大型光伏电站静态电压稳定性及无功控制策略研究

摘要

化石能源的枯竭和环境污染的加重给以光伏发电为代表的清洁能源带来了新的发展机遇。但随着光伏发电装机容量的日渐扩大，光伏电站存在的电压越限和电压失稳的问题也愈发严重。对此，本文重点研究大型光伏电站的电压越限机理和静态电压稳定性，并在此基础上提出改善大型光伏电站静态电压稳定性的无功控制策略，保证大型光伏电站能够稳定运行。
　　本文首先建立了考虑光伏阵列功率输出特性、光伏电站内部阻抗以及传输线阻抗的大型光伏电站稳态数学模型。针对大型光伏电站存在的电压越限问题，本文利用稳态数学模型对并网点电压和站内各光伏发电单元节点电压进行分析，得到了大型光伏电站站内发生高电压越限、低电压越限，以及站内电压连锁脱网的机理，并搭建算例模型验证了文章所得大型光伏电站电压越限机理的正确性。
　　对于大型光伏电站发生电压失稳的问题，本文利用特征值分析法研究大型光伏电站静态电压稳定性，通过求取大型光伏电站系统雅可比矩阵的最小模特征值λmin，得到了大型光伏电站静态电压稳定判据及稳定裕度。在此基础上通过改变大型光伏电站的光照强度、电网阻抗、运行功率因数等运行参数研究其对静态电压稳定性的影响。并通过求取特征值灵敏度，得到站内光伏发电单元的无功出力对静态电压稳定裕度的影响，为提高大型光伏电站静态电压稳定性提供指导。
　　针对大型光伏电站站内电压越限和失稳的问题，本文在电压越限机理和静态电压稳定性分析研究的基础上，设计出了提升光伏电站静态电压稳定性的无功控制策略。以保持并网点和站内集电线末端节点的电压不越限，并尽量提高光伏电站静态电压稳定裕度为控制目标，通过分析光伏电站内部光伏发电单元无功出力对静态电压稳定裕度和站内电压分布的影响，协调控制站内各无功源出力，从而保证大型光伏电站电压的安全稳定。

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英文摘要

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1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

2 大型光伏电站站内电压越限机理

2.1 大型光伏电站建模

2.2 大型光伏电站电压越限机理分析

2.3 大型光伏电站电压越限算例分析

2.4 本章小结

3 大型光伏电站静态电压稳定性分析

3.1 大型光伏电站并网点电压稳定性分析

3.2 大型光伏电站静态电压稳定性分析

3.3 算例分析

3.4 本章小结

4 提升大型光伏电站静态电压稳定性的无功控制策略

4.1 大型光伏电站无功控制基本思想

4.2 大型光伏电站无功控制策略

4.3 算例分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录

A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文：

B 作者在攻读硕士学位期间申请的专利：

C 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目：

D 作者在攻读硕士学位期间参与的专业实践：