并网光伏电站仿真建模及逆变器群控方法研究

摘要

本文以大规模并网光伏电站为研究背景，首先提出了基于显式化求解的光伏电池5参数模型，其利用LambertW函数将关于电流和电压的光伏电池I-V隐式方程显式化，然后通过标准工况下厂家提供的数据寻优求得光伏电池模型的5个参数，接着采用一组转换公式得出任意光照和温度下参数相应值，代入显式I-V方程求出一般工况下光伏电池输出电流和电压，并通过与实测数据对比表明其具有较高精度，对于不同材料（单晶硅、多晶硅、薄膜硅片和三结晶硅）的光伏电池均能准确反映其I-V特性的特点。然后，建立了并网逆变器及其控制系统的数学模型，并在电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC上搭建了某地区3MW光伏电站接入系统仿真模型，其能够准确跟踪辐照度的变化，并通过改变光伏电站容量仿真分析其接入对系统电压波动的影响，仿真结果与理论分析结果相一致。文中详尽分析了群控系统效率优化问题，提出了基于效率穷举的群控组合优化法并采用其对同一型号逆变器不同台数组合进行分析得出了逆变器最大可行台数。同时，提出了群控单元的概念并结合基于效率穷举的群控组合优化法进行了3MW光伏电站逆变器群组合方式的优化设计。然后，搭建了由两台逆变器组成的群控单元仿真模型，仿真结果表明群控单元能够正常地启停和运行且与实际运行情况相符。本文关于大规模并网光伏电站的分析和研究，可为光伏发电的并网和规划设计提供一定的参考依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 光伏电池模型

1．2．2 大规模并网光伏电站控制策略

1．2．3 大规模并网光伏电站群控技术

1．3 本文主要工作

第2章 光伏电池单指数模型

2．1 光伏电池5参数模型

2．2 基于显式化求解的光伏电池5参数模型

2．2．1 光伏电池I-V特性显式化

2．2．2 标准工况下模型参数求取

2．2．3 一般工况下模型参数的转换

2．2．4 模型求解

2．3 光伏电池工程实用模型

2．4 Sandia精确模型

2．5 模型对比测试

2．5．1 标准工况下I-V特性验证

2．5．2 一般工况下I-V特性验证

2．5．3 最大功率点验证

2．5．4 最大功率验证

2．6 小结

第3章 大规模并网光伏电站模型及控制系统仿真

3．1 光伏电站MPPT方法

3．1．1 扰动观测法

3．1．2 电导增量法

3．2 光伏并网逆变器低频数学模型及其控制系统

3．2．1 光伏并网逆变器低频数学模型

3．2．2 基于d-q解耦的逆变器并网控制

3．3 大规模并网光伏电站仿真案例

3．3．1 仿真案例背景

3．3．2 并网光伏电站接入对系统电压波动影响

3．3．3 并网光伏电站PSCAD仿真模型

3．4 小结

第4章 大规模并网光伏电站群控技术

4．1 群控系统拓扑结构

4．2 群控系统效率控制策略

4．2．1 群控系统效率优化方法

4．2．2 群控系统效率优化分析

4．2．3 基于效率穷举的群控组合优化法

4．2．4 群控单元

4．3 群控系统寿命控制策略

4．3．1 中央集群控制

4．3．2 主从控制

4．4 群控单元仿真模型

4．5 小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢