[發明專利]基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統及方法

有效

• 申請號: 201310722354.2
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103825297A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 金小明;熊卿;張東輝;李蓉蓉;楊柳;張保會;郭丹陽;郝治國;張金華;原博
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;西安交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;G06F17/50
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

技術領域

本發明涉及光伏電站等值建模技術領域，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及方法。

背景技術

當今世界各國尤其是發達國家十分重視光伏發電技術，在法規政策和光伏發電技術創新的推動下，光伏產業一直保持迅猛發展的趨勢。最近10年全球光伏發電產業的平均年增長率為30%，近5年的年平均增長率為40%，10來全球太陽能電池產業規模擴大了35倍。國際能源機構數據顯示，近幾年來全球光伏電池與組件的產量始終保持快速增長，2007年，全球電池產量約3.4GW，其中前10大電池商產量約占總產量的66%。

中國光伏發電產業于上世紀70年代起步，90年代中期進入穩步發展時期。太陽電池及組件產量逐年穩步增加。到2005年底，中國光伏電池總產量超過250MW，光伏組件總產量超過400MW。

光伏發電系統可以離網型和并網型。在過去，由于生產成本較高，太陽能發電只能在偏遠無法通電的地區，且大多數是小型或中型的離網系統，隨著社會的發展和科技的進步，光伏發電已經由偏遠地區逐步向并網光伏發電和光伏智能建筑快速發展。與離網型電站相比，光伏電站并入大電網有諸多好處。首先，不必考慮對負載供電的穩定性和電能質量問題；其次，光伏電池可以始終運行于最大功率點處，由大電網來接納光伏電站所發出的全部電能，提高光伏發電的效率；最后，省略了蓄電池作為儲能環節，降低了蓄電池充放電過程中的能量損失，同時免除蓄電池的運行與維護費用和廢舊蓄電池帶來的間接污染。

隨著并網投運的光伏電站逐漸增多，光伏系統的整體建模工作與并網特性分析就顯得尤為重要。相比于方法已相當成熟的電力系統電磁暫態和機電暫態分析，針對風能、太陽能等新能源接入電網引起的電網特性問題的分析還有待進一步完善。目前光伏電站普遍采用容量為0.5MW的逆變器，大型光伏電站內通常含有數十個逆變器；若搭建每個逆變器的詳細模型來構成光伏電站模型，則該模型將十分龐大且占用太多的計算資源。因此，建立完整準確的光伏發電單元模型，在此基礎上精確地研究其內部暫態過程，分析其并網特性及對繼電保護動作特性的影響，具有非常重要的意義。

發明內容

為了克服現有光伏電站模型龐大繁雜的缺點，本發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及方法，為大規模光伏發電電磁暫態數值仿真計算及其接入電力系統對現有繼電保護的影響研究提供基礎條件。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種基于逆變器控制方程變換的光伏電站等值建模系統，包括依次連接的光伏電站運行信息提取單元、等值逆變器控制方程建立單元以及等值參數計算單元；所述光伏電站運行信息提取單元從光伏電站控制中心提取光伏電站內部所有光伏發電單元的運行信息和參數；所述等值逆變器控制方程建立單元在等值目標方程的基礎上建立等值逆變器的控制方程；所述等值參數計算單元計算等值發電單元的參數，以此實現以一個等值發電單元等值一個光伏電站的目的。

上述所述的光伏電站等值建模系統的建模方法，包括如下步驟：

步驟一：光伏電站運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電單元中光伏陣列與逆變器的運行信息和參數，用于后續計算；

步驟二：建模前，進行如下假設：1）光伏電站的各個光伏發電單元的所有參數分別相等；2）光伏電站的各個光伏發電單元在同一時刻發送的功率一致，則等值后的等值發電單元滿足等值目標方程(1)：

式中，U_等值為等值后的等值發電單元的輸出電壓；U為被等值的光伏電站的輸出電壓；I_等值為等值后的等值發電單元的輸出電流；I為被等值的光伏電站的輸出電流；n為被等值的光伏電站中光伏發電單元個數；I₁為被等值的光伏電站中每個光伏發電單元的輸出電流；I_inv1為被等值的光伏電站中每個光伏發電單元的逆變器輸出電流；

所述等值逆變器控制方程建立單元是在等值目標方程的基礎上建立等值逆變器的控制方程(4)：