Evaluation of Power Surpluses and Shortfalls Due to Error in Forecasting of Photovoltaic Generation Output

The 2011 Tohoku earthquake had a great impact on Japanese energy policy. It is expected that nuclear power plants will be phased out and a large amount of generation from renewable energy sources will be installed. Attention is particularly focused on photovoltaic (PV) generation, technology in which Japan is superior, and a high price is set in the feed‐in tariff policy, which started in 2012. However, large integration of PV into power grids may cause imbalances between power supply and demand. It will be indispensable to use PV power generation forecasts in economic‐load dispatching control (EDC), so that the economics and reliability of power systems networks can be maintained. Thus, in the previous study, we proposed an EDC method with unit commitment (UC) based on the results provided by a day‐ahead PV forecast. In this study, we evaluate the frequency and trend of shortfalls and surpluses of power due to error in forecasting PV power generation by numerical simulations using the power system model of the Kanto area in Japan. The results showed that shortfalls or surplus power occur not only due to overestimations or underestimations of PV power, but also due to the operating conditions of the power systems.     

考虑日周期性影响的光伏功率爬坡事件非精确概率预测

光伏功率爬坡事件的可靠预测对电力系统运行决策至关重要。针对现有光伏发电功率爬坡事件预测存在误报与漏报的问题,提出了一种考虑日周期性影响的光伏功率爬坡事件非精确概率预测方法。首先,定义了新的光伏爬坡特征量,以有效剔除光伏发电功率中的日趋势性变化。进而,为了避免光伏爬坡样本数据有限可能引发的预测误差,通过结构学习构建了最优信度网络,对光伏功率爬坡事件进行非精确概率预测;其中,信度网络节点关联的非精确条件概率由多状态随机变量的非精确狄利克雷模型统计得到。最后,根据给定气象条件,推理计算各爬坡状态发生的概率区间。基于某光伏电站数据的算例仿真验证了所述方法的有效性,表明所提方法可有效捕捉光伏发电功率变动中由气象条件引发的突变事件。     

光伏发电系统定功率输出模式研究

针对白天光伏电站输出功率大于需求、并网系统调频调峰等,可能要求光伏电站短时间内运行于定功率输出模式的情形,对定功率输出模式进行了理论分析,并提出一种基于改进电导增量法的定功率输出控制方法,该方法原理简单,易于实现,不依赖于系统模型,因此适宜应用于改善光伏电能质量及提高光伏并网系统的稳定性。对所提方法进行了仿真分析,结果证明了所提方法的快速性、稳定性和有效性。     

基于功频下垂控制的光伏并网发电系统惯量阻尼机理研究

针对光伏以低惯量、弱阻尼的特征大规模接入电网,给电网稳定性带来不利影响的问题,基于功频下垂控制的光伏并网发电系统,借鉴经典电气转矩分析法,从物理机制层面上分析影响系统惯量、阻尼以及同步能力的作用规律。研究结果表明对于控制参数的影响规律而言,惯量特性主要受功率环的比例系数Kp影响,且随Kp的增大而增强;阻尼特性受频率下垂系数Dp影响比较明显,且随Dp的增大而减弱;同步特性只受功率环的比例积分系数Ki影响,且随Ki的增大而增强。通过仿真验证了理论分析的正确性。     

基于光伏并网的电能质量控制系统

结合微网光伏并网系统和电能质量调节器的特点,提出了一种既能够并网发电,又能实现无功补偿和滤除电网谐波电流的光伏并网及电能质量控制系统(micro photovoltaicgrid and power quality control system,MPG-PQC)结构。首先介绍了该系统的结构和原理,构建了该系统的数学模型;然后提出了适用于该系统的无差拍复合控制策略,重点分析了该控制策略下调制脉宽的理论计算,给出了复合指令的求取方法;最后,搭建了仿真模型和实验平台,给出了该系统的具体实现方案。运行数据表明了系统结构和控制策略的有效性和合理性。     

光伏发电系统的运行特性及其等效描述

在阐述光伏电池工作原理及其模型的基础上,构建了含直流-直流、蓄电池、直流-交流、电力逆变器及其双环控制模块的光伏发电（photovoltaic,PV）系统的仿真数学模型。通过对其稳定和暂态特性进行分析,进一步提出适合表述其微分方程的动态等效模型。以4节点系统为仿真对象,对该等效描述模型的有效性、泛化能力和参数的稳定性进行验证。验证结果表明,所提等效描述模型对数据样本的逼近效果较好,内插及外推特性良好,参数稳定性较好。     

离网光伏发电系统在截流井中的应用

在合流制截污管网中,合流管道需设置截流井对污水进行截流,实现雨污分离。管网中的截流井用电负荷小和距离用电负荷中心远,且沿河道两侧不均匀分布。在无法取得可靠的低压电源的条件下,使用光伏发电是最好的电源方式。光伏发电是国家能源部鼓励发展的新能源产业,既满足截流井的电力供应,又能提高运营单位的经济效益。     

电动汽车充电站分布式光伏发电运行特性研究

对西安世界园艺博览会园区电动汽车充电站分布式光伏发电系统及运行参数进行了深入的研究,并对光伏发电量进行了计算分析,为即将建设的智能电网示范园区提供参考。     

考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组合

孤立电网具有低惯性及一次调频能力弱的特点,高渗透光伏接入孤立电网后会进一步降低孤立电网惯性及其调频能力。为了保障系统有充足的频率响应能力,本文在UC中考虑动态频率约束,并且通过光伏电源减出力参与调频来增强系统的调频能力。推导考虑光伏电源调频情况下,系统发生故障时最大频降、最大频降出现时间的表达式。基于此,推导了光伏的最小调频容量表达式,用以限制UC在优化过程留有充足但不过量的光伏电源调频容量。根据以上推导建立考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网UC优化模型。针对所提的混合整数非线性优化模型,采用产生Benders割以及优化割的方法来降低问题的求解复杂度。最后采用含高渗透率光伏电源的孤立电网算例进行测试,结果表明所提模型能够兼具安全性和经济性,测试过程也表明了所提求解方法的有效性及优越性。     

基于BP-ANN的光伏发电功率超短期预测方法

针对光伏发电的间歇性和波动性问题,采用基于BP-ANN建立光伏发电系统输出功率超短期预测模型,利用输出功率的历史值、过往及预测日气象信息,对输出功率进行预测,并提出适用的预测流程及预测误差评估方法。实际应用以及与实时监测数据对比,表明该方法方法误差较小,合格率较高,能够满足应用的要求。     

光伏发电系统的新型双闭环控制算法研究

为了提高光伏发电效率和电能质量,对两级式光伏并网逆变器进行了相关研究,其电路结构由前级Boost升压和后级逆变组成。在传统的双闭环控制理论的基础上,提出了以单神经元PID为电压外环控制母线稳压和以无差拍算法控制并网逆变电流的新型控制策略。对单神经元PID和无差拍控制进行了理论分析,在PSIM软件搭建了单相两级式光伏发电系统模型。仿真和样机试验结果均证明了该控制策略的可靠性和有效性。     

直流微电网中光伏发电系统的研究

介绍了直流微网的基本结构及微网中电源的控制策略。针对微网光伏发电系统中的DC／DC变换,进行了电路分析与设计,并在Matlab／Simulink中进行了仿真。     

光伏发电系统最大功率点快速跟踪控制研究

针对光伏发电系统最大功率点跟踪(MPPT)恒定电压控制法(CVT)的缺点,提出了一种新的基于温度系数在线修正的改进CVT法,与传统的CVT控制相比,它能更快速准确地跟踪最大功率点(MPP)。为进一步提高跟踪控制的精度和效率,结合电导增量法(IncCond)实现对光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)的复合控制,即在系统偏离MPP误差较大时采用CVT控制,快速调整光伏组件的工作点,再采用IncCond进行MPPT控制。最后通过实验验证了该MPP快速追踪控制策略的正确性和优越性。     

考虑电网侧频率偏差的风电功率爬坡事件预测方法

风电功率爬坡事件越来越影响风力机在电网中的运行,随之而来的爬坡事件预测问题成为国内外新的研究热点。综述了风电功率爬坡事件的研究背景、定义和特征,建立了考虑频率偏差量的含风力机的准稳态潮流计算模型,将频率偏差量和滑差修正量引入雅可比矩阵中进行含风力机的潮流计算,采用两种频率偏差指标(PRESF指标和APRESF指标)对爬坡事件进行预测。将所述预测模型应用于5节点和10机39节点系统进行算例仿真,对结果的对比分析验证了该方法的有效性。     

屋顶太阳能光伏发电系统的设计

新能源利用是我国七大战略性新兴产业之一,太阳能光伏发电是新能源利用的重要领域。介绍了小型屋顶光伏发电系统的设计过程及其应用前景．为小型光伏发电系统设计提供了全套解决方案。该方案实施的屋顶光伏发电系统为后续大型光伏发电系统的设备研制、挂网实验提供了有力的技术支撑,也为巨型光场电站设计提供了实践经验。     

节能发电调度计划多Agent制定系统

节能发电调度要求制定安全、节能、环保及经济的调度方式,为此利用多Agent系统理论构建了节能发电调度计划多Agent制定系统,确定了系统结构、硬件配置方式及通信机制,该系统中各Agent之间交互协作,共同制定优质调度指令。该系统已应用于广西电力调度通信中心,次日调度计划制定实例验证了该系统的可行性,其制定计划在煤耗及耗时方面均比传统方式具有较大优势,可为实施节能发电调度提供参考。     

二级式光伏并网发电系统的协调控制及惯量特性分析

针对二级式光伏发电系统低惯量的问题,根据光伏-Boost和逆变器两侧分别响应频率波动的特点,提出了一种适用于二级式光伏发电系统的惯量协调控制策略,通过建立系统的静止同步发电机SSG模型分析不同参数对系统惯量的影响。光伏侧采用下垂控制响应电网频率波动时,频率下跌的最低点或上升的最高点得到改善,且电网频率的稳态偏差变小;逆变器侧采用直流电压下垂响应电网频率波动时,电网频率变化率变小;协调控制时,合理利用了光伏侧及逆变器侧响应的优势,抑制频率波动的效果最佳。仿真结果证明了所提控制策略的有效性。     

后备式光伏发电系统的研究与设计

以光伏发电技术为基础,结合电力电子和微机控制等技术,研究并设计了后备式光伏发电系统.与传统的独立式光伏发电系统相比,该系统能够拧制人阳能电池自动跟踪太阳光,并实现光伏电池的最大功率点跟踪(MPPT)控制和对蓄电池的充放电保护等功能.最后,建立了功率变换器以实现DC/DC,DC/AC变换.实验结果验证了该系统的可行性利实用性.     

基于粗糙集的光伏输出功率组合预测模型

光伏输出功率预报是减小光伏发电系统并网对电网造成不良影响的有效手段,提高预测的精度是保障光伏功率预报的重要基础。提出了基于粗糙集的组合预测模型。首先建立基于相似日、支持向量机和持续法的3种单一预测模型,然后根据粗糙集理论中确定属性重要度的方法确定单一预测模型的组合权重,建立了基于粗糙集的组合预测模型。仿真结果表明,采用粗糙集的相关理论能得到合理的组合权重,建立的光伏功率组合预测模型具有更高的预测精度。     

光伏组件热斑对发电性能的影响

针对光伏电池上的热斑问题,分析了热斑生成的原因和对发电性能的影响,介绍了红外热像仪检测热斑的方法,并探讨了用旁路二极管解决热斑危害的可能性,以提高光伏电池组件的寿命。