大型分布式电源模型化研究及其并网特性分析 ——（一）光伏电站专题

就大型光伏电站各系统进行了模型化研究,确立了光伏电池、逆变器、控制系统的数学模型。基于这些模型,对大型光伏系统光伏电池组输出功率特性,在复杂电网环境中的输出电压、电流特性进行了理论分析,并着重分析了光伏电站在系统在故障状态下的各种响应特性和其低电压穿越能力,以及输出谐波、电压波动等其他电能质量方面的问题。部分实验验证和仿真结果表明所建立的大型光伏电站模型及其并网特性分析具备一定的正确性,为国家新能源战略提供了一定的理论基础和并网指导。     

大型分布式电源模型化研究及其并网特性分析——(一)光伏电站专题

就大型光伏电站各系统进行了模型化研究,确立了光伏电池、逆变器、控制系统的数学模型.基于这些模型,对大型光伏系统光伏电池组输出功率特性,在复杂电网环境中的输出电压、电流特性进行了理论分析,并着重分析了光伏电站在系统在故障状态下的各种响应特性和其低电压穿越能力,以及输出谐波、电压波动等其他电能质量方面的问题.部分实验验证和仿真结果表明所建立的大型光伏电站模型及其并网特性分析具备一定的正确性,为国家新能源战略提供了一定的理论基础和并网指导.     

大型光伏发电系统控制原理与并网特性研究

针对大型分布式电源并网特性研究的空白,就大型光伏电站内部各系统建模并分析,确立其数学模型,包括光伏电池函数、逆变器函数及控制系统函数,从而进一步分析其并网特性.研究了大型光伏系统在复杂电网环境中的输出电压、电流特性,故障状态下的低电压穿越能力,以及其他电能质量方面的问题.理论分析和实验结果证明了大型光伏电站满足电压波动、输出谐波等稳态特性和故障时动态无功补偿、低电压穿越能力、电压稳定等暂态特性要求.     

大型分布式电源建模分析与并网特性研究

详细分析了大中型光伏电站并网原理,确立了光伏逆变器的数学模型和电网分布参数模型,从而进一步分析其并网特性。研究了大型光伏发电系统和薄弱电网并列运行的特性,着重分析了大中型光伏电站在薄弱电网环境下输出电压、电流谐波等电能质量特性。根据采用传统控制算法的三相光伏逆变器仿真结果和实际运行数据,提出基于空间矢量理论的三相光伏逆变器控制算法,可有效降低光伏并网输出电压、电流谐波,增强光伏并网可靠性。理论分析和部分运行结果证明了并网特性的正确性。     

并网光伏逆变器输出特性分析及其谐波源建模

为分析并网光伏电站谐波产生机理和传播特性,精确估算不同工况下光伏电站谐波输出,提出光伏电站动态谐波域模型。建立能准确反映光伏并网特性的谐波源模型,为配电网容纳光伏的能力以及大型光伏电站电能质量治理装备等课题的研究提供参考。利用双重傅里叶变换对三相半桥双极性正弦脉宽调制逆变器输出电压进行分解,将死区效应及调制环节等非理想因素考虑到逆变器的建模中,并结合并网滤波回路参数及逆变器控制技术对并网输出电流波形的影响,建立光伏逆变器并网谐波源模型。在仿真中结合实测数据验证了建模方法和模型的正确性。     

基于电气外特性的大型光伏电站建模及电能质量预评估方法

目前对光伏发电系统的研究主要针对其内在机理建模,其建模与仿真过程复杂,难以应用于大量光伏电源(大型光伏电站)接入电网的电能质量预评估。为此,本文提出一种基于电气外特性的大型光伏电站建模及电能质量预评估方法。首先,本文提出基于电气外特性的光伏发电系统功率等效模型,该模型在仿真计算过程中不需要迭代,只需利用太阳光照强度和电池温度作为输入量,进而获得稳态输出电流;其次,基于PSCAD/EMTDC建立了光伏发电系统等效模型,该模型利用功率等效模型加谐波源的形式等效替代单个光伏发电系统,并可通过调节模型的光伏个数等效替代多个光伏发电系统的输出特性,进而搭建出大型光伏电站并网模型;最后,以广东省某大型光伏电站为例,对其进行详细的电能质量预评估,有效分析了大型光伏电站接入对电网电能质量的影响,验证了所提模型的实用性。     

大型太阳能光伏电站并网逆变系统设计分析

主要研究大型太阳能光伏电站并网逆变系统设计,总结了大型太阳能光伏的特点,并从光伏逆变器三相不平衡并网控制策略、LCL滤波器设计等设计内容入手对大型太阳能光伏电站并网逆变系统设计进行了讨论。     

级联式光伏电站直流并网拓扑及其控制策略

为解决光伏电站远距离输送并网问题,同时提高光伏电站并网系统稳定性,将光伏电站与电压源型高压直流(Voltage Source Converter-High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)输电系统相结合,设计了一种光伏电站通过级联直流变换器经VSC-HVDC输电线路并网拓扑方案。研究了光伏发电模块均压特性,分析了光伏发电模块控制策略和VSC换流站直流电压控制策略,提出了改进的直流电压-功率偏差斜率控制策略。在PSCAD/EMDTC电磁暂态软件下进行了不同光照强度仿真分析。仿真结果验证了系统可行性,表明了所提出控制策略有效保持光伏电站系统电压稳定性。     

大型光伏电站抑制低频振荡的有功阻尼控制策略

日益增大的光伏并网容量和光伏发电比重可能会对电力系统的低频振荡特性产生不良影响,大型光伏电站应该具备抑制低频振荡的能力。论文以大型光伏电站并入单机无穷大系统为研究对象,提出采用广域输电线路有功微分信号调节大型光伏电站最大有功输出的自适应阻尼控制策略,该控制策略能够尽可能多地输出有功并且确保光伏电站低频振荡抑制模式与最大功率跟踪模式之间的平滑切换。同时,考虑到相关标准对无功调压能力的要求,大型光伏电站无功控制沿用现有光伏系统无功调压的控制方法,进而形成大型光伏电站的功率控制策略。理论分析和仿真结果验证大型光伏电站有功阻尼控制策略能够显著提高系统抑制低频振荡的能力,保障系统安全稳定运行。     

大型并网光伏电站无功电压控制综述

伴随着光伏集中式并网的快速发展,大型光伏电站并网对电网影响也成为新的研究热点。高电压远距离外送的大容量并网光伏电站出力波动会造成并网点电压的波动,故障时甚至会造成电压越限,有必要探究大型光伏并网的稳态运行及故障情况下的无功电压协调控制问题,提高电网的电压安全稳定性。针对现阶段国内外新能源并网无功控制的研究进展,阐述并网光伏发电的常用无功电压控制策略。     

基于DIgSILENT的光伏电站无功特性分析及治理措施

太阳能光伏发电作为一种清洁可再生能源得到迅速的发展,为解决光伏发电接入电网无功电压问题,结合某光伏电站的接入系统实际情况,利用电力系统仿真软件DIg SILENT进行模型搭建,分析光伏电站的无功损耗及电压特性,并提出保证光伏电站可靠并网的无功补偿措施。     

大型光伏电站并网适应性分析

为研究大型光伏电站并网适应性,以某地区三个百兆级光伏电站并网工程为例,根据该地区最大、最小负荷运行方式下的数据,利用DIgSILENT/Power Factory软件,在光伏电站不同出力条件下对电网的潮流大小、母线电压波动、安全性N-1等方面进行仿真。依据相关导则要求,对大型光伏电站并网时适应性进行研究分析。针对大型光伏并网时母线电压降低幅度过大的现象采取相应的补偿措施,提高光伏电站并网适应性。该分析可对以后的工程提供参考。     

基于PSCAD的光伏电站仿真与分析

在分析光伏发电原理与光伏电池数学模型的基础上,对由若干光伏阵列组成的大型光伏电站进行PSCAD仿真建模,并分析其运行特性。采用恒电压跟踪方法并利用不同温度下的测量制表值共同实现大规模光伏阵列的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT),并设计了相应的并网逆变器控制策略。最后,对大型光伏电站在正常运行以及站内/外发生三相短路故障的情况进行仿真分析。     

并网光伏电源输出有功功率优化

光伏发电输出功率不稳定,无法直接并网使用,需要增加旋转备用容量。为此,将混合储能系统加入并网光伏发电系统中,提出了配备混合储能装置的并网光伏电站结构,把混合储能系统及其充放电控制器看作是光伏系统的"直流电子负载",研究其工作特性。针对光伏发电存在的问题,分析了进行功率平滑的必要性,重点分析了利用混合储能进行功率平滑的原理及策略。通过编程计算,说明了在平滑前后光伏电源出力的变化以及混合储能系统的功率吞吐情况,验证了所提方法的有效性。     

考虑SVG的光伏电站次同步振荡问题

新能源发电并网系统的振荡问题是电网关注的重要研究课题,揭示振荡发生的机理并明确影响振荡的关键因素是首要研究任务。为此,建立了含静止无功发生器(static var generator,SVG)的光伏并网系统的小信号状态空间模型,通过特征值分析研究了光伏并网系统的主导振荡模式及与其强相关的动态环节,分析了交流侧系统对光伏并网系统振荡特性的影响;采用频率扫描法从电路谐振角度对光伏并网系统次同步振荡(subsynchronous oscillation, SSO)现象进行了解释,并通过时域仿真验证了特征模式分析结果的正确性。研究结果表明:含SVG的光伏并网系统存在一个主导SSO模式,光伏电站并网变流器的控制参数对该模式的稳定性具有重要影响;此外,SVG与光伏发电系统之间也存在相互控制作用,需要合理设计二者的控制参数,以提高系统整体的稳定性。研究内容可为光伏并网系统的运行和控制设计提供指导。     

屋顶光伏电站并网运行特性分析

总结浙江电网60kW屋顶光伏示范电站并网一年来的运行规律,分析了光伏电站在电压异常、频率异常及孤岛情况下出现的问题,对光伏电站的运行特性及设备性能进行了总结。     

环境因素影响下的光伏系统出力特性分析

光伏系统出力随环境变化而呈现出随机波动性对于光伏系统的并网造成了影响,因此研究光伏电站在环境因素影响下的出力特性对于提高光伏电站的运营管理水平和接入电网水平具有重要意义。通过分析光伏发电工作原理,构建了阵列工程数学模型,明确了影响系统出力的环境参数。对不同典型日下的光伏系统出力特性进行分析,并对各环境因素和光伏系统出力进行相关性分析和光伏系统的效率计算,得到环境因素对光伏系统出力影响。结论为太阳辐照度对光伏系统出力的影响最大;电池板温度对光伏系统出力的影响次之;空气湿度对光伏系统出力有影响,但可忽略。     

大容量光伏电站并网稳定性分析及措施

大容量光伏电站并网时会对电网稳定性产生较大影响。以实际工程为例,建立光伏电站等元件的数学模型,对大容量光伏发电项目接入电网的相关技术问题进行研究;实现对其并网时系统的稳定性进行仿真分析,评估光伏电站并网运行后对电网电压、潮流等的影响,采用切实可行的无功补偿方案,并提出可行的解决方案以保证光伏电站及电网的安全稳定运行。     

并网光伏电站动态建模及仿真分析

在假设并网光伏电站各交流器件的输出和输入变量只含有基波分量的前提下,提出了一种利用相量法和受控源法模拟并网光伏电站电能转换及传输系统特性的方法,并建立了包含光伏阵列,具有最大功率跟踪功能的逆变器、变压器及控制系统的并网光伏电站整体仿真模型。通过采用国内某地并网光伏电站的实测数据进行的仿真验证及误差分析可知,所提出的光伏电站模拟方法和数学模型是有效的。     

光伏发电并网及其相关技术发展现状与展望

介绍了光伏发电的优势及发展方向,着重阐述了国内外光伏发电技术的发展现状及前景。鉴于光伏发电出力的随机性和不连续性,最大功率点跟踪技术(MPPT)一直都是研究重点,随着光伏技术的发展,MPPT也为了满足新的要求而不断发展,一些改进方法应运而生,以提高系统稳定性并适应各种运行条件。光伏电站并入电网运行会对电网造成多方面影响,例如孤岛效应、谐波污染、无功补偿、电压闪变等问题,随着光伏电站容量的增大,上述问题更是迫切需要解决,本文总结了一些目前用于解决这些问题的方法。逆变器是光伏发电并网的关键技术,在这方面本文叙述了并网逆变器的功能,拓扑结构的发展、有待解决的问题以及大型光伏电站并网逆变器的发展趋势。