能源协调控制系统中光伏电站有功无功控制研究

发布时间：2017-09-08 16:29

  本文关键词：能源协调控制系统中光伏电站有功无功控制研究

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【摘要】：能源是现代世界经济发展的根本,而随着传统化石能源日益枯竭以及环境污染问题日益严重,人类对于新型的可再生能源如太阳能、风能等的开发利用就显得愈加关注。光伏发电作为一种可再生能源发电技术,使用的是清洁环保无任何污染的太阳能,近年来成为了世界上发展最快的新能源发电技术之一。然而,光伏发电存在间歇性、波动性以及随机性等特点,随着光伏电站并网规模越来越大,光伏发电对电网功率平衡和电压稳定所造成的影响也会越来越大,尤其是光伏发电难以准确预测,光伏电站稳定控制和快速调节性能较差,使得这一问题更加严峻。加强能源协调控制系统中光伏电站有功无功控制的研究,有利于电网的安全稳定运行,同时也是光伏发电行业健康发展的基础。本文首先分析了光伏电池组件及三相并网逆变器的基本原理,利用PSCAD平台搭建了光伏发电系统的并网模型,并对光伏组件的伏安特性及逆变器的控制策略进行了仿真验证；然后针对现有光伏电站内部有功分配策略的缺点,提出了一种考虑预测误差的光伏电站有功分配策略,该策略依据光伏阵列的超短期天气预测数据,综合考虑光伏电站有功出力的可靠性、风险性以及各光伏阵列出力的波动性来制定调度期内各光伏阵列的有功出力计划；随后,针对我国西北部地区梯级水电站众多的特点,提出一种光伏电站与梯级水电站联合系统调度策略,该策略同时考虑光伏电站风险备用约束和梯级水电站“弃水量”约束,从而使光、水两种资源得到更加充分合理的利用；最后,通过对限制光伏逆变器无功输出能力的各种因素进行分析,得到了逆变器的无功输出极限,以此为基础提出了一种光伏逆变器与光伏电站内其他无功补偿装置的协调控制策略,通过求解多目标优化模型最终获取光伏电站最优无功分配方案。
【关键词】：光伏电站 有功控制 无功控制 梯级水电站
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 本课题的研究背景11
• 1.2 本课题的研究现状11-14
• 1.2.1 光伏电站有功控制11-13
• 1.2.2 光伏电站无功控制13-14
• 1.3 论文的主要工作14-16
• 第2章 光伏阵列原理与建模16-25
• 2.1 光伏电池基本原理和等效电路16-17
• 2.1.1 光伏效应16
• 2.1.2 光伏电池的等效电路和电量方程16-17
• 2.2 光伏电池的建模和伏安特性曲线17-20
• 2.2.1 光伏电池建模18-19
• 2.2.2 光伏电池特性曲线19-20
• 2.3 光伏逆变器控制策略20-24
• 2.3.1 三相并网逆变器数学模型21-23
• 2.3.2 三相并网逆变器数学模型23-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第3章 光伏电站有功控制策略25-37
• 3.1 光伏电站有功控制架构25-27
• 3.1.1 光伏电站有功控制架构25-26
• 3.1.2 光伏电站有功控制架构26-27
• 3.2 考虑预测误差的光伏电站有功分配策略27-31
• 3.2.1 光伏功率预测误差模型27-28
• 3.2.2 风险模型28-29
• 3.2.3 目标函数29-30
• 3.2.4 改进最优粒子群优化算法30-31
• 3.3 算例分析31-36
• 3.3.1 算例模型31-33
• 3.3.2 仿真结果及分析33-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 光伏电站与梯级水电站联合系统调度策略37-51
• 4.1 基本思路37-38
• 4.2 光伏电站相关模型38-39
• 4.3 梯级水电站出力模型39-42
• 4.3.1 水量平衡特性39-40
• 4.3.2 水电转换关系40-42
• 4.3.3 不等式约束42
• 4.4 考虑光伏预测误差的光水联合调度模型及求解42-44
• 4.4.1 日前调度模型42-43
• 4.4.2 日间调度模型43-44
• 4.4.3 改进最优粒子群优化算法44
• 4.5 算例分析44-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第5章 光伏电站无功控制策略51-63
• 5.1 光伏逆变器无功输出极限51-55
• 5.1.1 传输线路阻抗的限制51-52
• 5.1.2 逆变器视在功率限制52
• 5.1.3 逆变器最大输出电流限制52-53
• 5.1.4 逆变器输出无功极限分析53-55
• 5.2 光伏逆变器无功控制策略55-58
• 5.2.1 基本思路55-56
• 5.2.2 电容器组的投切策略56
• 5.2.3 光伏逆变器及其他连续调节的无功补偿设备的出力策略56-58
• 5.3 算例分析58-62
• 5.3.1 算例模型58-59
• 5.3.2 仿真结果及分析59-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第6章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63
• 6.2 展望63-65
• 参考文献65-68
• 攻读硕士期间参加的科研工作68-69
• 致谢69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 吴理博;赵争鸣;刘建政;王健;袁立强;;具有无功补偿功能的单级式三相光伏并网系统[J];电工技术学报;2006年01期

2 汪海瑛;白晓民;;并网光伏的短期运行备用评估[J];电力系统自动化;2013年05期

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本文编号：815077