[發(fā)明專利]用于家庭能源的大型光伏電站集電系統(tǒng)諧波潮流計算方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611074472.7
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106849093A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設計）人: 夏革非;邱文祥;李大興;來旭紅;李文龍;于寶鑫;李佳驥;張云鵬;崔長慶
• 申請（專利權）人: 國網(wǎng)冀北電力有限公司承德供電公司;中電電研（北京）配電技術有限公司
• 主分類號: H02J3/06
• 分類號: H02J3/06;H02J3/01;H02S10/00
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11381
• 代理人: 陳曦,陳麗

技術領域

本發(fā)明涉及一種大型光伏電站集電系統(tǒng)諧波潮流計算方法，尤其涉及一種用于家庭能源的大型光伏電站集電系統(tǒng)諧波潮流計算方法。

背景技術

我國目前正加快資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設，電能等綠色能源的使用比例將不斷加大，家庭能源也由傳統(tǒng)能源向綠色能源轉換。現(xiàn)在家庭光伏發(fā)電逐漸受到廣泛的使用。光伏發(fā)電特指采用光伏組件，將太陽能直接轉換為電能的發(fā)電系統(tǒng)。它是一種新型的、具有廣闊發(fā)展前景的發(fā)電和能源綜合利用方式。

2015年，我國新能源發(fā)電持續(xù)快速增長，光伏裝機容量首次超過德國躍居世界第一。由于我國太陽能資源主要富集于西北部地區(qū)，距離負荷中心較遠，需要采用高壓遠距離輸電，因此光伏電站的規(guī)模化和大型化已經(jīng)成為光伏產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展趨勢之一。

隨著家庭光伏發(fā)電的不斷增長，光伏電站裝機容量爆發(fā)式增長，大規(guī)模光伏電站的接入及電力電子裝置的廣泛應用使得大量非線性負載也加入到電力系統(tǒng)中，對電力系統(tǒng)造成污染，出現(xiàn)電能質量問題。目前，諧波問題是制約光伏電站并網(wǎng)最主要的問題之一，很多大型并網(wǎng)光伏電站存在諧波超標問題，且在低光照運行條件下更加突出。大型光伏電站中，每組并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的輸出電流經(jīng)站內集電系統(tǒng)匯集后向外送出。即使單臺并網(wǎng)逆變器的輸出電流諧波較小，多臺并網(wǎng)逆變器并聯(lián)后輸出電流的諧波也有可能超標。由于大型并網(wǎng)光伏電站一般采用LCL濾波器，且很多光伏電站通過長距離輸電線纜接入弱電網(wǎng)，濾波電容可能引起諧振從而造成某些次諧波放大。因此，在對大規(guī)模光伏電站進行諧波分析時，不僅要考慮光伏系統(tǒng)與電網(wǎng)之間日益顯著的相互作用，也應當考慮由濾波器、變壓器、電纜線路等元件構成的集電系統(tǒng)對諧波傳遞所造成的影響。

目前，有研究結果表明電網(wǎng)阻抗導致系統(tǒng)存在諧振現(xiàn)象，降低系統(tǒng)電能質量，并網(wǎng)點電壓的諧波畸變率遠大于逆變器輸出電流，并網(wǎng)點電壓諧波含量更易超標。進一步提出了大型光伏電站諧波串并聯(lián)諧振數(shù)學模型，分析了諧波串并聯(lián)諧振機理，定量分析諧波電壓放大系數(shù)及其與輸電距離、諧波次數(shù)及諧波類型的關系。從逆變器的控制層面研究了電網(wǎng)阻抗對大型光伏電站諧波及諧振的影響，但在進行網(wǎng)絡等效時，并未將大型光伏電站集電系統(tǒng)內部元件及連接方式納入考慮范圍，不能準確有效地分析大型光伏電站集電系統(tǒng)諧波及諧振的影響，進而采取有效地措施。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種用于家庭能源的大型光伏電站集電系統(tǒng)諧波潮流計算方法。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術方案：

一種用于家庭能源的大型光伏電站集電系統(tǒng)諧波潮流計算方法，包括如下步驟：

S1，為用于家庭能源的大型光伏電站集電系統(tǒng)中諧波傳遞網(wǎng)絡涉及的各元件建立等效模型；

S2，將大型光伏電站集電系統(tǒng)結構轉化為等效阻抗結構，根據(jù)所述等效阻抗結構以及所述各元件的等效模型為諧波傳遞網(wǎng)絡構建等效模型，得到諧波傳遞網(wǎng)絡節(jié)點導納矩陣；

S3，根據(jù)各諧波源節(jié)點的注入諧波電流和所述諧波傳遞網(wǎng)絡節(jié)點導納矩陣得到各節(jié)點諧波電壓，獲得諧波潮流。

其中較優(yōu)地，在步驟S1中，所述元件包括：光伏發(fā)電單元中包含的元件、輸電線路和電纜、主變壓器、高壓電網(wǎng)與負荷。

其中較優(yōu)地，所述光伏發(fā)電單元中包含的元件為光伏逆變器LCL濾波器和雙分裂變壓器；

其中，所述光伏逆變器LCL濾波器的諧波阻抗用如下公式表示：

其中，Z_L為電感的諧波阻抗；X_L為電感的基波電抗；h為諧波次數(shù)；Z_c為電容的諧波阻抗；X_c為電容的基波電抗，j為轉換系數(shù)。

其中較優(yōu)地，所述雙分裂變壓器的等效阻抗用如下公式表示：

其中，X_t1為雙分裂變壓器原邊繞組的基波等效電抗；X_t2、X_t3分別為兩個副邊繞組的基波等效電抗，h為諧波次數(shù)。

其中較優(yōu)地，所述主變壓器諧波阻抗模型為：

Z_T＝h^1.15R_T+hX_T

其中，Z_T為主變等效諧波阻抗，R_T和X_T分別為基波下主變的等效電阻和電抗，h為諧波次數(shù)。

其中較優(yōu)地，所述高壓電網(wǎng)與負荷在h次諧波下的等值阻抗為：