光伏发电系统的建模方法研究

发布时间：2020-07-10 09:19

【摘要】：光伏发电具有间歇性和不确定性,其大规模并网势必对电力系统的安全稳定运行造成一定冲击。而且,大型光伏电站往往由数以百计的光伏发电单元组成。为评估光伏大规模接入对电力系统的影响,亟需开展光伏发电系统的建模和等值研究。建立能够表征对称故障下实际光伏发电系统动态行为的模型,是光伏建模研究的一项基础性工作。通过对光伏阵列、最大功率跟踪控制及有功无功解耦控制模块单独建模,得到对称故障下光伏发电系统的本体模型。根据并网标准,解析出故障穿越过程中有功和无功电流参考值,将得到的参考值输入到电流控制器中,利用控制器的跟踪作用实现对称故障下的光伏发电控制。该模型的准确性在光伏发电系统的现场试验中得到了验证。为提高光伏发电系统模型的通用性,进一步对不对称故障下的光伏发电系统建模进行研究。不对称故障下,实际光伏发电系统的响应特性多种多样,故障持续期间电流的畸变程度、有功功率和无功功率的波动情况也大不相同。针对这一问题,通过分析电流和功率波动之间的关系,引入电能质量调节因子,提出多目标协调控制策略。通过仿真与实测对比,验证了策略的有效性。为提高光伏电站建模的快速性与准确性,对光伏电站的等值建模方法进行了研究。以三机并联的简单光伏电站为例,推导出光伏电站故障穿越全过程动态行为的解析表达式。发现传统光伏单机等值的误差,来源于故障期间和故障清除后恢复期间的功率偏差。将解析表达式推广至多机组成的复杂电站,提出基于故障穿越动态行为解析的改进单机等值方法。基于实测数据对改进单机等值方法与传统单机等值方法进行了仿真对比,结果表明本文方法在不同的工作场景和电压跌落情况下均具有较好的等值效果。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM615
【图文】：

特性图,光伏阵列,功率输出,电压电流

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文伏阵列由 112 个光伏电池板串联，共 10 串。在标准温度 25oC 下，光照强度分别为 1000W/m2、600W/m2和 300W/m2。对该光伏阵列进行仿真分析时，光伏阵列的I-U 特性曲线和 P-U 特性曲线如图 2-3 a)所示。在标准光照强度 1000W/m2，温度分别为 50oC、25oC 和 0oC 对该光伏阵列进行仿真分析时，光伏阵列的 I-U 特性曲线和 P-U 特性曲线如图 2-3 b)所示。800

光伏发电,仿真模型,光伏发电系统,实测数据

1.05In0.2≤ug≤0.901.5*(0.9-ug)*Inug<0.2ug>0.9iq_fault* 1 1 fault normal n1 1 fault re n*d_re2 2 n re nnormal n,,,t t k i P Pt t k i P Pik t t i P PP P ,故障期间id_re+*0iq_re+*恢复期间iq*iqvqedeqPIω1Lsω1Ls-++++-id图 2-7 光伏发电系统控制框图2.6 仿真验证为验证所提出建模方法和控制策略的可行性，在 matlab/simulink 平台上搭建的 500kW 光伏发电系统电磁暂态详细模型，根据国内不同厂家提供的两组容量为 500kW 的光伏逆变器实测数据，在不同的有功出力和电压跌落情况下将仿真数据与实测数据进行对比。仿真模型如图 2-8 所示。表 2-1 为 500kW 光伏发电系统的主要参数。

实测曲线,实测曲线,仿真波形,第一

滤波电阻 0.3mΩ 变压器额定功率 0.5MVA 变第一组工况条件为三相电压跌落 21%，故0.694+j0.0p.u.；第二组工况条件为三相电压跌态时功率输出 0.583+j0.131 p.u.。图 2-9 和图电流、瞬时有功功率和瞬时无功功率的仿真和7 7.5 8 8.5 9 9.5时间 (s)0.10.30.50.70.9实测仿真0.0.0.0.0.7

【参考文献】