基于HIL的光伏发电系统自动化测试

在通过准确建立模型来分析光伏发电系统运行特性、大规模光伏接入对电力系统影响中,参数辨识与模型验证成为基础和关键.两者均需进行多组测试试验,消耗大量时间和人力.因此在此针对上述问题,提出了一种基于硬件在环(HIL)仿真平台的自动测试方法.首先介绍了HIL仿真平台的基本架构.其次针对GB/T32892-2016中的交流侧小...     

基于效率优化器串联的光伏并网逆变器仿真与实验

介绍了一种基于直流母线的串联型光伏效率优化器并网发电系统,该系统能够在局部阴影或热斑的情况下,提高系统输出功率。每台效率优化器有升压、降压、直通三种模式,对接入的光伏板使用扰动观察法进行最大功率点追踪。逆变器使用双环控制,电压外环稳定直流母线电压,电流内环控制并网输出电流。该系统有完善的通讯和保护机制可以使系统各模块间协同工作,出现故障时及时停止工作。仿真和实验结果证明了该系统能够可靠稳定的工作。     

光伏-超级电容器混合系统的建模与控制

为解决光伏发电系统出力随机性大,波动较强等问题,提出了一种光伏-超级电容器混合系统控制策略。建立了光伏和超级电容器数学模型,构建了一种变流器少、成本低的光伏、超级电容器及可控直流负载集结于直流母线的结构,推导了各个系统的控制方程。超级电容器快速充放电,平抑直流母线电压波动,可控直流负荷柔性投切,保证超级电容器荷电状态运行于规定范围之内。此种控制策略平滑了上网功率,提高了光伏利用率,稳定了直流母线电压。基于PSCAD/EMTDC中的仿真结果验证了光伏-超级电容器混合系统模型的准确性及控制策略的有效性。     

基于暂态分析和系统辨识的光伏并网逆变器建模

建立并网光伏发电系统的模型是研究其与电网交互过程的基础.光伏系统的暂态特性不仅受天气情况、电网工况等环境因素的影响,还取决于商用逆变器的内部结构以及控制策略,然而它们并不对外公开,这给系统的分析带来了困难.为了解决这个问题,该文提出一种基于暂态分析和系统辨识的光伏并网逆变器通用建模方法.将光伏逆变器视作内部结构以及控制...     

基于RTDS的光伏并网数字物理混合实时仿真平台设计

作为清洁的可再生能源,太阳能光伏发电已成为国内可再生能源发展战略的重要内容。运用数字物理混合的硬件在环仿真方法对光伏并网系统的特性进行研究,能够提供便捷的实验条件和准确的实验结果。基于RTDS(Real Time Digital Simulator)实时仿真系统,通过其数模接口同外部DSP构成数字物理闭环,设计了一种光伏并网系统的硬件在环仿真平台,建立了容量为520 kWp的光伏并网系统,实现了最大功率跟踪和并网控制的功能。最后对RTDS系统内的闭环仿真结果进行了分析,验证了所提出的数模混合硬件在环实时仿真方法的可行性和有效性。     

光伏功率优化器的快速关断模拟控制方法∗

屋顶光伏系统发生火灾等意外情况时,直流侧仍存在直流高压,不利于消防人员施救.这就要求光伏系统 具备快速关断功能,即快速切断每块光伏组件之间的连接.组件级电力电子技术是实现快速关断的主要方式,现有的 快速关断方案大多需要通信功能.为此提出一种模拟控制方法,通过检测功率优化器的输出端口特性实现快速关断, 无需通信,降低了硬件成本.试验结果验证了该控制策略的有效性.     

并联型单开关管光伏组件优化器的研究与设计

在光伏发电系统中,因局部阴影遮挡造成的特性失配是引起输出功率降低的重要原因。传统方案大多针对组串及组件失配问题,将每个光伏组件的输出经过变换器独立的最大功率跟踪后再串联加以解决,改变了原有系统连接结构。针对小功率分布式光伏发电系统主要遭遇的组件内失配问题,研究了一种不改变原有光伏组件结构的优化方法,并采用单开关的拓扑实现。该方法在光伏组件遇到局部阴影等造成的组件内特性失配时,可以从光伏组件的输出抽取能量,对受遮挡部分进行补偿,使得各个光伏子串的工作状态可调,从而提高这种情况下的总输出功率。该方法属于部分功率变换,且电路拓扑仅采用单个开关管,控制算法简单,电路损耗和成本较低。仿真和样机实验结果表明,该方法能够显著提高局部阴影条件下光伏组件的输出功率。     

基于柔性工作点追踪的光伏低电压穿越控制策略

为解决光伏并网发电系统低电压穿越控制存在的直流侧母线过电压问题,提升并网系统故障恢复能力,文中提出一种经济有效的基于柔性工作点追踪的低电压穿越控制策略。首先,通过图形近似法快速估算出减载点工作电压,推导出故障期间光伏参考工作点位置,并提出光伏输出功率快速减载策略;其次,利用拟合出的光伏电流-电压曲线估算光伏短路电流,通过Lambert-W函数计算出最大功率点电压,进一步提出故障快速恢复策略;最后,文中分别通过Matlab仿真和硬件在环测试平台进行仿真和实验分析。分析结果验证了所提控制策略有较好的故障穿越能力和故障恢复效果,有助于光伏并网发电技术的推广应用。     

阴影条件下基于集体智慧的光伏系统最大功率跟踪

光伏阵列通常受局部阴影的影响,导致系统输出功率较低。这主要归咎于光伏阵列的功率-电压特性曲线在阴影条件下具有多个功率峰值,而常规最大功率跟踪算法易陷入局部最优。设计了一种新颖的MPPT算法,即基于动态领导的集体智慧。与传统启发式算法不同,该算法由多个子优化器组成,每个优化器同时进行全局寻优,并选择适应度函数最小(最优解)的子优化器作为其他子优化器的领导者进行后续引导。三种算例(恒定气候条件、时变气候条件和大型光伏电站)下的Matlab/Simulink仿真结果显示,所提算法与导纳增量控制法和其余五种经典的启发式算法相比,DLCI能在PSC下实现最快速与稳定的全局最大功率跟踪。最后,基于dSpace的硬件在环实验验证了所提算法的硬件实施可行性。     

基于最优光伏阵列重构的电网调频策略研究

为实现光伏电站功率输出最大化以及功率输出与调频(FR)信号之间的功率偏差最小化,提出了一种新型光伏电站最优阵列重构(OAR)模型.为快速获取最优Pareto前沿,采用了一种寻优性能高效的多目标黑猩猩优化器(MOBO).采用了一种多准则妥协解排序法(VIKOR)的决策方法,从所获取的Pareto前沿中确定最佳折衷解.为验...     

基于改进蜉蝣算法的光伏阵列最优重构方法

部分遮蔽是导致光伏阵列输出功率损耗以及组件失配的主要原因之一。文中针对网状连接拓扑的光伏阵列提出了一种基于改进蜉蝣算法（IMA)的重构方法,通过改变光伏阵列内部的电气连接均匀分布光伏阵列上的阴影,以此来均衡光伏阵列的行电流。在10×10和10×7光伏阵列的10种阴影情况下,将IMA与数独重构方法及其他6个启发式算法分别通过失配损耗和功率提升百分比2个评估标准进行了比较,并给出了由IMA重构后的光伏阵列辐照分布图。结果表明,IMA可有效提高光伏阵列输出功率,降低失配损耗,输出PV曲线均趋向呈现单个峰值,并且重构结果均优于其他方法。此外,基于RTLAB平台上的硬件在环实验验证了硬件可行性。     

光伏虚拟同步发电机工程应用效果分析及优化

对模拟转子运动方程和改变功率给定值两类光伏虚拟同步发电机调频控制策略和实现方式进行分析,对比研究了两类控制策略在调频启动时间、振荡风险、功率支撑方式、惯量响应死区等方面的差异。基于风光储电站虚拟同步发电机示范工程现场实测数据,研究了两类光伏虚拟同步发电机控制策略的实际支撑效果与差异化特征。针对现场实测中发现的两个性能缺陷,提出了功率深度利用和光储协调优化控制策略,借助RT-LAB硬件在环仿真平台验证了所提控制策略的有效性。     

基于秃鹰搜索算法的部分遮蔽条件下光伏阵列重构方法

部分遮蔽(partial shading,PS)是影响光伏发电效率最主要的因素之一,它通常会引起失配损耗并降低光伏阵列的输出功率.为了解决这个问题,光伏重构技术被广泛应用于光伏发电系统.文章提出了一种基于秃鹰搜索算法(bald eagle search,BES)的光伏阵列重构方法,它可以有效地减少功率损失,提高发电效率...     

基于遮荫度模型的光伏阵列自适应重构系统

在各种光伏发电系统中,普遍存在局部遮荫或光照不均等现象.遮荫造成的阵列失配现象以及热斑效应不仅影响太阳能发电系统的功率输出,还会造成安全和可靠性问题.提出一种新的基于遮荫度模型的自适应重构方法来减少遮荫对太阳能阵列的影响.利用遮荫度模型的控制算法,在确定遮荫度的前提下,用开关矩阵改变补偿电池组与固定光伏阵列的连接,以提高太阳能阵列在局部遮荫时的输出功率.     

光伏逆变器无源分数阶滑动模态控制器设计

设计了光伏逆变器无源分数阶滑动模态控制器(Passive Fractional-Order Sliding-Mode Controller, PFSMC)来实现不同运行条件下的最大功率跟踪。首先,基于跟踪误差构建储能函数,保留系统阻尼有益项以提高跟踪速率,并完全补偿其他的系统非线性以实现全局一致的控制性能。随后,引入分数阶滑动模态控制(Fractional-Order Sliding-Mode Control, FSMC)作为附加控制输入对储能函数进行能量重塑以提高光伏逆变器的动态响应性能,同时分数阶滑动模态的引入可大幅提高闭环系统的鲁棒性。为验证所提控制器的有效性,进行了两种算例研究,即光照强度变化和电网电压跌落。仿真结果表明,PFSMC与常规PID控制、无源控制(Passivity-BasedControl,PBC)和FSMC相比,其能在各类工况下实现最快的动态响应以及最低的超调量。最后,基于d Space的硬件在环实验(Hardware-in-the-Loop, HIL)验证了所提算法的硬件实现可行性。     

基于空调负荷温差-功率特性的博弈分层优化调度

首先,提出了负荷聚合商调度架构,然后对分体式定频空调负荷进行分钟级的优化,得到每小时内空调平均负荷与始末时刻设定的温度差值之间的阶梯函数特性,并对该特性进行线性化,建立了适用于空调小时级调度的温差-功率模型。其次,根据空调温差-功率模型特性,提出了适用性的空调分组方法。接着针对配电区域内存在的多个负荷聚合商,提出了空调负荷聚合商非合作博弈的模型,并针对博弈收益函数中的控制变量离散化的问题,引入连续化的中间变量,建立了博弈的分层优化模型,给出了该博弈的分层优化存在唯一纯策略纳什均衡解的证明及求解方法。最后通过算例仿真验证了所提方法的可行性。     

含大规模面板级直流优化器的分布式光伏并网系统动态建模

近年来,越来越多基于光伏(photovoltaic,PV)面板级直流优化器(DC optimizer,DCO)的分布式最大功率点跟踪(distributed maximum power point tracking,DMPPT)技术被提出用于解决局部阴影或不匹配问题.DMPPT的研究依赖于高精度、高效率的分布式光伏并网...     

计及光伏的配电网多级无功联动协调优化

考虑到主动配电网具有多级管控的特点,建立了主动配电网综合无功多级优化模型。考虑到分布式光伏波动性对电网无功的冲击和本身具备的无功调节能力,建立计及光伏的配电网四级无功调节策略。一方面充分利用传统电容器无功补偿方式的补偿能力,一方面充分考虑光伏电站的无功和有功调节能力,建立综合考虑电网运行质量和DG运行情况的四级调压无功优化模型。基于改进的IEEE33节点算例进行了仿真,仿真结果表明：所提出的模型和策略充分利用了主动配电网内分散的调压资源,有效减少了电容器补偿装置动作次数,并改善了配电网电压水平。     

基于配电网动态重构的分布式光伏消纳策略

为了提升含光伏并网的配电网中光伏的消纳率,提出一种基于配电网动态重构的新型分布式光伏消纳策略。综合考虑各时段负荷需求变化、分布式光伏出力不确定性和开关切换次数等因素,建立以光伏消纳比最大化和开关切换次数最少化为优化目标的配电网多目标优化重构模型。根据矩形公式与光伏出力特点,提出最短置信区间快速求解法,该方法能够快速计算任意置信水平的Beta分布最短置信区间,解决光伏出力误差区间估计不准确的问题。设计一种新型的多目标指数微分进化算法对模型进行求解,该算法将指数函数既是凹函数又是减函数的特性引入微分进化算法,达到兼顾个体多样性和收敛速度的效果。以分布式光伏接入IEEE 33节点系统为例,验证了所提策略的有效性。     

一种基于最小均衡差的光伏阵列重构方案

对于光伏阵列而言,局部阴影是其最常见的导致输出功率损失的原因,由局部阴影导致的功率损失不仅与阴影面积相关,更多地取决于阴影的分布位置以及光伏阵列中各光伏板之间的连接方式.为了提升阴影条件下光伏阵列的输出功率,提出了一种基于网式连接(TCT)结构的光伏阵列重构方法,重点研究了如何根据不同的阴影条件,合理重构光伏板之间的连...