[發(fā)明專利]基于DIgSILENT的并網(wǎng)型光伏仿真發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210002657.2
• 申請(qǐng)日: 2012-01-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102521473A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒯狄正;李群;劉梅招;王建明;殷明慧;袁曉冬;王勇;宋志毅;陳兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于DIgSILENT的并網(wǎng)型光伏仿真發(fā)電系統(tǒng)，可用于研究光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響，屬于電力系統(tǒng)數(shù)字仿真領(lǐng)域。

背景技術(shù)

太陽(yáng)能資源豐富、分布廣泛、可再生，且利用過(guò)程無(wú)污染，成為新能源開(kāi)發(fā)的首選對(duì)象之一。光伏發(fā)電作為太陽(yáng)能一種主要利用形式，以其噪聲污染小、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)顯示出無(wú)比廣泛的發(fā)展空間和應(yīng)用前景。國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī)容量逐年增加，2008年國(guó)內(nèi)光伏發(fā)電裝機(jī)14萬(wàn)千瓦，2009年達(dá)到30萬(wàn)千瓦，預(yù)計(jì)2016年國(guó)內(nèi)光伏裝機(jī)容量有望突破500萬(wàn)千瓦，大規(guī)模的光伏并網(wǎng)勢(shì)必會(huì)對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。因此，需要對(duì)光伏發(fā)電接入對(duì)電力系統(tǒng)造成的影響進(jìn)行全面分析，以提出針對(duì)性措施加強(qiáng)電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的能力。

DIgSILENT(?DIgital?Simulation?and?Electrical?NeTwork,?數(shù)字仿真和電網(wǎng)計(jì)算程序)是一款領(lǐng)先高端的電力系統(tǒng)仿真工具，具備潮流計(jì)算、短路計(jì)算、穩(wěn)定性分析、諧波分析、最優(yōu)潮流等功能，可用于輸配電網(wǎng)、發(fā)電、工業(yè)和鐵路系統(tǒng)、新能源發(fā)電和智能電網(wǎng)的分析研究。此外，DIgSILENT具有豐富的元件庫(kù)、面向程序化的編程語(yǔ)言（DPL）、面向連續(xù)運(yùn)行過(guò)程的動(dòng)態(tài)仿真語(yǔ)言（DSL）和豐富的電力電子元件。因此DIgSILENT是進(jìn)行光伏發(fā)電接入對(duì)電力系統(tǒng)影響分析首選工具。但在DIgSILENT中現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng)等效模型過(guò)于簡(jiǎn)化，無(wú)法真實(shí)模擬光伏發(fā)電電池的輸出特性、最大功率點(diǎn)追蹤過(guò)程和低電壓穿越過(guò)程；本發(fā)明公開(kāi)的基于DIgSILENT的并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)模型在主電路結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)方面更加接近實(shí)際光伏發(fā)電系統(tǒng)的情況，能夠更加準(zhǔn)確的分析光伏發(fā)電接入對(duì)電力系統(tǒng)影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種并網(wǎng)型光伏仿真發(fā)電系統(tǒng)模型，解決DIgSILENT中現(xiàn)有光伏發(fā)電系統(tǒng)等效模型過(guò)于簡(jiǎn)單、無(wú)法準(zhǔn)確模擬光伏電池輸出特性、最大功率點(diǎn)追蹤過(guò)程和低電壓穿越過(guò)程的缺點(diǎn)；

本發(fā)明進(jìn)一步所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，采用該模型進(jìn)行潮流計(jì)算、短路計(jì)算、穩(wěn)定性計(jì)算（機(jī)電暫態(tài)或電磁暫態(tài)）和諧波分析。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種基于DIgSILENT的并網(wǎng)型光伏仿真發(fā)電系統(tǒng)，包括光伏電池，所述光伏電池依次經(jīng)直流電感、Boost電路、逆變電路和主變接入電網(wǎng)；旁路斬波電路連接于Boost電路、逆變電路之間的連接節(jié)點(diǎn)，用于實(shí)現(xiàn)低電壓穿越；濾波電容連接于光伏電池與直流電感之間的節(jié)點(diǎn)，用于吸收Boost電路開(kāi)關(guān)引起的紋波；直流電容連接于Boost電路、逆變電路之間的連接節(jié)點(diǎn)，用于緩沖Boost電路和逆變器之間功率差。

根據(jù)實(shí)際或科研假設(shè)數(shù)據(jù)設(shè)定各元件的額定值，通過(guò)光伏電池潮流計(jì)算選項(xiàng)中電流設(shè)定值、Boost電路基本數(shù)據(jù)選項(xiàng)中初始電壓比和逆變器潮流計(jì)算選項(xiàng)中無(wú)功設(shè)定值來(lái)確定光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作點(diǎn)。

前述的基于DIgSILENT的并網(wǎng)型光伏仿真發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述光伏電池電流由光伏電池非線性方程求解模型設(shè)定；光伏電池最大功率點(diǎn)追蹤控制電路包括離散控制電路和模擬控制電路，離散控制電路利用時(shí)鐘脈沖模型為離散控制提供時(shí)間基準(zhǔn)，離散控制電路產(chǎn)生光伏電池電壓控制電路所需的光伏電池電壓給定值Upv_ref，模擬控制電路包括光伏電池電壓控制器，光伏電池電壓控制器調(diào)節(jié)產(chǎn)生Boost電路的電壓比信號(hào)。

所述離散控制電路和模擬控制電路通過(guò)時(shí)鐘脈沖連接，在脈沖處通過(guò)積分環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電池電壓給定值的改變。

前述的基于DIgSILENT的并網(wǎng)型光伏仿真發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：由直流電壓控制器產(chǎn)生旁路斬波電路的電壓比信號(hào)。

前述的基于DIgSILENT的并網(wǎng)型光伏仿真發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：所述逆變電路包括逆變器，逆變器分別與電壓外環(huán)控制電路和電流內(nèi)環(huán)控制電路相連，電壓外環(huán)控制電路調(diào)節(jié)產(chǎn)生電流內(nèi)環(huán)所需直軸電流、交軸電流給定值id_ref、iq_ref（id、iq是三相電流ia、ib、ic經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換后的變量，分別是直軸電流和交軸電流；id_ref、?iq_ref則分別為電流內(nèi)環(huán)控制中直軸電流、交軸電流給定值），鎖相環(huán)提供坐標(biāo)變換的相位信息，電流內(nèi)環(huán)集成在逆變器中。

前述的基于DIgSILENT的并網(wǎng)型光伏仿真發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：使用牛頓迭代法求解光伏電池?cái)?shù)學(xué)模型非線性方程得到光伏電池輸出電流；為加快收斂速度，初始值選為在計(jì)算時(shí)刻前0.001s光伏電池輸出電流值。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：