大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法

摘要

本发明属于新能源发电及输电技术领域，公开了一种大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法。包括建立适应工程阶段的光伏电池阵列数学模型，建立适应于工程阶段的光伏逆变器数学模型，建立基于MATLAB软件的大中型光伏电站并网仿真模型，建立基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型，进而研究其并网特性，并就其输出电能质量进行评估，为业主设备选型及电网公司决策方案提供依据。

主权项

1.一种大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法，包括如下步骤：a、建立适应工程阶段的光伏电池阵列数学模型$I=I_{\mathrm{ph}}-I_0\left\{\exp \right[\frac{q(V+{\mathrm{IR}}_s)}{\mathrm{AkT}}]-1\}-\frac{V+{\mathrm{IR}}_s}{R_{\mathrm{sh}}}---\left(1\right)$$I_o=I_{\mathrm{or}}{\left[\frac{T}{T_r}\right]}^3\exp \left[\frac{q{E}_{\mathrm{GO}}}{\mathrm{Ak}}(\frac{1}{T_r}-\frac{1}{T})\right]---\left(2\right)$I_ph＝[I_scr+K_l(T-298)]λ/1000 (3)U_oc＝U_ocs+K_T(T-298)(4)其中：I——输出电流，V——输出电压，I_d——反向饱和电流，q——电子电荷，k——玻尔兹曼常数，T——绝对温度，T_r——参考温度，λ——光照强度，I_scr——标准条件下短路电流，I_ph——光照电流，E_GO——硅的带宽，I_o——T_r下电池饱和电流，R_s——串联等效电阻，R_sh——并联等效电阻，A——PN结理想因子，K_l——短路电流温度系数，K_T——开口电压温度系数，b、建立适应于工程阶段的光伏逆变器数学模型$\left\{\begin{array}{c}P=\frac{E_{1}E}{X}\sin \delta \\ Q=\frac{E_{1}E\cos \delta -E^2}{X}\end{array}\right.---\left(5\right)$其中：P为有功功率，Q为无功功率，X为光伏逆变器输出阻抗，δ为光伏逆变器输出电压矢量与电网电压矢量之间的夹角。c、依据光伏电池阵列数学模型和光伏逆变器数学模型，利用MATLAB软件内部集成的函数发生器结合数学和逻辑运算，建立基于MATLAB软件的大中型光伏电站并网仿真模型，利用基于MATLAB的大中型光伏电站并网仿真模型分析大中型光伏电站的输出谐波电压、谐波电流、直流分量等电能质量指标，同时分析光照扰动或公网电压波动情况下大中型光伏电站暂态输出特性、短路电流特性；每个工程以当地具体电网参数为依据，建立起基于MATLAB的电网仿真模型；d、依据光伏电池阵列数学模型和光伏逆变器数学模型，利用PSASP软件内部集成的新能源发电模块、各种变压器模块和输电线路模块等，建立基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型，利用基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型分析大中型光伏电站并网特性，包括电压波动、无功损耗特性、低电压耐受能力等，进而确定动态无功补偿设备容量与形式的选择标准，进一步研究大中型光伏电站与动态无功补偿设备的关联性、打捆或并行输出时各大中型光伏电站所安装动态无功补偿设备之间的关联性；每个工程以当地具体电网参数为依据，建立起基于PSASP的电网仿真模型；e、利用PSASP和MATLAB之间的接口程序，将两者有机的结合在一起，建立基于MATLAB和PSASP建立的大中型光伏电站混合仿真模型；各自独立计算式，相同部分相互校验，验证仿真结果的正确性，不同部分相互补充，完善仿真结果；联合计算时，完善计算结果，进一步验证仿真的科学性；通过上述方法实现了一种大中型光伏电站并网特性与电能质量评估方法。