免费提供??并网验收、调试等服务，电网公司也投入了大量的资源建设相关光伏发电配套设施，这些??措施都极大地促进了光伏发电相关设施企业的发展。以下是技术较成熟的国家对发展光伏??的政策：??德国的光伏发电技术在全球都较为领先，在２０１３年之前就已完成第一阶段的爆发式??增长，到２０１３年底德国的光伏发电总量己占全国分布
第２章?光伏发电系统分析??第２章?光伏发电系统分析??光伏发电作为未来清洁能源的主要形式之一，相关技术的进步将提高其在电力领域的??竞争力。本章将对光伏发电系统内部结构进行介绍，并重点对光伏电池、ＭＰＰＴ技术及光??伏逆变器控制做详细分析。??２．１光伏发电系统结构??目前，单级式光伏发电系统和双级式光伏发电系统是应用最为广泛的光伏系统结构，??其中大型电站由于需要转换效率高、结构简单和便于维护的光伏结构，一般选取单级式光??伏发电系统结构，而双级式光伏发现系统一般应用于家庭小规模发电系统［２８］。??２．１．１单级式光伏发电系统??Ｍ???＾??ｐｖ??光伏逆变器?＾￣??ｎ?Ｍｎｆ变？电网电压、??光伏帳、?频報测??电流检测——??—？控制器＊＊???图２－１单级式光伏系统结构??单级式光伏发电系统由光伏电池、光伏逆变器、滤波器、控制系统和负载五个部分组??成，如图２－１所示。其中光伏电池是系统进行能量转换的装置，光伏逆变器负责将光伏电??池输出的直流电经过ＤＣ／ＡＣ转换，输出与大电网同频同相位的交流电，并保持最大电能??功率输出，滤波器负责过滤输出交流电的高次谐波，控制系统是系统的控制中心，负责系??统的正常运行，负载作为输出电能的消耗部件，该结构需要在光伏逆变器中同时实现最大??功率追踪和逆变控制的功能。??２．１．２双级式光伏发电系统??ＰＶ?ＩＪｄＣ／Ｄｃ［＾?＼??￣????负载??ＭＰＰＴ控制｜逆变控制?电网电压、??光伏电压、??电流检测????????？控制器????？１－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新的大型光伏并网系统稳定性分析方法[J]. 高晓帆,田书,常永强. 电力系统保护与控制. 2020(01)
[2]基于改进粒子群算法的光伏最大功率跟踪研究[J]. 李荣,杨勇,郭苏,施建中. 电源技术. 2019(11)
[3]BP神经网络下光伏最大功率点跟踪方法[J]. 赵婷婷,刘莹,夏君铁,李菲菲,赵翀,李潇潇. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2019(05)
[4]中国不同气候区光伏潜力分析[J]. 刘常平,徐伟,邹瑜,孙德宇,余镇雨,路菲. 建筑科学. 2019(10)
[5]论我国光伏产业的发展优势与劣势[J]. 江华. 太阳能. 2019(09)
[6]高渗透率光伏参与电力系统调频研究综述[J]. 张金平,汪宁渤,黄蓉,马明,何世恩. 电力系统保护与控制. 2019(15)
[7]现货市场环境下交易模式对光伏电站投资的影响研究[J]. 郭红霞,高瑞,张节谭,郭树峰,杨立斌,张臻. 电网技术. 2019(08)
[8]光伏发电潜力分析——以山西省为例[J]. 郭鹏,申彦波,陈峰,赵晓栋. 气象科技进展. 2019(02)
[9]光伏电站建设运行对气候环境的能量影响[J]. 李芬,杨勇,赵晋斌,陈正洪,高晓清,申彦波. 气象科技进展. 2019(02)
[10]基于光伏逆变器调节的配电网电压控制策略[J]. 高鹏程,王蕾,李立生,徐丙垠,周健. 电力自动化设备. 2019(04)
博士论文
[1]考虑大规模新能源接入的电力系统规划研究及应用[D]. 李晖.华北电力大学(北京) 2017
[2]光伏电站有功功率控制相关关键技术研究[D]. 毕锐.合肥工业大学 2016
本文编号：3568047
【文章来源】：东北电力大学吉林省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１我国光伏年发电量??
东北电力大学工程硕士学位论文??３．５０％?丨?３．１０％??３．００％?Ｉ?２．６１％＾??２．５０％?ｉ??１．８６％／??２．００％?｜?＾??１．５０％?１?１．１１％／＾??１．００％?丨?０．７１％??０．４４％??０．５０％?：?〇．〇７％?〇．??０．００％?１??????２０１２?２０１３?２０１４?２０１５?２０１６?２０１７?２０１８?２０１９??光伏发电占比（％）??图１－２我国光伏发电在总发电量的占比??２０１３年底至今，光伏发电项目的平均初始投资成本降幅超过５５％，光伏发电在全球很??多国家和地区己经成为最经济的能源形式，并仍然处于成本快速下降的区间之内。而在光??伏市场发展方式也在转变：由大型电站向小型家庭式发电转向。随着我国近几年大力支持??光伏发电产业的发展，己经成为世界光伏发电产业一支不可忽视的力量，在单晶硅、多晶??硅等光伏发电材料上极具成本优势促使我国可以大规模的推广家庭用户光伏发电项目，并??取得了重大的进展。光伏发电作为一种实现节能减排目标的新能源，在家庭小规模发电、??路灯、供暖等多个方面都有广泛应用，国家也对未来的光伏能源产业发展方向拟定了中长??期计划［６＿７］。为了配合国家的积极响应，国家电网也出台了一系列的优化政策，且免费提供??并网验收、调试等服务，电网公司也投入了大量的资源建设相关光伏发电配套设施，这些??措施都极大地促进了光伏发电相关设施企业的发展。以下是技术较成熟的国家对发展光伏??的政策：??德国的光伏发电技术在全球都较为领先，在２０１３年之前就已完成第一阶段的爆发式??增长，到２０１３年底德国的光伏发电总量己占全国分布
第２章?光伏发电系统分析??第２章?光伏发电系统分析??光伏发电作为未来清洁能源的主要形式之一，相关技术的进步将提高其在电力领域的??竞争力。本章将对光伏发电系统内部结构进行介绍，并重点对光伏电池、ＭＰＰＴ技术及光??伏逆变器控制做详细分析。??２．１光伏发电系统结构??目前，单级式光伏发电系统和双级式光伏发电系统是应用最为广泛的光伏系统结构，??其中大型电站由于需要转换效率高、结构简单和便于维护的光伏结构，一般选取单级式光??伏发电系统结构，而双级式光伏发现系统一般应用于家庭小规模发电系统［２８］。??２．１．１单级式光伏发电系统??Ｍ???＾??ｐｖ??光伏逆变器?＾￣??ｎ?Ｍｎｆ变？电网电压、??光伏帳、?频報测??电流检测——??—？控制器＊＊???图２－１单级式光伏系统结构??单级式光伏发电系统由光伏电池、光伏逆变器、滤波器、控制系统和负载五个部分组??成，如图２－１所示。其中光伏电池是系统进行能量转换的装置，光伏逆变器负责将光伏电??池输出的直流电经过ＤＣ／ＡＣ转换，输出与大电网同频同相位的交流电，并保持最大电能??功率输出，滤波器负责过滤输出交流电的高次谐波，控制系统是系统的控制中心，负责系??统的正常运行，负载作为输出电能的消耗部件，该结构需要在光伏逆变器中同时实现最大??功率追踪和逆变控制的功能。??２．１．２双级式光伏发电系统??ＰＶ?ＩＪｄＣ／Ｄｃ［＾?＼??￣????负载??ＭＰＰＴ控制｜逆变控制?电网电压、??光伏电压、??电流检测????????？控制器????？１－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新的大型光伏并网系统稳定性分析方法[J]. 高晓帆,田书,常永强. 电力系统保护与控制. 2020(01)
[2]基于改进粒子群算法的光伏最大功率跟踪研究[J]. 李荣,杨勇,郭苏,施建中. 电源技术. 2019(11)
[3]BP神经网络下光伏最大功率点跟踪方法[J]. 赵婷婷,刘莹,夏君铁,李菲菲,赵翀,李潇潇. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2019(05)
[4]中国不同气候区光伏潜力分析[J]. 刘常平,徐伟,邹瑜,孙德宇,余镇雨,路菲. 建筑科学. 2019(10)
[5]论我国光伏产业的发展优势与劣势[J]. 江华. 太阳能. 2019(09)
[6]高渗透率光伏参与电力系统调频研究综述[J]. 张金平,汪宁渤,黄蓉,马明,何世恩. 电力系统保护与控制. 2019(15)
[7]现货市场环境下交易模式对光伏电站投资的影响研究[J]. 郭红霞,高瑞,张节谭,郭树峰,杨立斌,张臻. 电网技术. 2019(08)
[8]光伏发电潜力分析——以山西省为例[J]. 郭鹏,申彦波,陈峰,赵晓栋. 气象科技进展. 2019(02)
[9]光伏电站建设运行对气候环境的能量影响[J]. 李芬,杨勇,赵晋斌,陈正洪,高晓清,申彦波. 气象科技进展. 2019(02)
[10]基于光伏逆变器调节的配电网电压控制策略[J]. 高鹏程,王蕾,李立生,徐丙垠,周健. 电力自动化设备. 2019(04)
博士论文
[1]考虑大规模新能源接入的电力系统规划研究及应用[D]. 李晖.华北电力大学(北京) 2017
[2]光伏电站有功功率控制相关关键技术研究[D]. 毕锐.合肥工业大学 2016
本文编号：3568047
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