分布式光伏发电并网计量点配置研究

合理选取与配置分布式光伏发电并网的计量点,对上下网电量、发电量的准确计算和计量装置的安全稳定运行有着非常重要的影响。介绍了分布式比伙发电系统的背景与原理,并分析了分布式光伏发电并网仔往的问题。结合分布式光伏发电特点与电能计量点的设置原则,详细研究了分布式光伏发电高／低压并网以及小同运营模式下的并网计量点与关口计量点的选取与设置问题。针对可能出现的光伏并网用户窃电的情况进行原理分析与实验验证,并提出了解决办法。     

分布式光伏发电项目电能计量及接线分析

随着分布式光伏发电的快速发展,如何正确计量分布式光伏项目的发电量、上网电量和下网电量,确保电价激励机制充分发挥效用已成为迫切需要解决的问题。基于我国现有分布式光伏相关政策,总结了分布式光伏发电项目电能计量应满足的要求,提出了分布式光伏发电电能计量方案;并针对可能存在的错误计量接线进行了原理性分析,提出了应对措施。     

电能计量算法在双向计量频繁切换下的性能分析和改进

随着光伏发电等分布式能源的普及应用,电能表在现场运行中可能会频繁遇到电能双向变化的情况,而在当前电能表的标准体系中,涉及双向电能计量的要求只规定了正向或者反向下电能表的电能计量准确度,并未对双向切换时的电能计量准确度做出明确要求.文中提出了电能表双向计量的试验模型,基于该模型分析出现有电能计量算法的缺陷,并提出了改进算法一以快速脉冲为单位进行正反电能抵消.改进算法二直接以功率区分方向进行电能累计.经过仿真实验表明:改进的电能表电能计量算法能够很好地满足双向计量频繁切换的应用,解决了现有电能表在双向电能频繁变化时会抵消较多的电能,导致电能计量超差的情况.     

基于自适应权重PSO算法的分布式光伏并网极限容量计算

为了提高配电网接纳光伏的能力,保证配电网的安全运行和良好的电能质量,提出一种基于自适应权重粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的分布式光伏并网极限容量计算方法。综合考虑光伏接入容量、电压偏差、线路载流、谐波畸变率、不允许功率倒送的约束条件,建立分布式光伏并网极限容量计算模型;引入自适应惯性权重系数对传统PSO算法进行改进并对模型求解;在满足约束条件的前提下,计算不同规划方式下的分布式光伏并网极限容量,并分析接入后对配电网电能质量的影响。IEEE 69节点配电网模型的仿真结果表明:所提出的方法能够高效求解光伏并网极限容量问题,提高配电网对分布式光伏的接纳能力。     

基于2阶Hann自卷积窗的谐波电能高精度量测方法研究与实现

分布式光伏发电根据全发电量进行补贴,无法约束其并网对配电网造成的高频次谐波污染和电压波动等电能质量问题。电能谐波含量是体现分布式光伏电能质量的因素之一,可作为并网电能定价的参考依据。为了对分布式光伏谐波电能进行准确计量和快速计算,基于ZYNQ实现了2阶Hann自卷积窗及其双谱线插值校正算法,设计了一种最低运算资源的顺序型谐波计算结构,在其基础上优化设计了一种多级流水线型的谐波计算结构,大幅提升了加窗插值FFT的实时计算效率;在模拟ADC量化的条件下,对2阶Hann自卷积窗及其双谱线插值校正算法的谐波分析效果进行仿真,提供了ADC位数、采样点数N与算法选择的思路,在此基础上设计了基于ZYNQ与LTC2358的谐波量测装置硬件架构。实验与测试结果表明,该分布式光伏谐波电能表的基本误差、频率偏移误差测试满足C级静止式有功电能表标准与0.5S级无功测量仪表检定标准。此外,3~21次谐波测量误差结果显示该装置的准确度满足A级谐波测量仪表检定标准。     

基于梯度补偿的分布式电源逆并网逆变器稳定控制

近年来,由于以分布式光伏发电为代表的新能源发电的快速发展,我国弃风、弃光问题也日益突出,导致这一问题的出现主要原因在于新能源发电技术不够成熟、电能质量较差、无法就地消纳以及可控性、动态稳定性较差。针对分布式光伏发电进行了深入研究,通过构建光伏发电支路的逆变电路模型和引入并网点的电能质量变化梯度补偿的方式,来改进分布式电源并网控制系统的稳态性能。以IEEE16节点算例作为主模型分析了主模型和逆变电路模型的特征根和频域bode图,对比了传统结构和改进后的模型特征根、频域bode图和阶跃响应曲线。结果表明:该方法提升了分布式电源稳定控制性能,改善了控制系统的动态特性。     

基于Matlab的分布式光伏并网发电系统对配电网电能质量的影响

文章首先搭建了基于Matlab-Simulink的分布式光伏并网发电系统和具体的配电网的仿真模型,然后在此基础上,从电压偏差和节点电压和负荷电流的谐波含量角度,定量分析了分布式光伏并网发电系统的并网位置和并网容量对配电网电能质量的影响。仿真结果表明:并网位置越接近线路末端或者并网容量越大,光伏系统对配电网的电能质量影响越大,而且离并网位置越近的节点所受影响也越严重。     

基于瞬时功率控制的分布式光伏并网策略

随着我国分布式光伏发电的快速增长,分布式光伏的大量接入与配电网的承载能力之间矛盾日益突出,如何提升分布式光伏系统的并网特性使之适应当前配电网环境是亟需解决的问题。基于此,文中提出了一种基于瞬时功率控制的分布式光伏并网策略,通过对分布式光伏系统并网点瞬时功率的控制,实现分布式光伏并网系统根据配电网状态进行实时的输出功率控制。基于分布式光伏并网系统的仿真算例,利用本文控制策略对配电网两种不同无功状态补偿进行仿真实验,理论分析和仿真结果证明了该并网控制策略的有效性。     

基于改进小波包变换的光伏集群系统谐振检测

分布式光伏集群并网系统中大量电容和电感的交互耦合等要素会引起电网谐振,大大影响了电网的电能质量,因而迫切需要研究分布式光伏集群并网系统的谐振问题。首先分析了小波包变换(Wavelet Packet Transform,WPT)的原理,提出了基于二进制频带划分的改进WPT算法。其次,结合分布式光伏集群并网谐振分析,提出了基于改进WPT的谐振检测方法。利用改进WPT能够有效检测出谐振频率,并通过FFT进一步验证了基于改进WPT的谐振检测方法的正确性。最后通过仿真验证了基于改进小波包变换的光伏集群系统谐振检测方法的有效性和准确性。     

一种可溯源的电能表动态性能测量方法研究

新能源电源和非线性负荷的大规模接入,加剧了电网的动态特性,给现有的电能表计量方法带来了新的挑战。为了解决动态电能计量方法的最大难题——溯源问题,从动态信号的特征分析入手,对动态信号的特征进行抽取和数学建模,提出了一种可溯源的电能表动态性能测量的详细方法,并分析了其溯源特性,确保动态性能各量值准确、可靠,为动态信号的电能计量溯源提供了一种全新的理念与技术探索思路。     

电压闪变影响下的功率计算模型与电能计量方法研究

当前针对谐波电能计量技术开展了大量研究,而含有电压波动与闪变畸变信号影响下的电能计量技术研究较少。文章构建了电压波动与闪变影响下的功率数学模型,推导功率的简化计算式,提出了基于小波包分解与重构的电压波动与闪变下的电能计量方法;利用Db45小波函数,采用5层小波包变换,进行电压波动与闪变影响下稳态、非稳态信号的有功与无功电能计量的仿真分析,实验结果证明了算法的可行性与准确性。     

非理想工况下并网逆变器的谐波分析与抑制

为了抑制电网电压畸变、死区时间、直流电压脉动等非理想工况引起分布式电源并网逆变器产生大量的谐波电流,通过对并网电流谐波的机理分析和数学推导,提出了d-q坐标下的PI+双侧重复控制的复合控制策略,并对复合控制策略进行谐波抑制特性分析,同时给出复合控制策略的设计方案。分析结果表明,复合控制策略可以降低波形的总畸变率(THD)和稳态跟踪误差。通过Matlab/Simulink仿真,验证了机理分析的正确性和复合控制策略的有效性。     

复杂工况下直流电能计量的算法影响及误差分析

现有直流电能表多针对直流稳态电能进行计量,对充电过程中电压、电流变化适应性较差,且忽略功率脉动及高频纹波产生的功率。为此,通过研究整流性负载、开关充电设备以及快速动态变化负荷的直流电能产生原理,结合电能表计量算法和实验阐述了计量过程中存在的误差影响,提出了不同计量场合下减少计量误差的算法参数优化方法。为电能计量精度的提高提供参考,为直流计量算法的优化提供思路,明确改进方向。     

基于混合储能的光伏波动功率平抑方法研究

针对光伏发电系统中发电功率波动问题,构建了一种基于混合储能的光伏并网发电系统模型,以平抑并网功率的波动。该模型引入了由超级电容器和蓄电池组成的混合储能系统,可以有效应对在各种天气条件下所引起的光伏输出功率波动问题,从而对并网功率进行削峰填谷。同时,对现有的MPPT法进行相应改进,提出了单向变步长追踪法,能够更加稳定且迅速地调整光伏系统的最大输出功率,提高发电效率。最后,在Matlab/Simulink上进行仿真,结果表明该混合储能控制系统能够有效提高光伏并网功率输送的稳定性能。     

谐波条件下基于计量误差量化分析的电能计量方案

对谐波背景下电子式电能表全波计量和基波计量方式之间的计量误差进行了量化分析,并以此为基础提出了具有实用性和合理性的电能计量方案。首先,从合理性和适用性出发,分析了谐波背景下不同计量方式存在的问题;其次,根据三相非正弦不平衡系统谐波功率的计算方法,得出了定量化计算不同计量方式下计量误差的理论表达式,结果表明该误差可表示为电压和电流总谐波畸变率以及功率因数的函数;以此为基础提出了新的电能计量方案。通过仿真计算验证了计量误差定量化计算方法和分析结论的正确性和有效性。     

基于无源控制的并网逆变器特定次谐波电流抑制方法

分布式新能源发电多并接于较弱的配电网,该地区电网电压谐波含量大。受电网电压谐波与开关特性的影响,并网逆变器的电流容易发生畸变现象,影响系统稳定性。为此,文中针对三相并网逆变器提出一种基于无源控制的特定次谐波电流抑制方法。首先建立三相并网逆变器的欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange, EL)数学模型,并设计电流环无源控制器;然后结合多重参考系(multiple reference frame, MRF)方法引入误差电压补偿环路,对谐波电流进行独立控制;最后搭建系统仿真模型,并与传统比例积分(proportional integral, PI)控制和无源控制进行对比仿真研究。仿真结果表明,所提控制方法在具有无源控制优点的同时能够有效抑制三相并网逆变器的谐波电流,提高并网电流的电能质量,降低滤波器的设计要求,提高并网逆变器的弱电网适应能力。     

大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究

建立了大规模并网风光互补发电系统动态分析模型,提出了基于功率变化率改进扰动观察最大功率跟踪算法。风电及光伏系统均采用有功、无功解耦双环电流控制策略。应用静止同步补偿器分析模型的暂态故障电压。含风电、光伏及风光互补运行的电力系统仿真计算验证了该模型的有效性及其功率波动特性和母线电压的暂态影响。仿真结果表明,该风光互补发电系统模型有效降低了输出功率波动,实现了风光系统低电压穿越,确保故障情况下风光系统不脱网运行以及电网安全稳定运行。     

江西电网光伏电源规模化接入的对策探讨

介绍了国内外太阳能光伏发电的研究与应用现状,结合太阳能光伏发电的原理与主电路结构,详细分析了光伏并网中可能出现的电压偏差、电压波动、谐波与直流偏磁、不平衡和故障状态及保护配置等方面的问题。阐述了江西省太阳能资源的分布和近期的规划建设情况,以拟建设的新余10MW光伏并网电站为例,初步探讨了其并网可能产生的影响。针对江西电网光伏电源可能出现的规模化接入问题,从技术研究和管理手段两方面提出了相应建议。     

光伏规模化并网的电能质量复合控制策略研究

为了充分发挥并网逆变器结构及功能上的潜在优势,研究将滤波及无功补偿功能融入光伏电站逆变器中,同时实现有功并网、谐波抑制、无功补偿及电压补偿等多功能复用。在研究了逆变器控制策略以及微电网电能质量特性和控制方法后,对光伏电站拓扑结构进行了改进。在此基础上提出了一种基于逆变器动态剩余容量的无功分配策略,对并联逆变器和串联逆变器的控制策略进行详细讨论。运用该控制策略有效地实现了光伏规模化并网的电能质量复合治理,并用PSCAD/EMTDC软件通过实例仿真验证了控制策略的正确性和有效性。