面向广义负荷的光伏发电系统等效建模研究

随着配网侧光伏发电规模持续增大,光伏发电系统的动态行为对配网侧综合负荷特性产生影响,建立面向负荷的光伏发电系统等效模型十分重要。基于Matlab/Simulink搭建了光伏发电系统并网仿真平台,通过将光伏发电系统看作一种广义负荷,并对其在暂态过程中的动态运行特性进行分析,提出一种面向负荷的光伏发电系统二阶等效模型,该等效模型由电阻、电感及电容组成的串联电路并联恒功率源构成。通过不同扰动强度下的仿真分析,检验了所提出的等效模型的有效性、泛化能力和参数稳定性。     

面向广义负荷的光伏发电系统等效建模研究EI北大核心CSCD

随着配网侧光伏发电规模持续增大,光伏发电系统的动态行为对配网侧综合负荷特性产生影响,建立面向负荷的光伏发电系统等效模型十分重要。基于Matlab/Simulink搭建了光伏发电系统并网仿真平台,通过将光伏发电系统看作一种广义负荷,并对其在暂态过程中的动态运行特性进行分析,提出一种面向负荷的光伏发电系统二阶等效模型,该等效模型由电阻、电感及电容组成的串联电路并联恒功率源构成。通过不同扰动强度下的仿真分析,检验了所提出的等效模型的有效性、泛化能力和参数稳定性。     

计及高渗透率光伏的配电网广义负荷一体化等值建模

计及光伏等新能源电源的配电网广义负荷模型,通常是在传统综合负荷模型的基础上并联新能源电源的等值模型,其结构庞大,模型阶数较高,使得参数难以辨识。提出一种计及光伏的配电网广义负荷一体化等值建模方法,其简化了模型结构,且无需依赖光伏发电系统的出力数据。基于光伏发电系统动态特性的理论和仿真分析,提出光伏发电系统的多项式等值模型;建立光伏发电系统和配电网静态负荷的一体化模型,扩展参数取值范围,并采用改进遗传算法对模型参数进行辨识。基于DIgSILENT-MATLAB联合仿真平台的仿真结果表明,所提一体化等值模型能够较为准确地描述计及光伏发电系统的配电网广义负荷的动态特性。     

面向负荷的光伏电池和燃料电池建模及其等效描述

为研究光伏电池(photovoltaic cell,PV)和燃料电池(fuel cell,FC)对配网侧综合负荷特性的影响,构建了PV和FC发电系统并研究了各功能模块的模型和并网控制策略;通过分析PV和FC的稳态特性和并网控制外特性,提出了PV和FC发电系统恒功率控制的电压源等效描述模型。实例仿真结果表明,恒功率控制的电压源能等效描述PV和FC发电系统的拟负荷外特性。基于此,提出了感应电动机并联静态负荷和直流分布式电源的广义综合负荷模型结构。     

计及跟随型和支撑型分布式光伏的广义综合负荷模型及两阶段参数聚合等效方法

为有效聚合等值包含不同控制类型分布式光伏发电系统的配电网,提出一种计及跟随型和支撑型分布式光伏的广义综合负荷模型及两阶段模型参数聚合等效方法。通过将跟随型和支撑型光伏等效模型与传统综合负荷模型并联形成广义综合负荷模型,实现对实际配电网并网特性的有效拟合;基于参数灵敏度分析与改进的微分进化算法,通过两阶段聚合等效确定模型参数,避免模型未知参数过多带来的辨识解分散性大的弊端。基于PSCAD和MATLAB验证了所提模型的自描述能力、泛化能力和参数稳定性。     

含高渗透率分布式光伏发电系统的配电网动态等值分析

随着分布式光伏发电系统广泛接入配电网,渗透率不断升高,甚至超过了百分之一百,在光照比较强的时候会向输电网倒送功率,在这种情况下,负荷和分布式光伏发电系统共同主导了配电网的动态特性,对电网的暂态稳定产生了重要的影响。为此,建立了综合考虑负荷及分布式光伏发电系统动态特性的配电网动态等值模型,即在综合负荷模型的基础上增加一个等效的光伏电站,然后通过动态轨迹灵敏度法筛选重要参数,在DIgSILENT-MATLAB联合仿真平台上实现基于遗传算法的关键参数辨识。最后,在DIgSILENT平台中搭建了输配电网仿真算例,仿真结果表明,所提出的配电网动态等值模型能够比较准确地描述含有高渗透率分布式光伏发电系统的配电网动态特性。     

一种含燃料电池发电系统的广义综合负荷模型

基于MATLAB/Simulink仿真工具并运用总体测辨建模的方法,研究燃料电池发电系统对配电网侧综合负荷建模的影响。通过对暂态过程中燃料电池发电系统的动态运行特性分析,将燃料电池发电系统看做一个功率消耗为负的广义动态负荷,并采用二阶微分状态方程建立其动态行为的数学模型,进而提出用感应电动机并联燃料电池和静态负荷的广义综合负荷模型来等效描述含燃料电池发电系统的配电网侧综合负荷特性。对3种典型运行方式下系统受到不同的扰动强度进行仿真分析,验证了所提出的广义综合负荷模型的有效性、内插外推能力和参数稳定性。     

基于广义下垂控制的光伏发电系统的惯量特性分析

以电力电子设备为接口的新能源电力系统缺乏传统物理转子的惯量,大规模并网时系统的弱惯量问题突出。针对此问题,以广义下垂控制的光伏发电系统为研究对象,首先介绍了光伏发电系统的结构和广义下垂控制的数学原理。然后通过建立光伏发电系统的电气转矩模型,揭示了广义下垂控制下并网逆变器的惯量特性,分析研究了系统具有惯量特性的影响因素及参数影响规律。最后,通过仿真分析验证了分析的正确性。研究结果表明:广义下垂控制下光伏逆变器系统具有明显的惯量特性,惯量大小变化受控制器的主导零极点的影响,且等效惯量系数具有频域特性。     

基于戴维南-诺顿等效的含分布式光伏发电系统的配电网仿真分析

对含有分布式光伏发电系统的配电网及其等效模型的研究已成为配电网稳定性研究的重要手段。分别对分布式光伏发电系统、含有旋转电机和恒阻抗负荷的综合负荷以及非线性负荷的控制方案、电磁暂态特性和旋转电机的机械特性进行分析和建模,并化简为统一形式的戴维南-诺顿等效模型。论述电力电子设备硬件等效和控制等效的一致性。通过MATLAB/Simulink仿真平台对改进的IEEE 13节点配电网的等效模型与详细模型进行对比,结果显示,等效模型与详细模型的输出拟合一致,具有较好的准确性。     

基于电气外特性的光伏发电系统模型等效方法

光伏发电系统模型复杂,仿真计算时需要多次迭代,不适用于大量光伏电源接入电网的仿真分析与计算,为此本文提出了一种基于电气外特性的光伏发电系统模型等效方法。通过基于对光伏发电系统的稳态和暂态外特性的分析,将动态模型等效转换为一个具有二阶动态电路特性的受控电压源模型。该动态等效模型只需要利用光照强度、温度以及故障信息作为输入量,以获得故障前后的稳态输出电流,并在确定其动态电路的相关参数后完成整个模型的建立,故后续仿真计算时不再需要迭代。基于Matlab/Simulink平台搭建了光伏发电系统并网仿真模型,仿真结果表明,采用该等效模型在保证计算精度的前提下,可以有效提高仿真效率,具有良好的工程实用价值。     

考虑大规模光伏电站接入的电力系统旋转备用需求评估

光伏发电系统出力的随机性与间歇性,使得电力系统的运行风险在大规模光伏电站并网后迅速增加,传统的旋转备用需求评估方法已经不能满足含光伏电站的系统运行要求。文中建立了太阳辐照度和光伏发电系统出力的概率分布模型,并采用拉丁超立方采样模拟光伏发电系统的出力场景;利用基于Huffman树的改进K-means聚类算法对光伏发电系统的出力场景进行有效聚类,在保证光伏发电系统出力分布特性的前提下减少了场景数量;在此基础上,提出了考虑大规模光伏电站接入的电力系统旋转备用需求评估模型,以系统综合运行费用最低为目标,兼顾了运行的经济性和可靠性。基于改进的IEEE-RTS 96系统,对所提模型进行了仿真分析,算例结果验证了模型的合理性和有效性。     

含高渗透率光伏发电并网型微网中的电动汽车优化调度方法

针对含高渗透率光伏发电的并网型微网,研究了电动汽车与大规模光伏发电协同增效利用的方法,提出一种以提升光伏发电利用率为目的的电动汽车优化调度模型。为避免依托于中央能量管理系统的集中优化,发展了关联电动汽车交互功率与系统负荷信息、光伏出力信息的虚拟费用理论,在此基础上构造了电动汽车集群的非合作充放电博弈模型,并推导出博弈模型纳什均衡与集中式优化模型最优解的一致性,从而以分散自治的方式规避了集中式优化的弊端。在某办公楼区域光储微网的算例分析中,以光伏发电利用率、等年值成本为微网运行性能评价指标,验证了所述电动汽车优化调度方法的合理性、有效性。     

基于自适应旋转惯量VSG控制策略光储微网系统

针对光伏储能并网发电系统采用常规虚拟同步机VSG(virtual synchronous generator)控制策略在负荷扰动时系统的稳定性和动态性能欠佳的问题,本文提出一种基于自适应旋转惯量VSG控制策略的光伏储能并网发电系统。在常规VSG控制策略的基础上,利用同步发电机的功角特性曲线及转子角速度振荡周期曲线,分析了自适应旋转惯量对系统频率的影响,并对自适应旋转惯量VSG控制策略的稳定性分析及关键参数整定设计。最后,将自适应旋转惯量VSG控制策略应用于光伏储能并网发电系统中并建立其仿真模型。仿真结果表明:在负荷扰动情况下,采用自适应旋转惯量的VSG控制策略的光伏储能发电系统的稳定性和动态性能较好。相比常规的VSG控制策略频率波动及输出功率的波动性明显得到抑制。     

考虑需求响应不确定性的光伏微电网储能系统优化配置

将分布式光伏以微电网的形式接入配电网运行是应对大规模分布式光伏并网问题的有效手段之一。以含储能装置和需求响应资源的并网型光伏微电网为研究对象,研究考虑价格型需求响应(Demand Response, DR)不确定性的并网型光伏微电网储能系统优化配置方法。首先,同时考虑价格需求弹性曲线和基线负荷不确定性对价格型DR不确定性的影响,建立了价格型DR响应量模糊模型。在此基础上,以用户负荷与光伏出力总差异最小为目标,建立了基于模糊机会约束规划的价格型DR优化运行模型。之后,以价格型DR的优化结果为基础,建立了基于模糊机会约束规划的并网型光伏微电网储能系统优化配置模型。通过对模糊机会约束的清晰等价处理,将模糊机会优化问题转换为确定性优化问题进行求解。最后,通过仿真算例验证了模型的有效性。     

大规模光伏发电并网概率潮流计算及对电网的影响

随着并网光伏发电容量的规模越来越大,光伏发电固有的波动性和不可控性导致其大规模并网时会使潮流分布发生变化甚至潮流反向,对电网的安全稳定运行造成影响。建立了光伏发电系统的潮流计算模型,以IEEE14节点系统和西北某省级电网系统为研究算例,对含光伏的电力系统进行概率潮流计算,全面分析了不同光伏接入容量、不同光伏接入点及不同光伏出力相关性的情况下大规模光伏并网对系统潮流的影响。结果表明光伏接入容量越大,电压及支路潮流的波动和越限概率也越大,光伏接入点将影响系统网损及光伏极限接入容量,并发现光伏接入对系统潮流的影响具有方向性,且光伏电站出力相关性不可忽略。所得结论可为电力系统新能源规划与运行提供决策参考。     

基于参考电流型光伏发电系统变功率输出控制策略

针对两级式光伏并网发电系统变功率输出技术的研究及应用现状,提出了一种新型的参考电流型变功率输出控制策略。通过光伏功率与指定功率的比较,实时改变光伏电流,可以实现最大功率跟踪和指定功率跟踪两种功率输出模式,并且在日照强度变化情况下能够快速有效地控制光伏功率的输出。所提控制策略对Boost变换器进行小信号建模,详细分析了不同功率下光伏阵列等效阻抗对前级系统稳定性的影响,并介绍了双模式功率输出的控制器设计。最后仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

光伏并网系统故障二次谐波产生机理及其对变压器保护的影响

光伏发电系统通过逆变器矢量控制并网,其短路暂态特性异于传统电源。电网发生故障时,光伏系统输出电流中可能含有二次谐波,接入弱电网时二次谐波的影响不可忽略。以光伏并网发电系统对称故障条件为例,首先分析基于锁相环的三相并网逆变器单频率输入双频率输出的现象产生机理。其次在综合考虑并网控制及系统低电压穿越策略切换的影响基础上,分析故障暂态过程中电流二次谐波产生机理并推导二次谐波解析表达式。指出在变压器区内故障时光伏并网系统产生的二次谐波可能威胁变压器差动保护的可靠性。最后基于PSCAD/EMTDC仿真验证理论分析的正确性,为后续光伏发电系统接入后的电网继电保护适应性分析提供参考。     

新能源电站集电馈线对多变流器并网运行稳定性的影响

风电、光伏等新能源电站中集电系统馈线的分布参数对各个基于LCL滤波器的发电单元变流器谐振特性影响较大,这给变流器控制系统设计带来挑战。为了分析集电系统馈线对多变流器并联运行稳定性的影响,在复频域中采用运算电路的节点导纳矩阵建立了多机系统的数学模型,并分析了模型频率函数特性。分析结果表明,集电系统中不同馈线类型下拓扑形式与馈线长度对变流器的稳定性影响存在较大区别,基于MATLAB/Simulink平台的仿真分析验证了相关结论。     

基于集中损耗的光伏发电单元年发电量RT-LAB仿真分析

发电量是定量评估光伏发电单元效益的重要指标,而逆变器损耗与发电量指标息息相关。已有的光伏发电单元发电量计算模型或过于复杂,或忽略了逆变器参数和控制算法带来的影响,难以准确计算逆变器损耗。针对上述问题,提出了基于集中损耗模型的光伏发电单元发电量计算方法。该方法根据逆变器的瞬时输出功率,采用了集中等效模型来模拟逆变器在不同工作点的损耗,所需参数较少,简单准确且不会增加模型的计算负担。同时该模型考虑了电力电子器件的参数和控制对发电量的影响。最后通过RT-LAB实时仿真平台搭建了所述光伏发电单元发电量详细仿真模型,并与实际系统的年发电量进行对比,验证了该模型的正确性。     

满足电能质量限值的分布式光伏极限峰值容量计算

随着分布式光伏在中低压配电网分散性大量接入,配电网电能质量问题日益突出,配电网馈线可接入分布式光伏极限容量成为了焦点问题。文中探求分布式光伏接入中低压配电网对电能质量的影响因素和影响程度,提出了基于电流注入法满足电能质量限值的极限峰值容量优化计算模型。该模型以多个电能质量指标的国家标准作为优化限值约束,对新建或扩容等多种情况均能有效给出分布式电源接入极限峰值容量。通过IEEE 33节点系统和实际配电网LCX系统的算例分析,验证了模型计算结果的有效性和实用性。针对10kV典型线路,依据不同分区的不同线型给出了满足电能质量限值的分布式光伏安全可接入极限容量,为供电企业校核分布式光伏接入并网申请时提供参考。