光储联合发电系统建模及并网控制

大型光伏系统并网具有随机性强、波动幅度大以及电能质量不稳定等问题。建立了光储联合并网发电系统动态模型,提出了改善暂态电压稳定性和平抑功率波动联合发电控制策略。光伏单元采用了基于功率变化率最大功率控制算法及其定有功、无功双环解耦控制策略;储能单元利用电压和频率的设定值同测量值比较,从而得到功率控制参考值,通过对功率以及电流环的解耦控制实现同步并网。仿真验证了模型及其协调控制策略的有效性。     

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。     

利用光伏发电系统抑制电网功率振荡的研究

由于功率振荡严重威胁电网的安全稳定运行，基于光伏发电系统能独立控制其注入电网有功、无功的特点，提出了利用光伏发电系统来抑制电网功率振荡的方法，首先在理论上分析了单机无穷大系统中基于光伏电池的功率振荡抑制的原理，然后对单机无穷大系统带光伏发电系统运行进行了仿真分析。理论分析表明通过有功和无功的附加控制，光伏并网系统能够增加系统的阻尼。仿真结果进一步验证了其在单机无穷大系统中抑制振荡的有效性。得出大容量并网光伏发电系统可作为抑制系统振荡有效装置的结论。     

永磁直驱风电机组对系统功率振荡的阻尼控制

风电机组若具备常规发电机组对系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性。本文首先分析了电网扰动时引起永磁直驱风电机组全功率变流器直流侧电压波动的原因,并提出了抑制直流电压波动的解决方案,以保证风电机组在稳定运行的前提下能快速对电网提供功率支持。其次,分别分析了永磁直驱风电机组通过有功、无功调节增加系统阻尼的原理,并进一步提出了风电机组基于有功、无功附加控制的阻尼控制策略。最后,通过对含30%风电装机容量的三机系统的仿真分析,验证了系统发生扰动后在所提控制策略的协调控制下,不仅能够提高永磁直驱风电机组的故障穿越能力,并可使系统功率振荡迅速衰减,改善系统的阻尼特性。     

并网光伏电站MW级电池储能系统应用及响应时间测试

对储能电站并网测试技术进行了深入研究,针对光储电站中MW级电池储能系统的有功、无功控制能力及功率响应时间进行测试,分析比较不同功率切换下的储能响应时间。首先对光储电站的结构进行介绍,包括光储电站电气接线图、储能系统组成及储能系统通信方案;然后分别对储能电站的有功和无功调节能力、充放电转换时间和储能系统容量进行测试,并对储能调节光伏跟踪计划出力进行测试。对测试结果进行定量分析可以看出,通过就地监控软件设置储能控制指令,储能分系统的功率切换时间在100 ms以内,通过光储电站联合调度管理系统下达功率指令对储能电站进行出力控制时,功率指令响应时间在1.5 s以内。     

分布式光伏发电并网功率直接控制方法

能够集成有功发电、无功补偿和谐波抑制功能的分布式光伏并网发电系统对改善电网末端地区的供电质量、增加供电可靠性有重要作用.针对传统解耦控制对网络参数敏感的缺陷,旨在提出一种改进的光伏发电并网功率控制策略,即直接控制.该方法考虑了RLC滤波器的阻尼问题,根据分布式光伏发电的并网功率模型得到其运行区域图,并确定运行表,然后参照并网点电压从运行表中选择合理的运行点及对应的控制参量,对输出的有功、无功功率实现直接、统一控制,从而起到调节电网电压的作用.算例表明,直接控制方法原理清晰、控制简便,对配电网供电质量能起到较人的改善作用.     

基于VSG的柔性光储并网系统控制技术

利用虚拟同步发电机(VSG)技术,针对光储并网系统逆变部分的控制策略进行研究。建立了VSG方案下的光伏并网逆变器数学模型,提出了一种基于VSG的光储并网系统的离/并网平滑切换控制策略。针对一个实际的光储并网系统,设计了一台100 kVA的样机,通过RT-LAB半实物仿真实验验证了所提控制策略的有效性。结果表明,所提控制技术在离网模式下具有较好的自适应能力,并网模式下具有良好的功率跟踪性能;能够提供惯性和阻尼,提高系统稳定性;实现柔性光储并网系统不同运行模式之间的平滑切换。     

光储联合并网系统建模与低压耐受能力的研究

为了解决光伏系统随机性强,且故障情况下低压耐受能力差、直流母线过电压、光伏发电效率低等问题,将储能技术引入光伏系统,形成了光储联合并网系统。对光储联合并网系统进行了建模,提出了基于改进的最大功率跟踪技术和有功无功解耦控制的光伏并网模型,并对传统的铅酸蓄电池三阶动态模型进行了简化。在Pscad/Emtdc平台中建立光储联合并网系统的仿真模型,验证了该模型的正确性,在此基础上分析了不同储能容量配置对光伏并网低压耐受能力的影响。仿真结果表明,采用合理的储能配置能够有效提高光伏系统的低压耐受能力。     

光储联合发电系统站级功率控制器及其仿真研究

随着光伏发电技术的快速发展,光伏电站逐渐向百兆瓦级大型化发展。光储联合电站是一种大型并网光伏电站设计方案,可以实现自身有功无功灵活控制,参与电网频率电压调节,提升自身故障穿越能力。本文首先介绍大型光储联合发电系统的典型结构,其次,研究适用于光储联合发电系统的站级功率控制器(power plant controller,PPC)的控制功能与结构,最后,采用电磁仿真软件对光储联合电站PPC的定功率控制与爬坡率控制进行仿真验证。     

定功率跟踪控制的光伏并网低电压穿越策略

为了解决光伏发电在电网电压跌落过程中,逆变器两侧功率不平衡出现过电流和过电压的问题,设计了一种定功率跟踪控制的光伏并网低电压穿越策略。通过定功率跟踪控制对光伏阵列输出功率进行调节,根据电压跌落深度,合理给定功率参考值,控制光伏阵列的功率输出,实现交、直流侧功率的快速平衡,限制直流母线电压的增长。通过逆变器无功补偿控制,不仅能限制并网电流在安全范围内,还能够根据跌落深度提供无功支撑,有效地利用了逆变器自身的无功调节能力。结果表明,该策略能够抑制过电压和过电流,使系统具备一定的低电压穿越能力。最后,在Simlink中搭建仿真模型,通过与传统控制策略对比,验证了该控制策略的有效性和实用性。     

基于PQ-QV-PV节点的光储输出功率主动控制方法

光伏接入配电网易产生电压越限问题,储能的有功调压能力和光伏逆变器的无功调压能力可向配电网提供有功和无功支撑,以减少电压越限并提高光伏的渗透率。通过分析光伏出力波动时光伏逆变器和储能对光伏并网点的电压调节机理,提出了一种基于PQ-QV-PV节点转换的光储输出功率主动控制方法。该方法首先给各个光伏并网点设置一个较小的电压波动范围,其次依照所提的主动控制策略将光伏并网节点类型根据并网点电压水平依次在PQ、QV和PV节点之间进行转换,从而在考虑减少网损的基础上将并网点电压限制在较小的范围内。仿真分析结果表明,该方法能很好地解决光伏接入下的电压越限问题。     

含储能的两级光伏功率振荡抑制策略研究

功率振荡一直是电力系统亟待解决的稳定性问题,研究含储能的大容量光伏并网抑制电力系统功率振荡与当下能源发展方向相符。首先建立含储能的两级光伏并网模型,设计抑制功率振荡的控制策略,同时采用阻尼转矩分析推导该控制策略对系统阻尼影响的物理意义,以特征值法分析复杂的多机系统。搭建含储能的两级光伏并入单机和多机系统仿真模型,采用时域仿真和特征分析,验证了控制策略抑制功率振荡的有效性,在多机系统中对目标机组振荡抑制效果更明显,有效提高了系统的稳定性。     

光伏并网发电系统的低电压穿越控制策略

为提高光伏并网发电系统的低电压穿越能力,提出一种基于电压定向矢量控制的低电压穿越(Low Voltage Ride-Through,LVRT)控制策略。该策略对光伏逆变器进行电压定向矢量控制,实现有功和无功功率解耦,在电网电压跌落期间,采用直流卸荷电路稳定直流侧电压,根据电压的跌落深度补偿一定的无功功率以支撑电压恢复。通过PSCAD/EMTDC软件对采取LVRT控制策略前后的各电气量进行比较分析,结果表明,采用该策略光伏发电系统可以在电压跌落时保持并网运行,并补偿一定的无功功率以恢复并网点电压,实现低电压穿越。     

光伏并网发电及无功补偿的统一控制

针对常规光伏并网发电系统逆变主电路的结构特点,提出了将无功功率补偿与光伏并网发电相结合的新型控制方案,使光伏并网发电系统在向电网提供有功电能的同时也能够提供电网所需的无功电能,从而简化系统结构,提高供电能力,并节省设备投资.文中详细分析了系统控制结构、瞬时无功检测、并网电流的合成及并网电流的跟踪控制方法.系统以DSP数字信号处理器为基础,在30kVA光伏并网功率调节器实验样机中成功地实现了光伏并网发电和无功功率补偿的统一控制.     

混合储能提高光伏低电压穿越控制策略的研究

低电压穿越(Low-Voltage Ride Through,LVRT)是影响光伏并网发电系统稳定运行的重要因素。针对这一现状,文中提出了一种混合储能(Hybrid Energy Storage System,HESS)的控制策略来解决,HESS由蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)和超导磁储能系统(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)构成。采用低通滤波的方法将不平衡功率分频,为HESS分配功率指令。当光伏并网发电系统正常运行时,HESS用于平抑功率波动。当出现短路故障时,采用无功电流注入的策略使光伏逆变器发出无功功率,此时不平衡功率仅由SMES吸收,BESS不参与运行。通过SMES与光伏逆变器的配合,顺利实现LVRT过程。所提方法能够提高光伏发电系统的低电压穿越能力,减小功率波动对电网的冲击,有一定的实际应用价值。     

光储联合发电系统调度优化控制策略

传统储能控制的调节速度较慢,难以满足高比例新能源接入电网后的精准控制,提出将调度周期内误差率引入储能系统优化控制策略,利用误差率在电流闭环控制前加入反馈误差环节,对储能电池的DC/DC双向控制器进行优化控制。以光储联合发电系统的有功出力与计划有功出力均方根误差最小为目标,模型中考虑了储能电池荷电状态和联合发电系统允许偏差的限制条件。给出了双向DC/DC变换器中BUCK/BOOST电路的传递函数,然后给出了光储联合发电系统并网运行时PQ控制策略,采用有功功率和无功功率解耦控制。基于MATLAB/Simulink仿真平台,建立了光储联合发电系统的仿真系统,通过仿真结果分析,验证了提出控制策略的有效性。     

并网光伏电站低电压穿越仿真与分析

根据光伏电站并网导则要求,针对光伏电站在电网故障时突然脱网的不利影响,提出了一种基于光伏逆变器低电压穿越能力的控制策略,在电网电压跌落时投入该控制策略,能够限制有功电流的增大,同时给定无功电流。仿真表明,在光伏电站并网点电压深跌落和浅跌落情况下,该控制策略均能够保证光伏逆变器输出电流不过流,同时能够向电网发出一定的无功功率以支撑并网点电压的恢复,实现低电压穿越。     

利用光伏发电优化功率控制提高电网暂态稳定

随着光伏发电装机容量的逐步提高,光伏高渗透率的区域电网的稳定性面临挑战。因此进行了光伏电站的功率控制研究,在故障暂态过程中,合理减少光伏系统有功输出,保证光伏直流侧稳定,提高光伏逆变器的无功输出能力,以实现电网电压稳定和网内机组功角特性的改善。以美国西部联合电力系统(WSCC)3机9节点系统接入光伏电站为例,验证了所提控制策略能有效提高电网内机组的暂态稳定能力,有利于光伏发电的安全并网,并改善了输出性能。     

含储能环节的光伏电站虚拟同步发电机控制策略与分析

针对高渗透率光伏发电接入电网带来的电压/频率稳定问题,虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)策略作为一种能使光伏电站主动参与电网调频、调压的控制技术,受到了广泛地关注。以含储能的光伏电站作为研究对象,提出了含储能环节的光伏电站虚拟同步发电机控制策略,推导了光伏虚拟同步发电机的有功-频率控制、无功-电压控制的数学模型,并对其控制器及参数进行了分析。在PSCAD/EMTDC环境中建立光伏虚拟同步发电机仿真模型,对该虚拟同步发电机有功频率、无功电压特性的动态过程进行了模拟,仿真结果验证了文中理论分析的正确性以及所提控制策略的有效性。     

预测电流无差拍控制的并网型三相光伏逆变器

光伏并网发电是光伏发电系统的发展趋势.太阳能逆变器是光伏电站的核心设备,逆变器的性能直接影响整个电站.根据光伏并网发电系统的特点,设计了一套额定功率为40 kW的三相并网逆变器.控制系统采用基于TMS320LF2407A和TMS320VC33型双DSP,采用了预测电流无差拍控制和有功功率及无功功率解耦统一控制策略.现场运行表明,该系统的响应速度快,控制精度高;额定并网电流总畸变率为1.2%,优于国标GB/T14549-93规定值;并网功率因数为1.