基于PSpice ABM的光伏并网系统仿真研究

为探索光伏并网系统的PSpice仿真方法,以实际课题中两级式光伏并网逆变系统为背景,根据光伏电池的物理数学模型,采用orCAD/PSpice10.5模拟行为模型(ABM)方法建立了光伏阵列仿真模型和光伏并网发电控制器模型,实现了两级式光伏并网逆变系统级仿真,并对光伏并网发电系统受温度、光照影响进行了仿真分析。仿真结果表明,采用PSpice可对大型光伏阵列并网发电系统进行较高精度的模拟仿真,基于PSpice ABM建模的光伏并网系统仿真具有实际工程意义,为光伏系统级仿真提供了一种方便有效的仿真方法和手段。     

基于S函数的光伏组件建模与仿真

提出了一种完全基于光伏厂商提供的可测参数的光伏组件输出V-I特性的数学模型,并且分析了温度和太阳辐照度对该数学模型的影响。基于这一数学模型在Matlab中利用S函数对光伏组件进行建模,S函数与压控电流源组合构成了非线性压控电流源,模拟了光伏组件的输出V-I特性。用户可以通过封装后的参数输入界面输入厂商提供的参数数据,负载电压、太阳辐照度和温度是模块的输入量,输出量为电流,通过仿真得到的模块V-I特性曲线与厂商测试的曲线具有较好的一致性。该模块可在光伏系统最大功率控制的仿真中使用。     

考虑光伏电站昼夜功率输出差异的Monte Carlo概率潮流分析

针对现有含光伏概率潮流分析中未考虑光伏电站夜间无功输出的不足,基于Monte Carlo模拟提出一种计及光伏电站昼夜功率输出差异的概率潮流计算方法。首先,根据光伏电站昼夜有功/无功功率的输出特征,建立其潮流计算模型;接着,利用非参数核密度估计理论建立光伏白天有功输出的概率模型,采用正态分布模拟负荷的随机波动,基于Monte Carlo模拟建立考虑光伏电站昼夜功率输出差异的概率潮流分析方法;最后,用甘肃敦煌某光伏电站的实测数据、IEEE14节点测试系统进行仿真分析,验证该方法的有效性及正确性。仿真发现,忽略光伏电站夜间的无功输出,将无法准确估计潮流结果的概率分布信息。     

一种新型光伏阵列模拟器的设计研究

在设计离网或并网运行的光伏发电系统时,如果使用真实的光伏阵列,不仅成本高、难度大,而且也难以实现各种环境条件下系统的运行状况。本文提出了一种利用虚拟仪器和恒流源等设备组成光伏阵列模拟器的快速设计方法。首先,通过对光伏电池的物理特性的分析,提取出光伏的数学模型。在Matlab环境下将实际测得的光伏特性曲线与由数学模型得到的曲线相比较,仿真结果证明该数学模型能够很好的模拟实际光伏输出。该方法利用数据采集卡对负载的电压进行检测,通过计算光伏阵列的数学模型得出模拟光伏阵列的输出电流,最后通过GPIB总线控制恒流源,由此也实现了基于恒流源的光伏阵列模拟器。     

一种基于模拟电路MPPT技术的独立光伏电源系统

本文提出了一种基于模拟电路MPPT控制的独立光伏电源系统,输入侧为光伏电池阵,变换器采用Superbuck电路,输出侧接蓄电池和负载.系统采用模拟电路MPPT与蓄电池的恒压、恒流控制协调控制的方法,在保证蓄电池安全充放电的前提下实现光伏电池的最大功率输出.该系统具有太阳能利用率高,可靠性高,纹波小,成本低的优点.仿真和实验结果表明,该系统在MPPT模式下能够准确地追踪光伏电池最大功率点,并且通过与蓄电池储能的配合实现对太阳能最大限度的利用.     

基于电气外特性的大型光伏电站建模及电能质量预评估方法

目前对光伏发电系统的研究主要针对其内在机理建模,其建模与仿真过程复杂,难以应用于大量光伏电源(大型光伏电站)接入电网的电能质量预评估。为此,本文提出一种基于电气外特性的大型光伏电站建模及电能质量预评估方法。首先,本文提出基于电气外特性的光伏发电系统功率等效模型,该模型在仿真计算过程中不需要迭代,只需利用太阳光照强度和电池温度作为输入量,进而获得稳态输出电流;其次,基于PSCAD/EMTDC建立了光伏发电系统等效模型,该模型利用功率等效模型加谐波源的形式等效替代单个光伏发电系统,并可通过调节模型的光伏个数等效替代多个光伏发电系统的输出特性,进而搭建出大型光伏电站并网模型;最后,以广东省某大型光伏电站为例,对其进行详细的电能质量预评估,有效分析了大型光伏电站接入对电网电能质量的影响,验证了所提模型的实用性。     

光伏并网发电系统最大功率跟踪新算法及其仿真

根据光伏阵列的特性,开发了光伏阵列的通用仿真模型,该模型可以模拟任意日照和温度下光伏电池的输出特性.分析了光伏并网发电系统最大功率跟踪的算法,针对最常用的最大功率跟踪方法--扰动观察法的不足,提出了一种新的最大功率跟踪的新算法.在Matlab/Simulink下进行了建模与仿真.仿真结果表明该方法在一定程度上可解决光伏电池输出非线性的问题,有效地避免跟踪的偏差,能够准确地跟踪太阳能电池的最大功率点,有效地提高光伏电池的输出效率,其动态响应速度快,使光伏系统具有良好的动态和稳态性能.     

基于XGBoost的光伏阵列故障诊断方法研究

针对光伏阵列输出具有非线性并受最大功率点跟踪影响，从而导致传统的诊断方法精度低、模型性能差等问题，提出一种基于极端梯度提升的光伏阵列故障诊断方法。首先，在光伏电池单二极管模型的基础上，建立光伏阵列仿真模型，利用PVsyst软件对光伏阵列的输出特性和故障成因进行系统的模拟分析，得到了故障特征参数，并通过特征重要度排序验证了所选择故障特征参数的有效性；其次，提取光伏阵列不同故障状态下的故障特征，构建基于XGBoost的故障诊断模型；最后，利用网格搜索和交叉验证对诊断模型的超参数进行寻优，通过混淆矩阵计算评价指标来评估诊断模型的性能。并将该方法与决策树、随机森林以及梯度提升树相比，结果表明，该方法不仅能准确检测所有的故障种类，并且模型的泛化能力更好，诊断准确率更高。     

光伏电池阵列模拟器的研究

根据光伏电池阵列的输出I-U特性,提出了利用四段折线拟合法对该特性曲线进行分段拟合,并在此基础上设计了基于Buck电路的太阳能电池模拟器.模拟器采用输出电流反馈PI调节,提高了系统的动态性能以及稳态精度.通过仿真验证了设计的合理性.     

光伏组件表面积灰对其发电性能的影响

利用计算机模拟的方法对有灰尘沉积的光伏组件输出性能进行研究,采用MATLAB/SIMULINK模拟灰尘沉积对光伏组件输出性能的影响,得到不同灰尘沉积情况下的光伏组件的输出特性曲线,由特性曲线可以看出,随着灰尘沉积的增多,最大功率点功率下降明显。在理论研究的基础上,搭建实验平台进行实验研究,结果证明仿真结果是有效可信的。     

基于时变因素的光伏发电系统可靠性评估

随着光伏发电的大规模发展,光伏电站的可靠性水平愈加受到重视。提出一种基于时变因素的光伏发电可靠性评估方法,通过分析光伏发电系统运行机理、元件失效模式及其对输出功率的影响,建立系统输出功率的概率模型,形成光伏系统可靠性评价指标,并构造光伏发电系统六状态空间模型。基于序贯蒙特卡洛方法,综合考虑气候条件、元件老化和光照强度,对某50 MW光伏电站运行可靠性进行评估。仿真结果表明,该模型及指标可有效反映系统的实际运行情况、出力水平和故障情况,为光伏电站运维提供支撑。     

广域分布式光伏发电监测与出力估计研究

为准确评估光伏出力对电力系统的运行影响,掌握分布式发电的实时数据,为调度中心提供电网的实时运行状态,需开展广域分布式光伏发电监测与出力估计研究。首先,提出光伏全局出力估计的分布式光伏国-省-地一体化信息建模方法,实现广域分布式光伏发电的有线与无线全景监测;其次,开展不同场景下分布式光伏出力特性研究,通过掌握组件类型、安装方式、地理位置、光资源分布、地形条件等场景对分布式光伏出力的影响,对分布式光伏进行聚合分析,并提出全局出力估计方法;最后,研发广域分布式光伏发电聚合分析和全局出力估计系统,并在省调示范应用。     

基于模糊C-均值聚类的时序概率潮流快速计算方法

为衡量光伏出力与负荷的时序变化特性对电力系统运行状态的影响,基于模糊C-均值聚类算法提出一种时序概率潮流快速计算方法.将一天分为24个时段,采用自适应扩散核密度估计法分别建立光伏出力与负荷的概率密度分布模型,提高概率模型局部适应性,并通过Copula理论描述二者之间的相关关系;利用模糊C-均值聚类法划分光伏出力与负荷场...     

一种光伏系统短期功率预测模型

为提高光伏系统发电功率预测精度,优化系统的发电计划,减少电力系统运行成本,进而为系统调度和实时运行控制提供依据以有效减轻光伏发电系统接入对电网的影响,建立一种基于三层神经网络和功率波动特性的短期光伏出力预测模型。利用气象局已发布的日类型和温度信息挑选与预测日最相关的相似日,基于神经网络用相似日历史太阳辐照、温度、输出功率建立光伏系统出力初步预测模型;以预测日天气预报信息作为神经网络的输入获得预测日的功率预测值;基于由光伏系统相似日历史出力数据统计分析得到的波动量统计规律对初步预测结果加以修正,建立了具有较高精度的光伏系统出力预测模型。仿真结果表明该方法建立的预测模型具有较高精度,能够为调度运行人员提供决策辅助。     

基于LSSVM的光伏最大功率点跟踪算法研究

为了实现光伏电池的最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking,MPPT）,在分析现有方法的优缺点基础上,提出了一种基于最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine, LSSVM）的MPPT实现方法。为证明该方法的有效性,在Matlab/Simulink中,搭建了光伏电池仿真模型,分析了光伏电池的输出特性。结合LSSVM工具箱,采用交叉验证方法实现LSSVM的参数寻优,并对LSSVM用于MPPT的方法进行了仿真。仿真结果表明,该方     

典型并网光伏电站的等值建模研究及应用

在不同扰动情况下,光伏发电系统的暂态控制策略不同,即使对于同一故障扰动,由于光伏电站存在多种类型逆变器,其控制参数也不尽相同。为明确大规模光伏电站暂态特性,同时避免对每种逆变器都建立详细模型,需要建立扰动情况下的光伏电站等值模型。采用倍乘方法建立了光伏方阵群的等值模型以及光伏逆变器群的等值模型,通过采用青海省海西地区的并网光伏发电站的实测数据进行的仿真验证及误差分析,由仿真结果可知,所提出的光伏逆变器群的等值建模方法和数学模型是有效的。     

含风电和光伏的可再生能源场景削减方法

以风电和光伏为代表的可再生能源渗透率不断增加,其出力不确定性导致的大规模时序场景给电力系统的优化分析带来很高的计算复杂度。以场景削减技术精准刻画区域风电、光伏出力特性是解决以上问题的有效方法之一。提出一种基于聚类与优化算法相结合的可再生能源场景削减方法。首先对数据进行清洗、降噪等预处理,其次利用肘部法则与轮廓系数判断风电、光伏类别个数并进行聚类。然后,利用粒子群与遗传算法分别提取风电、光伏典型出力曲线,并对两种算法结果进行对比,从而生成典型场景。算例分析以欧洲输电系统运营商Amprion提供的2015年1月1日至2019年12月31日风电、光伏出力数据为研究对象,利用所提方法求得的出力曲线可以有效反映该区域风电、光伏出力典型场景,为后续电力系统规划、运行优化等问题提供数据支撑。     

考虑高渗透率光伏接入的分布式储能优化配置

针对当前分布式储能的优化配置研究不适合大规模光伏接入的问题,提出了一种考虑规模化分布式光伏出力特性的储能优化配置方法。该方法采用蒙特卡洛模拟法随机模拟不同光伏接入场景,从而得到配电网允许接入的分布式光伏最大装机容量;基于相关土地规划,估算分布式光伏潜在装机容量;针对负荷曲线和光伏出力曲线进行潮流计算,根据电压越限程度确定分布式储能总功率及总电量。以一个低压台区为例,对整个优化配置方法进行了说明,可用于指导未来分布式储能的规划和建设。     

光伏电站输出功率影响因素分析

光伏发电系统的发电量取决于太阳辐照强度和温度等因素,其输出功率的变化具有间歇性和不可控性,大规模的光伏并网应用将对大电网的稳定运行造成冲击。光储联合应用将有助于降低光伏电源的负面影响,为了协调配置光伏系统与储能系统,需要深入了解光伏发电系统的输出特性。首先分析了大规模光伏发电系统并网应用对电网带来的影响,进而介绍了光伏发电原理和影响光伏组件输出的因素;然后依托某100 kWp光伏电站的实际历史运行数据,基于统计学方法,从气象因素如日类型、太阳辐射强度和温度等影响光伏出力的角度,对光伏发电系统的输出特性作了定性、定量的分析,从而归纳了光伏输出特性,最后据此提出了光伏电站输出功率的评价指标。