光伏电站模型建立及并网运行特性仿真研究

摘要

在我国对光伏发电产业的大力投入和强力支持下，光伏电站并网运行已经在国内得到广泛发展和商业化运作，并仍然是未来发展趋势。然而，光伏电站接入公共电网，会给电网的电能质量、潮流分布、短路特性等带来不可忽视的影响，加紧开展相关光伏电站并网发电技术的研究是十分重要的。 本文针对光伏组件等效电路5参数模型提出了光伏组件5参数模型参数等值修正求取算法，仅利用光伏电池生产厂家提供的实测数据，经过少量迭代和修正计算，得到模型的5个参数。利用该算法求解MSX60光伏组件的模型参数，并将求解结果代入5参数模型进行仿真，将仿真数据与实测数据进行比较，误差较小，验证了算法的准确性和有效性。 引入朗伯函数，将隐性超越方程形式的光伏组件I-U特性方程显性化，并在Matlab/Simulink仿真环境下建立了光伏阵列仿真模型。利用青海某光伏电站的某个阵列的实际运行数据进行验证，分析了仿真模型仿真结果与实际运行数据产生误差的原因，最后得到该仿真模型是准确可行的。 分析了光伏电站并网系统各个部分电压电流量间的关系，在各部分连接点处应用基尔霍夫电压、电流定律进行连接，建立了整个光伏电站并网系统的暂态模型表示式，并在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了光伏电站并网仿真模型。在变化的光照强度、组件温度下进行仿真，验证了光伏电站并网系统仿真模型的正确性和可行性。 研究了将光伏电站内部参数计入网络参数的光伏电站并网系统潮流计算策略，基于常规电流注入模型牛顿-拉夫逊(N-R)求解算法进行了改进，提出了基于电流/功率混合注入模型的N-R潮流算法。采用IEEE的几种经典算例对混合注入模型潮流算法进行测试，验证了电流/功率混合注入模型N-R潮流算法的优越性、准确性和有效性。将青海某光伏电站中部分阵列接入IEEE30节点系统作为测试算例，对计及光伏电站内部参数的并网潮流计算策略进行测试，验证了所提策略的可行性。 最后，将一定出力的光伏电站接入IEEE5节点系统1#节点，分别在光伏电站内部交流系统和并网点设置不同形式的短路故障，探讨了光伏电站并网系统的短路运行特性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 三相光伏并网系统仿真模型研究现状

1．2．1 光伏组件模型研究现状

1．2．2 最大功率跟踪算法研究现状

1．2．3 并网逆变器控制研究现状

1．3 光伏并网系统潮流计算研究现状

1．4 本文主要研究内容

第2章 光伏电站并网系统仿真模型

2．1 光伏组件5参数模型

2．2 光伏组件5参数模型参数等值修正求取算法

2．2．1 模型参数求解基本方法及参数漂移问题分析

2．2．2 模型参数等值修正求取算法

2．3 光伏阵列仿真模型

2．4 光伏电站并网系统暂态模型

2．5 光伏电站并网系统仿真模型建立

2．6 算例验证与仿真分析

2．6．1 光伏组件5参数模型参数等值修正求取算法验证

2．6．2 光伏阵列仿真模型验证

2．6．3 光伏电站并网系统仿真模型验证

2．7 本章小结

第3章 光伏电站并网系统潮流计算

3．1 光伏电站内部模型及化简策略

3．1．1 光伏电站并网系统基本结构及等值电路

3．1．2 光伏电站内部模型化简策略

3．2 电流／功率混合注入模型N-R潮流算法

3．2．1 混合注入模型潮流方程

3．2．2 混合注入模型潮流方程坐标转换策略

3．3 光伏电站并网系统潮流计算流程

3．4 算例分析与仿真验证

3．4．1 电流／功率混合注入模型N-R潮流算法验证

3．4．2 光伏电站并网系统潮流计算验证

3．5 本章小结

第4章 光伏电站并网系统短路运行特性分析

4．1 光伏电站内部交流系统发生短路时的运行特性分析

4．1．1 发生单相短路接地时的运行特性

4．1．2 发生两相短路时的运行特性

4．1．3 发生两相短路接地时的运行特性

4．1．4 发生三相短路时的运行特性

4．2 光伏电站并网系统并网点发生短路时运行特性分析

4．2．1 发生单相短路接地时的运行特性

4．2．2 发生两相短路时的运行特性

4．2．3 发生两相短路接地时的运行特性

4．2．4 发生三相短路时的运行特性

4．3 短路运行特性综述

4．4 本章小结

第5章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢