[發明專利]并網光伏電站動態等值阻抗及仿真分析策略

在審

• 申請號: 201710956027.1
• 申請日: 2017-10-15
• 公開（公告）號: CN107704696A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: 華亮亮;金恩淑;張家毓;王艷輝;鄭捷;曹志剛;黃松濤
• 申請（專利權）人: 國網內蒙古東部電力有限公司通遼供電公司;東北電力大學;國家電網公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 吉林市達利專利事務所22102
• 代理人: 陳傳林

技術領域

本發明涉及繼電保護技術領域，是一種并網光伏電站動態等值阻抗及仿真分析策略。

背景技術

光伏并網發電是太陽能利用的發展趨勢，在對光伏并網系統進行仿真研究時，精確的光伏電站數學模型有利于對整個光伏發電系統進行優化設計，提高系統總體效率，而數學模型中光伏電站動態等值阻抗則對光伏控制系統的優化以及繼電保護可靠性的提高起到決定性作用。本建模方法能清晰地反映出光伏發電系統的組成結構,在優化控制和繼電保護方面具有很好的實用參考價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，克服現有技術的不足，提供一種科學合理，判別準確，自愈性強，可靠性高的并網光伏電站動態等值阻抗及仿真分析策略。

解決其技術問題采用的技術方案是，一種并網光伏電站動態等值阻抗及仿真分析策略，其特征是，它包括的步驟有：

1)根據并網光伏電站的拓撲結構定義動態等值阻抗模型；

搭建光伏并網的拓撲結構，包括光伏電源，升壓斬波電路，逆變器，濾波器，變壓器,其中:U_pv為光伏電源輸出的電壓,I_pv為光伏電源輸出的電流；

a)定義光伏電源到斬波電路出口側的等值阻抗

搭建光伏電源到斬波電路出口側的等值電路圖，其中，U_dc為等值的電壓源、Z_dc動態等值阻抗,工程用太陽電池模型通常要求僅采用供應商提供的幾個重要技術參數,如I_sc、U_oc、I_m、U_m、P_m,就能在一定的精度下復現陣列的特性,并能便于計算機分析；

太陽能電池的I-U方程可簡化為

在最大功率點時,U＝U_m,I＝I_m,可得

由于在常溫條件下遠大于1可忽略式中的-1項,解出C₁

注意到開路狀態下,當I＝0時,U＝U_oc,并把式(3)代入式(2)得解出C₂

把式(3)和式(4)代入到式(1)，即可得到光伏電池在標準條件下的輸出特性表達式；

當外界條件發生變化時，為了得到不同光照強度及溫度下光伏電池的輸出特性，則需要對其在標準條件下的輸出特性表達式進行修正，根據條件的變化對光伏電池輸出電壓和電流的變化量進行修正，考慮光強和溫度影響的工程等值模型,采用式(5)計算，其中，S為任意光照強度，S_ref為標準光照強度；T為環境溫度，T_ref為標準環境溫度；U_oc、I_sc、U_m和I_m為廠商提供的技術參數，其中，U_oc光伏電源的開路電壓，I_sc光伏電源的短路電流，U_m最大功率點電壓，I_m最大功率點電流；α為在參考日照下的電流變化溫度系數，0.015Amps/℃；β為在參考日照下的電壓變化溫度系數，取0.7V/℃；R_s為光伏列陣的串聯電阻，與光伏組件內部單體光伏電池的串聯并聯方式有關；U_pv為光伏電源出口側的電壓，I_pv為光伏電源出口側的電流，C₁、C₂為簡化光伏電池模型后求解的常系數，

當I_pv＝0時，U_pv＝U_oc，此時的U’_oc為任意光照和溫度條件下光伏組件的開路電壓

當U_pv＝0時，I_pv＝I_SC，此時的I’_sc為任意光照和溫度條件下光伏組件的短路電流

其次搭建Boost斬波電路，在較長的一段時間內，斬波電路的電容充電，其電壓值逐漸上升到恒定值，即光伏陣列的開路電壓U_ocboost＝U_PVoc；