一種基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，屬于光伏電站 功率控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光伏發(fā)電規(guī)?；l(fā)展，光伏電站功率控制特性對(duì)電網(wǎng)的影響越加明顯。提 尚光伏電站的功率控制性能是提尚光伏接入地區(qū)電壓穩(wěn)定和電網(wǎng)運(yùn)彳丁經(jīng)濟(jì)性的有效途 徑。目前，我國(guó)光伏電站在并網(wǎng)之前需要按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)"GB/T19964光伏發(fā)電站接入電力 系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定"以及有關(guān)行業(yè)對(duì)光伏發(fā)電站并網(wǎng)運(yùn)行制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定(如："Q_GDW 617-2011光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定")進(jìn)行光伏發(fā)電站有功/無(wú)功功率控制能力檢測(cè)。獲 取功率控制特性主要有兩類方法，一類是采用廠站級(jí)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的方法獲取光伏電站并網(wǎng)點(diǎn) (PCC)的運(yùn)行特性，試驗(yàn)前須向電網(wǎng)調(diào)度機(jī)構(gòu)提供光伏部件及光伏發(fā)電站的參數(shù)等資料，需 要電網(wǎng)調(diào)度部門(mén)、光伏電站運(yùn)營(yíng)商、測(cè)試方協(xié)調(diào)進(jìn)行，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成本較高；另一類是通過(guò)分 析法獲取其特性，不必對(duì)整個(gè)光伏電站進(jìn)行試驗(yàn)，僅針對(duì)樣本逆變器進(jìn)行單元級(jí)測(cè)試，然后 根據(jù)光伏發(fā)電站所安裝的樣本光伏逆變器的性能推算整個(gè)光伏發(fā)電站的功率控制能力。由 于分析類方法不能充分反映光伏電站網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、無(wú)功補(bǔ)償裝置動(dòng)態(tài)運(yùn)行性能等因素對(duì) 光伏電站功率控制特性的影響，因此如何提高分析精度是該方法面臨的主要問(wèn)題，同時(shí)分 析法的靈活性往往受限于所使用的計(jì)算機(jī)軟件工具所提供的功能。
[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，以 滿足實(shí)際應(yīng)用需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于混合仿真 的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，目的是在降低試驗(yàn)成本的前提下，提高光伏電站功率 控制特性獲取結(jié)果的準(zhǔn)確度和自動(dòng)化程度，該系統(tǒng)采用分析類方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有實(shí)施靈 活，成本低，能更全面地反映光伏電站功率控制特性的優(yōu)點(diǎn)。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系 統(tǒng)，包括光伏逆變器單元測(cè)試模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、光伏電站模型模塊、光伏電站仿真模塊、 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊、特性輸出模塊、數(shù)據(jù)通信模塊和主控模塊，其特征在于，光伏逆變器單元測(cè) 試模塊和數(shù)據(jù)分析模塊負(fù)責(zé)完成單元級(jí)功率控制特性分析；光伏電站模型模塊和光伏電站 仿真模塊負(fù)責(zé)完成廠站級(jí)功率輸出特性分析；數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)模塊和特性輸出模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)挖掘 與分析報(bào)告生成；主控模塊包含AVC無(wú)功電壓控制系統(tǒng)和AGC有功控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)功率控制 指令的下發(fā)；數(shù)據(jù)通信模塊負(fù)責(zé)各模塊間的通信。
[0006] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，光 伏逆變器單元測(cè)試模塊依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)"光伏發(fā)電系統(tǒng)模型及參數(shù)測(cè)試規(guī)程"設(shè)計(jì)，測(cè)試 大功率輸出狀態(tài)8 4、中間功率等級(jí)輸出狀態(tài)0. 0. 7 4、小功率輸出狀態(tài) 0. 1尸#M0. 3 4三類工況的功率控制特性，獲得各類工況下的三相電壓1^、叫。、11。3、三相 電流ia、ib、i。瞬時(shí)值波形數(shù)據(jù)，其中：/為光伏逆變器單元輸出有功功率；d為光伏逆變器 單元峰值功率。
[0007] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù) 分析模塊對(duì)光伏逆變器單元測(cè)試模塊的輸出波形數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，首先將瞬時(shí)值波形通過(guò)均 方根有效值計(jì)算方法獲得電壓、電流有效值，然后通過(guò)矩陣變換公式1得到正序、負(fù)序、零 序分量，其中正序分量?;、反映本發(fā)明所述的功率控制特性； (公式1) .L：...
^ J- 式中
2分別為A、B、C三相的線電壓；·、！!_、'. 分別為A、B、C三相的線電流1?、:(6.?.分別為線電壓的正序分量、負(fù)序分量和零序分量； 為、A、A分別為線電流的正序分量、負(fù)序分量和零序分量。
[0008] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，光伏 電站模型模塊主要包括光伏組件、匯流箱、光伏逆變器、單元變壓器、光伏電站低壓母線、升 壓變壓器、無(wú)功補(bǔ)償裝置、光伏電站高壓母線、外部電網(wǎng)、光伏逆變器控制模塊以及無(wú)功補(bǔ) 償裝置控制模塊；一系列的光伏組件通過(guò)匯流箱進(jìn)行直流匯集，然后經(jīng)過(guò)光伏逆變器將直 流變換成交流，通過(guò)單元變壓器進(jìn)行電壓抬升后匯集至光伏電站低壓母線，一般為10kV，再 通過(guò)升壓變壓器再次進(jìn)行電壓抬升后接至光伏電站高壓母線，一般為35kV，然后送入外部 電網(wǎng)。
[0009] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè) 光伏逆變器都配有光伏逆變器控制模塊，其控制反饋量取自光伏逆變器單元出口測(cè)點(diǎn)的電 氣量；無(wú)功補(bǔ)償裝置配有無(wú)功補(bǔ)償裝置控制模塊，其控制反饋量取自光伏電網(wǎng)PCC并網(wǎng)點(diǎn) 測(cè)點(diǎn)，即升壓變壓器高壓側(cè)出口測(cè)點(diǎn)的電氣量；經(jīng)過(guò)無(wú)功補(bǔ)償裝置控制模塊的有功/無(wú)功 解親計(jì)算生成Ip_cmd、Iq_cmd指令，然后采用閉環(huán)反饋控制設(shè)備的有功、無(wú)功輸出。
[0010] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，光伏 電站仿真模塊（4)的原理是，由于本發(fā)明的模型用于光伏電站的功率控制特性分析，因此采 用正序模型，復(fù)序網(wǎng)絡(luò)中僅以正序分量作為輸入量，利用坐標(biāo)變換矩陣公式2將正序分量 進(jìn)行xy/dq坐標(biāo)系變換，式中：逐為dq坐標(biāo)系下的d軸與xy坐標(biāo)系的X軸的夾角； (公式2) 然后采用公式（3)所示的隱式梯形積分法進(jìn)行時(shí)域仿真；
(公式3) 式中：1^為1時(shí)刻狀態(tài)量的值；為1肘刻狀態(tài)量的導(dǎo)數(shù)值；時(shí)刻狀態(tài) 量的值;肘刻狀態(tài)量的導(dǎo)數(shù)值。
[0011] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù) 倉(cāng)庫(kù)模塊用于測(cè)試及仿真數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)載體為大存儲(chǔ)量硬盤(pán)，存儲(chǔ)容量需要大于2TB以 上。
[0012] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，特性 輸出模塊用于計(jì)算結(jié)果輸出，輸出內(nèi)容為大功率輸出狀態(tài)8d、中間功率等級(jí)輸出狀 態(tài)0. 54彡0. 7 4、小功率輸出狀態(tài)0. 0. 3 4三類工況下的有功、無(wú)功控制特 性曲線信息，其中：/為光伏逆變器單元或光伏電站PCC并網(wǎng)點(diǎn)的輸出有功功率，d為光伏 逆變器單元或光伏電站PCC并網(wǎng)點(diǎn)的峰值功率；輸出格式為csv格式或rtf格式。
[0013] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，光伏 逆變器控制模塊由有功功率控制模塊、無(wú)功功率控制模塊、故障穿越控制及保護(hù)模塊、輸出 電流計(jì)算模塊以及電網(wǎng)接口構(gòu)成，其中有功功率控制模塊、無(wú)功功率控制模塊采用國(guó)家標(biāo) 準(zhǔn)"GB/T光伏發(fā)電系統(tǒng)建模導(dǎo)則"推薦的逆變器機(jī)電暫態(tài)分析III型模型功率控制部分。
[0014] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，無(wú)功 補(bǔ)償裝置控制模塊由測(cè)量延遲模塊、綜合放大模塊、控制模塊、控制模式切換模塊、電網(wǎng)接 口模塊構(gòu)成；綜合放大模塊的輸出作為控制模塊的輸入，控制模塊的輸出作為電網(wǎng)接口模 塊的輸入，控制模式切換模塊與測(cè)量延遲模塊的輸出兩者做差后作為綜合放大模塊的輸 入；無(wú)功補(bǔ)償裝置控制模塊具有定電壓控制和定無(wú)功控制兩種模式，通過(guò)ctrlflag進(jìn)行切 換，當(dāng)ctrlflag等于1時(shí)，切換到定無(wú)功控制模式，此時(shí)將無(wú)功補(bǔ)償裝置的無(wú)功出力作為 反饋量，依次通過(guò)測(cè)量延遲模型、綜合放大模塊以及控制模塊產(chǎn)生控制指令B;當(dāng)ctrlflag 等于0時(shí)，切換到定電壓控制模式，此時(shí)將待控制母線的電壓作為反饋量，依次通過(guò)測(cè)量延 遲模塊、綜合放大模塊以及控制模塊產(chǎn)生控制指令B;指令B經(jīng)過(guò)電網(wǎng)接口模塊計(jì)算生成注 入電流:：|:，然后以受控電流源的形式將電流注入到仿真系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制模型。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明專利提出的系統(tǒng)以大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立 了一套較詳細(xì)的光伏電站仿真模型，為光伏電站功率控制特性獲取提供了新的技術(shù)手段。 由于是基于仿真的方法，所以方便進(jìn)行模型參數(shù)遍歷，對(duì)光伏電站各種運(yùn)行工況(輕載運(yùn) 行、重載運(yùn)行、啟動(dòng)、停機(jī)等）進(jìn)行全面掃描分析，得到的特性數(shù)據(jù)簇更加完整，可以為電網(wǎng) 調(diào)度部門(mén)、光伏電站運(yùn)行方提供更全面的工程指導(dǎo)。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1是本發(fā)明基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)的簡(jiǎn)圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)的架構(gòu)圖。
[0018] 圖3是圖2中的光伏電站模型模塊3的原理圖。
[0019] 圖4是圖2中的光伏電站仿真模塊4的原理圖