基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括依次連接的光伏電站運(yùn)行信息提取單元、等值逆變器控制方程建立單元以及等值參數(shù)計(jì)算單元；其方法為：首先光伏電站運(yùn)行信息提取單元從光伏電站控制中心提取所有待等值光伏發(fā)電單元中光伏陣列與逆變器的運(yùn)行信息和參數(shù)，用于后續(xù)計(jì)算；然后等值逆變器控制方程建立單元在等值目標(biāo)的基礎(chǔ)上建立等值逆變器的控制方程；最后等值參數(shù)計(jì)算單元基于等值逆變器目標(biāo)方程及控制方程，計(jì)算等值發(fā)電單元的參數(shù)，從而得到一個(gè)光伏電站的等值發(fā)電單元電磁暫態(tài)模型；本發(fā)明系統(tǒng)及方法為大規(guī)模光伏發(fā)電電磁暫態(tài)數(shù)值仿真計(jì)算及其接入電力系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有繼電保護(hù)的影響研究提供基礎(chǔ)條件。
【專利說(shuō)明】基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏電站等值建?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視光伏發(fā)電技術(shù)，在法規(guī)政策和光伏發(fā)電技術(shù)創(chuàng)新的推動(dòng)下，光伏產(chǎn)業(yè)一直保持迅猛發(fā)展的趨勢(shì)。最近10年全球光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的平均年增長(zhǎng)率為30%，近5年的年平均增長(zhǎng)率為40%，10來(lái)全球太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大了 35倍。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)顯示，近幾年來(lái)全球光伏電池與組件的產(chǎn)量始終保持快速增長(zhǎng)，2007年，全球電池產(chǎn)量約3.4GW，其中前10大電池商產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的66%。
[0003]中國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)于上世紀(jì)70年代起步，90年代中期進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期。太陽(yáng)電池及組件產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加。到2005年底，中國(guó)光伏電池總產(chǎn)量超過(guò)250MW，光伏組件總產(chǎn)量超過(guò)400MW。
[0004]光伏發(fā)電系統(tǒng)可以離網(wǎng)型和并網(wǎng)型。在過(guò)去，由于生產(chǎn)成本較高，太陽(yáng)能發(fā)電只能在偏遠(yuǎn)無(wú)法通電的地區(qū)，且大多數(shù)是小型或中型的離網(wǎng)系統(tǒng)，隨著社會(huì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，光伏發(fā)電已經(jīng)由偏遠(yuǎn)地區(qū)逐步向并網(wǎng)光伏發(fā)電和光伏智能建筑快速發(fā)展。與離網(wǎng)型電站相比，光伏電站并入大電網(wǎng)有諸多好處。首先，不必考慮對(duì)負(fù)載供電的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量問(wèn)題；其次，光伏電池可以始終運(yùn)行于最大功率點(diǎn)處，由大電網(wǎng)來(lái)接納光伏電站所發(fā)出的全部電能，提高光伏發(fā)電的效率；最后，省略了蓄電池作為儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，降低了蓄電池充放電過(guò)程中的能量損失，同時(shí)免除蓄電池的運(yùn)行與維護(hù)費(fèi)用和廢舊蓄電池帶來(lái)的間接污染。
[0005]隨著并網(wǎng)投運(yùn)的光伏電站逐漸增多，光伏系統(tǒng)的整體建模工作與并網(wǎng)特性分析就顯得尤為重要。相比于方法已相當(dāng)成熟的電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)和機(jī)電暫態(tài)分析，針對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源接入電網(wǎng)引起的電網(wǎng)特性問(wèn)題的分析還有待進(jìn)一步完善。目前光伏電站普遍采用容量為0.5MW的逆變器，大型光伏電站內(nèi)通常含有數(shù)十個(gè)逆變器；若搭建每個(gè)逆變器的詳細(xì)模型來(lái)構(gòu)成光伏電站模型，則該模型將十分龐大且占用太多的計(jì)算資源。因此，建立完整準(zhǔn)確的光伏發(fā)電單元模型，在此基礎(chǔ)上精確地研究其內(nèi)部暫態(tài)過(guò)程，分析其并網(wǎng)特性及對(duì)繼電保護(hù)動(dòng)作特性的影響，具有非常重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有光伏電站模型龐大繁雜的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統(tǒng)及方法，為大規(guī)模光伏發(fā)電電磁暫態(tài)數(shù)值仿真計(jì)算及其接入電力系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有繼電保護(hù)的影響研究提供基礎(chǔ)條件。
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0008]—種基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統(tǒng)，包括依次連接的光伏電站運(yùn)行信息提取單元、等值逆變器控制方程建立單元以及等值參數(shù)計(jì)算單元；所述光伏電站運(yùn)行信息提取單元從光伏電站控制中心提取光伏電站內(nèi)部所有光伏發(fā)電單元的運(yùn)行信息和參數(shù)；所述等值逆變器控制方程建立單元在等值目標(biāo)方程的基礎(chǔ)上建立等值逆變器的控制方程；所述等值參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算等值發(fā)電單元的參數(shù)，以此實(shí)現(xiàn)以一個(gè)等值發(fā)電單兀等值一個(gè)光伏電站的目的。
[0009]上述所述的光伏電站等值建模系統(tǒng)的建模方法，包括如下步驟:
[0010]步驟一:光伏電站運(yùn)行信息提取單元從光伏電站控制中心提取所有待等值光伏發(fā)電單元中光伏陣列與逆變器的運(yùn)行信息和參數(shù)，用于后續(xù)計(jì)算；
[0011]步驟二:建模前，進(jìn)行如下假設(shè):1)光伏電站的各個(gè)光伏發(fā)電單元的所有參數(shù)分別相等；2)光伏電站的各個(gè)光伏發(fā)電單元在同一時(shí)刻發(fā)送的功率一致，則等值后的等值發(fā)電單元滿足等值目標(biāo)方程(I):
[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接的光伏電站運(yùn)行信息提取單元、等值逆變器控制方程建立單元以及等值參數(shù)計(jì)算單元；所述光伏電站運(yùn)行信息提取單元從光伏電站控制中心提取光伏電站內(nèi)部所有光伏發(fā)電單元的運(yùn)行信息和參數(shù)；所述等值逆變器控制方程建立單元在等值目標(biāo)方程的基礎(chǔ)上建立等值逆變器的控制方程；所述等值參數(shù)計(jì)算單元計(jì)算等值發(fā)電單元的參數(shù)，以此實(shí)現(xiàn)以一個(gè)等值發(fā)電單元等值一個(gè)光伏電站的目的。
2.權(quán)利要求1所述的光伏電站等值建模系統(tǒng)的建模方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟一:光伏電站運(yùn)行信息提取單元從光伏電站控制中心提取所有待等值光伏發(fā)電單元中光伏陣列與逆變器的運(yùn)行信息和參數(shù)，用于后續(xù)計(jì)算； 步驟二:建模前，進(jìn)行如下假設(shè):1)光伏電站的各個(gè)光伏發(fā)電單元的所有參數(shù)分別相等；2)光伏電站的各個(gè)光伏發(fā)電單元在同一時(shí)刻發(fā)送的功率一致，則等值后的等值發(fā)電單元滿足等值目標(biāo)方程(I):
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK103825297SQ201310722354
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】金小明, 熊卿, 張東輝, 李蓉蓉, 楊柳, 張保會(huì), 郭丹陽(yáng), 郝治國(guó), 張金華, 原博 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司, 西安交通大學(xué)