弱电网建模与光伏渗透率提高方法研究

摘要

随着社会经济及科技创新的飞速发展，人们越来越多的将目光转向可再生能源。在我国，光伏电站建设已经成为电网建设新的重要组成部分。在偏远地区、荒漠地区以及部分农村地区，电网由于各变电站间距离较长，输电半径大，并且存在多级变压，使得电网的等效阻抗变大，导致该部分地区与外部电网联系较弱，呈现弱电网特性。在弱电网环境下，电网响应速度、稳定性和供电可靠性变差。随着光伏并网容量的逐步增加，光伏并弱电网导致的并网电压不稳定、输入谐波增大等一系列问题也愈发明显，影响电网电能质量，也阻碍光伏发电技术的进一步应用和发展。本文针对以上问题，研究弱电网建模方法，从附加电气设备、光伏自身控制以及系统整体优化计算三个角度对光伏弱电网进行优化设计，以提高弱电网下光伏渗透率。
　　本文针对光伏弱电网的定义，确定弱电网环境的特征参数，建立光伏弱电网简化模型，探究传输线型号、长度及光伏功率因数对电压稳定性的影响，构建较为完善的弱电网简化模型，探究光伏并网点电压稳定性，计算光伏渗透率水平。
　　其次，针对弱电网下电力系统的容升效应，建立传输线补偿模型，精确计算补偿度，提出采用晶闸管控制电抗器对系统容性无功进行补偿的方法。通过系统稳态仿真对补偿前后电压输出波形效果和光伏渗透率值的改变进行分析。
　　此外，在负载大幅波动条件下分析弱电网下光伏并网点电压升高的原因，提出有功功率约束-无功电压调节的外环控制，电流内环控制的双环控制策略，保证系统在特殊情况下（如负载大范围变化时）的电压稳定性，通过暂态仿真对系统控制前后的效果进行对比和分析。
　　最后，在系统层面上，对光伏弱电网进行光伏电源选址定容的优化配置计算，对IEEE典型33节点电网进行参数修改，将其修改成弱电网，采用改进多目标微分进化算法对系统进行仿真优化，得到优化后的光伏并网位置及合理的光伏并网容量，并计算弱电网的最大光伏渗透率。