三相光伏并网系统的运行控制研究

随着光伏发电技术水平不断提高,光伏并网系统在未来具有较大发展潜力。分析了光伏并网发电系统的工作原理,在光伏电池工程用数学模型下,选用导纳增量法的MPPT算法,建立了光伏阵列仿真模型。并网逆变器则采用电压外环、电流内环的SPWM双环控制策略。仿真结果表明,搭建的仿真模型能够满足实际并网规范要求,可以用于光伏发电并网方面的仿真研究。     

积灰对光伏组件发电性能影响的研究

提出了一种评估积灰对光伏组件发电性能影响的有效方法及其数学模型。该方法通过监测光伏发电效率和光伏组件连续积灰的灰尘密度值,建立了输出功率退化数学模型,从理论上说明光伏组件表面积灰对发电效率的影响,为定量研究灰尘影响发电效率提供了理论支撑。搭建了试验平台进行试验研究,验证了输出功率退化数学模型的精度。     

配电网中的分布式光伏系统发电性能仿真

针对基于配电网的分布式光伏发电系统发电性能开展仿真研究。分析了分布式光伏发电系统拓扑结构,根据光伏系统关键部件运行机理,建立了光伏组件、光伏逆变器运行模型,根据光伏组件I-V特性,建立光伏组件阴影遮挡模型。结合现场实际测试,确定光伏系统各环节运行模型参数,通过分布式光伏系统各环节结构以及光伏部件,对分布式光伏系统发电性能进行评估。     

基于灰色理论的光伏发电系统出力预测方法

本文对电动汽车充电站光伏发电系统发电能力进行分析,假定光伏发电并网逆变器可以保证光伏池板阵列始终工作在输出最大功率的工况下,建立光伏发电系统模型,利用灰色预测理论建立了光伏发电系统的发电量预测模型,对光伏发电系统的未来发电量进行预测。     

基于PSCAD的光伏发电建模与仿真

讨论了一种考虑太阳光照强度及环境温度变化的光伏阵列数学模型及基于电导增量法的最大功率点跟踪(MPPT)算法,并基于该数学模型和MPPT算法在PSCAD中搭建了光伏阵列和MPPT控制器通用仿真模型,进而搭建了并网光伏发电系统仿真模型分析了变光照强度下的光伏发电系统动态特性,证明了所建光伏发电系统并网逆变器控制策略的准确性和有效性.     

基于PSASP的光伏发电系统建模及其并网对微电网电压质量的影响

首先对光伏发电系统发电原理、运行方式等进行了介绍,总结了光伏发电并网对电网影响的研究现状.其次,对光伏发电系统的电池特性进行简化,并基于PSASP仿真建立了光伏发电的电源模型;针对Benchmark模型,仿真了中压配网系统和低压微电网光伏发电接入情况;然后针对不同的天气条件,研究了不同形式的光伏发电系统接入对系统产生的稳态影响,以及不同容量的光伏发电系统接入对微电网稳态运行时电压质量的影响.最后提出了改善微电网电压质量的相关措施.     

光伏发电单相并网系统研究

为了建立光伏发电的单相并网系统,论文首先分析了光伏发电系统的数学模型。在此基础上,建立了由光伏电池、BOOST DC/DC电路和逆变桥及控制电路组成光伏发电单相并网模型。采用有电网电压前馈补偿的SPWM电流跟踪控制方法,实现了光伏电池的单相并网;在Simulink仿真环境下建立了该系统的仿真模型,仿真结果验证了模型的有效性。     

光伏电池精确工程模型及输出特性研究

建立准确高效的光伏电池工程数学模型是光伏发电技术及相关研究的重要基础。光伏组件传统数学模型具有较高的精度,但非线性强、涉及超越方程,求解比较困难,难以满足工程模型对复杂度与精确度兼顾的要求。针对这一问题提出一种光伏电池精确工程模型,对数学模型进行了参数简化,设计了需要参数及迭代次数较少的牛顿—拉夫逊法的参数计算方法,改进了迭代中出现的奇异矩阵。利用MATLAB对该模型进行了4种不同光伏材料和变电阻参数特性影响测试,在不同的辐照强度和环境温度条件下对光伏组件模型输出特性进行了仿真实验和分析。结果表明,所提模型具有较好的通用性和灵敏度,快速准确反映了变工况条件下光伏组件的I-U和P-U输出特性,为大型光伏发电系统的研究提供了有力的支持。     

基于GAMS的光伏发电消纳体系研究

提出了一个综合考虑光伏发电机组和传统机组的消纳体系,建立了相应的光伏发电消纳分析数学模型,给出了模型求解方法,以标准的IEEE26机24节点系统为原型给出了3个典型算例,并采用GAMS(通用代数建模系统)求解。通过对计算结果的分析,表明光伏机组的加入可明显降低发电成本,且光伏发电需要消耗大量的无功,揭示了综合光伏发电消纳体系中发电成本、机组出力、系统稳定之间的密切联系,从而验证了模型和方法的有效性。     

SVPWM逆变技术在光伏发电系统中的应用

针对光伏发电系统中对光伏电池输出直流侧电压利用率低的问题,给出将电压空间矢量脉宽调制SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation)的逆变技术应用于光伏发电系统中的方法,提高光伏发电系统的效率.在MATLAB仿真环境下,建立了光伏发电系统的动态仿真模型.仿真结果表明,SVPWM技术...     

储能型光伏系统功率控制仿真分析

光伏发电系统输出功率易受外部环境的影响,存在诸多不确定因素.该文采用蓄电池储能单元作为光伏并网的能量缓冲装置,以控制并网的功率输出.文中建立了基于等效电路的电池储能光伏并网系统整体动态数学模型,设计相应的控制策略,对系统的输出功率进行控制,并以随机光照强度的扰动为例,对系统输出的电能质量和稳定性进行仿真研究.结果表明,...     

面向综合负荷的并网光伏发电系统等效建模

基于MATLAB/Simulink和光伏电池自身的物理机理搭建了并网光伏发电的仿真系统,研究了其对配电网综合负荷特性的影响因素,分析比较了已有光伏发电系统等效模型的优劣。在此基础上构建了光伏发电系统传递函数等效模型,该模型具有结构简单、参数少、能有效描述光伏发电系统的出力极限等优点,同时易于在电力系统仿真软件中实现。采用所提出的等效模型与传统综合负荷模型并联,构建广义综合负荷模型,对含光伏发电系统的综合负荷进行建模,仿真实践表明此广义综合负荷模型具有良好的泛化能力,辨识参数稳定,能够满足工程仿真的需要。     

基于功率解耦控制的并网光伏发电系统机电暂态模型

提出了一种新的适用于电力系统机电暂态仿真的并网光伏发电系统模型。从光伏发电系统稳态潮流模型出发,兼顾电力系统机电暂态仿真要求和现有光伏电磁暂态模型建模特点,将光伏输出的功率近似解耦,用滤波电路两端的电压相角差、逆变器调制比分别计算并网有功、无功输出,模拟光伏发电系统在稳态和暂态过程中的内外部特性。在电力系统综合分析程序(Power System Analysis Software Package, PSASP)的UD模块中建立模型,通过在光照、电网故障扰动情况下的仿真结果和PSASP自带光伏模型的结果进行对比,验证所建模型的正确性。该模型不但考虑了无功控制,还具有封装性好、计算速度快等优点,对大型光伏接入发电系统的暂态稳定分析具有较好的适应性,可以在大规模光伏并网的相关研究方面提供有效的支持与借鉴。     

光伏并网系统的MATLAB快速仿真模型研究

以光伏发电系统的数学模型为基础,给出了其基于MATLAB/Simulink的仿真模型。针对传统仿真方法快速性、鲁棒性较差的缺陷,分析了两种基于逆变器的等效简化模型—等效开关模型与平均模型,并从仿真速度、精度及鲁棒性等方面对上述模型进行对比。此外,针对大规模光伏发电系统接入电网的情况,提出一种可用于快速仿真的相量模型,有助于电力系统的快速潮流计算与暂态特性分析,其有效性通过仿真对比得到了验证。最后,对四种仿真模型进行综合对比,提出了各种仿真方法的适用场合。     

改进光伏模型及其在微网可靠性评估中的应用

新能源发电系统的准确建模是分析新能源并网稳定性、安全性与可靠性等方面影响的关键因素。针对光伏发电系统可靠性影响分析,本文在详细分析现有光伏发电系统可靠性模型优缺点与适用范围的基础上,提出了一种综合考虑容量、温度及辐照度等运行条件约束的改进模型。为分析其对微电网可靠性评估的影响,设计了基于时序蒙特卡罗状态抽样法的可靠性评估流程,并对含光伏发电系统的微网进行了可靠性评估验证。理论分析与评估结果表明,改进模型使得评估结果更为严格,且实际输出功率方差较之现有模型有所减小,能在一定程度上加快蒙特卡罗法评估的收敛速度。     

适应分布式光伏动态特性的改进电能计量模型

针对分布式光伏发电模型,建立了分布式光伏并网信号数学表征式;基于时分割乘法器(TDM)电能计量模型,分析电能计量算法在谐波和电压波动条件下的误差产生理论,设计适应分布式光伏动态特性的有功计量修正模块,给出基于Hilbert变换的无功功率计量方法;将光伏并网信号数学表征式与改进的电能计量模型结合,提出了适应分布式光伏动态特性的改进电能计量模型,通过仿真验证了所提模型的有效性。     

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。     

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RTDS的大型光伏并网发电系统仿真研究

研究了大型光伏并网发电系统的结构和控制原理,确立了光伏电池、逆变器和控制系统的数学模型,采用的最大功率跟踪控制原理可以准确跟踪系统的最大功率输出。在RTDS数字仿真装置上搭建内蒙古某5 MW光伏并网发电系统的模型。通过所建系统的仿真模型,分析了光照强度和温度变化对系统传输功率的影响,并验证了仿真模型的正确性以及工程仿真分析的可用性,仿真结果表明搭建的模型可以准确仿真并网光伏发电系统的稳态运行。     

An Evaluating Model of Photovoltaic Power Output Variations for an Energy System Planning in an Urban Area

This paper presents a mathematical model to evaluate the power output variations from photovoltaic systems (PV) in collaboration with an energy system planning in an urban area, and applied the model to a demonstrating energy system. The evaluating model is developed from per-floor area PV power output variations on the basis of the past 1 year of actual solar insolation. The evaluation of the power variations is represented in terms of a per-floor area standard deviation curve. In case of considering two alternatives, battery-less and battery-installed PV systems, a correlative coefficient curve is calculated, then a total standard deviation curve representing the total PV power variations can be formulated on the basis of a random variable (RV) model. The model is applied as a tool to evaluate the power variation in an energy system. The energy system planning demonstration approaches the optimal planning by minimizing total cost under CO₂ emission reduction and the power variation constraints. The results show the impacts of the constraint of power variation that limit the installation of PV system. The constraint results the increase of the proportion of PV system with battery installation against PV system without battery installation. Consequently, the constraint also degrades the maximum potential of the entire system to reduce CO₂ emission corresponding to the decrease of PV system. © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.