大容量光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域評(píng)價(jià)方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種大容量光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域評(píng)價(jià)方法，其特點(diǎn)是，包括以光伏系統(tǒng)額定容量和與電網(wǎng)連結(jié)點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)值，計(jì)算光伏所接入電網(wǎng)的阻抗標(biāo)幺值作為衡量電網(wǎng)強(qiáng)弱的定量指標(biāo)；根據(jù)給定的控制器穩(wěn)定裕量約束，推導(dǎo)出以電網(wǎng)阻抗標(biāo)幺值表示的運(yùn)行可行域邊界；以光伏接入電網(wǎng)的潮流方程為基礎(chǔ)，建立潮流方程解與電網(wǎng)阻抗之間的關(guān)系，根據(jù)給定的接入點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)約束，推導(dǎo)出以電網(wǎng)阻抗標(biāo)幺值表示的滿足相應(yīng)約束的運(yùn)行可行域邊界，以此確定光伏逆變系統(tǒng)接入該電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。具有評(píng)價(jià)體系清晰，科學(xué)合理，流程簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】大容量光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏聯(lián)網(wǎng)發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種大容量光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域評(píng)價(jià)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能資源豐富，可用多種方式開發(fā)利用，其中光伏發(fā)電是目前可再生能源主要發(fā)電方式之一。聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電是實(shí)現(xiàn)太陽能大規(guī)模開發(fā)利用的重要途徑。由于大容量的聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)往往位于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱地區(qū)，要通過較長(zhǎng)的輸電線路、多級(jí)升壓接入電網(wǎng)，此時(shí)電網(wǎng)阻抗不能忽略。該電網(wǎng)阻抗的存在會(huì)影響聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。隨著聯(lián)網(wǎng)光伏容量的增大，這種影響愈加顯著，降低了電能質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)脫網(wǎng)。為了避免發(fā)生此類問題，建本立方法體系來分析評(píng)估聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)與待接入電網(wǎng)之間的相互影響，并為相關(guān)提高聯(lián)網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行安全措施的有效性提供評(píng)判依據(jù)，具有重要現(xiàn)實(shí)作用與意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種評(píng)價(jià)體系清晰，科學(xué)合理，流程簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)的大容量光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng) 運(yùn)行可行域評(píng)價(jià)方法。
[0004]本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:一種大容量光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域評(píng)價(jià)方法，其特征是，它包括如下步驟:
[0005](I)以光伏系統(tǒng)額定容量和與電網(wǎng)連結(jié)點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)值，計(jì)算光伏所接入電網(wǎng)的阻抗標(biāo)么值Z將阻抗標(biāo)么值<作為衡量電網(wǎng)強(qiáng)弱的定量指標(biāo)；
[0006](2)以光伏逆變系統(tǒng)注入電網(wǎng)電流參考值為輸入量、實(shí)際注入電網(wǎng)電流為輸出量建立光伏逆變控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，根據(jù)給定的控制器穩(wěn)定裕量約束，推導(dǎo)出以電網(wǎng)
阻抗標(biāo)么值表示的運(yùn)行可行域邊界.^lmxl ?’
[0007](3)以光伏接入電網(wǎng)的潮流方程為基礎(chǔ)，建立潮流方程解與電網(wǎng)阻抗之間的關(guān)系，根據(jù)給定的接入點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)約束，推導(dǎo)出以電網(wǎng)阻抗標(biāo)么值表示的滿足相應(yīng)約束的運(yùn)行可
行域邊界<_2 ;
[0008](4)對(duì)于一個(gè)具體的光伏接入電網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，只要電網(wǎng)阻抗標(biāo)幺值滿足 ^zgm,x = min{z；maxl,z；inax2},即可判定以上2個(gè)約束條件均被滿足，即表示待接入電網(wǎng)
的阻抗位于光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域內(nèi)，光伏逆變系統(tǒng)接入該電網(wǎng)運(yùn)行將具有良好的運(yùn)行性能；若<><咖X =minIz^axPzImaxJ ,則可判斷待接入電網(wǎng)的阻抗超出了光
伏逆變系統(tǒng)的運(yùn)行可行域，將存在運(yùn)行控制及安全問題。當(dāng)<_ = Z^axl且< Sgmax2 ’則可判斷光伏逆變系統(tǒng)將面臨控制性能惡化，電流諧波含量大無法滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求；當(dāng)^max =^max2且< S Z^naxl，則可判斷光伏逆變系統(tǒng)接入運(yùn)行時(shí)將面臨電壓水平不達(dá)標(biāo)，甚至存在系統(tǒng)電壓失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)<>2；_2時(shí)，以上兩種問題同時(shí)存在。
[0009]步驟(1)中所述的弱電網(wǎng)阻抗標(biāo)幺值<表示為
[0010]ZJ(I)
uN
[0011]標(biāo)么系統(tǒng)基準(zhǔn)容量Sb選定為待接入聯(lián)網(wǎng)光伏逆變系統(tǒng)的額定容量，基準(zhǔn)電壓UB為額定運(yùn)行電壓，即有Sb = Spv, Ub = Un，判斷既定電網(wǎng)在不同光伏接入容量下的相對(duì)強(qiáng)弱。
[0012]步驟(2)中光伏逆變控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可表示為
GksA^Zg) = \Gkg w{s,Zg)\z9(s,Zg)，依據(jù)具體的光伏逆變系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，可建立并網(wǎng)電流Ig(s)與參考電流IgMf(s)之間的開環(huán)傳遞函數(shù)形如公式(2)


/,,(Λ')
Gke Hs) =-^^
g- g g HW
[0013]/ '、
—Kp觀Kp[RdC/ + (RdCf /Ti+\)s + /T]

a5s5 +<345*4 +α3夕3 j^a2S1 +OlS-^a0
^a5 =LSTLl(L^Lg)Cf
?4 =J.5r(L,+L2+ IiC,^+4) + 1.57:1,^(2)
a,= 1.57^(^ + L1 + L,,) + (L1 +L2 + Lf,)RdCf -1-LiCfR,,
[0014]< +\.5TR.CfR, - RlCfKnmKpLg
a2 =A +L2 +Lg+\.5TJl -Klw#g + KCrRK -K_KvRdC丨\
a丨=R, -KnnfKrR,
βο = 0
[0015]對(duì)于一個(gè)給定的電網(wǎng)阻抗Zg，會(huì)確定出一個(gè)具體的開環(huán)傳遞函數(shù)^ ,ω=|^_,.(5)|ζ^)。根據(jù)開環(huán)傳遞函數(shù)的幅頻特性，由公式(3)和公式(4)確定出控制系統(tǒng)的相位裕量Y和增益裕量Kg，
[0016]201gKg =-201g|G(jcog)H(jcog) I⑶
[0017]
/=180° +^(β? )(4)
[0018]公式(3)中，ω8為相位交界頻率；公式(4) )是則對(duì)應(yīng)開環(huán)頻率特性在剪切
頻率ω。處的相角；由此建立電網(wǎng)阻抗&和控制系統(tǒng)穩(wěn)定裕量的一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，依據(jù)邊界條件Ymin = 30°，Kg min = 6dB和Zg = G^1kg w(y，Kg)來獲取由控制器穩(wěn)定裕量約束決定的
運(yùn)行可行域邊界2〗.^
[0019]步驟(3)中光伏接入電網(wǎng)的潮流方程為:
【權(quán)利要求】
1.一種大容量光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域評(píng)價(jià)方法，其特征是，它包括如下步驟: (1)以光伏系統(tǒng)額定容量和與電網(wǎng)連結(jié)點(diǎn)電壓為基準(zhǔn)值，計(jì)算光伏所接入電網(wǎng)的阻抗標(biāo)幺值<，將阻抗標(biāo)么值Z作為衡量電網(wǎng)強(qiáng)弱的定量指標(biāo)；(2)以光伏逆變系統(tǒng)注入電網(wǎng)電流參考值為輸入量、實(shí)際注入電網(wǎng)電流為輸出量建立光伏逆變控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)，根據(jù)給定的控制器穩(wěn)定裕量約束，推導(dǎo)出以電網(wǎng)阻抗標(biāo)幺值表示的運(yùn)行可行域邊界;(3)以光伏接入電網(wǎng)的潮流方程為基礎(chǔ)，建立潮流方程解與電網(wǎng)阻抗之間的關(guān)系，根據(jù)給定的接入點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)約束，推導(dǎo)出以電網(wǎng)阻抗標(biāo)么值表示的滿足相應(yīng)約束的運(yùn)行可行域邊界^mix2; (4))對(duì)于一個(gè)具體的光伏接入電網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，只要電網(wǎng)阻抗標(biāo)么值滿足Z^gmax即可判定以上2個(gè)約束條件均被滿足，即表示待接入電網(wǎng)的阻抗位于光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域內(nèi)，光伏逆變系統(tǒng)接入該電網(wǎng)運(yùn)行將具有良好的運(yùn)行性能；若< 臟-min{z:maxl!z；max2}，則可判斷待接入電網(wǎng)的阻抗超出了光伏逆變系統(tǒng)的運(yùn)行可行域，將存在運(yùn)行控制及安全問題。當(dāng)<_，則可判斷光伏逆變系統(tǒng)將面臨控制性能惡化，電流諧波含量大無法滿足并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)要求；當(dāng)=<黯2且< SZ^axl,則可判斷光伏逆變系統(tǒng)接入運(yùn)行時(shí)將面臨電壓水平不達(dá)標(biāo)，甚至存在系統(tǒng)電壓失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)< >Z^axl且< >2；_2時(shí)，以上兩種問題同時(shí)存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域評(píng)價(jià)方法，其特征是，步驟(1)中所述的弱電網(wǎng)阻抗標(biāo)么值&表示為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域評(píng)價(jià)方法，其特征是，步驟(2)中光伏逆變控制系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)可表示為Gig—依據(jù)具體的光伏逆變系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)，可建立并網(wǎng)電流Ig(s)與參考電流IgMf(s)之間的開環(huán)傳遞函數(shù)形如公式(2)
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量光伏逆變系統(tǒng)接入電網(wǎng)運(yùn)行可行域評(píng)價(jià)方法，其特征是，步驟(3)中光伏接入電網(wǎng)的潮流方程為:
(UI f -U2plc{U: + IRgPi + IX叢) + (P2+ Q:-)(R； +Χ；) = 0 式中，Up。。表示光伏逆變系統(tǒng)接入點(diǎn)電壓，Us為電網(wǎng)電壓，通過接入點(diǎn)注入電網(wǎng)的視在功率^ = Ps + JQs，電網(wǎng)阻抗參數(shù)Zg = Rg+jXg，將該潮流方程看作變量的一元二次方程，根據(jù)方程的有解條件，并考慮傳輸功率S = Spv時(shí)，Upcx必須滿足電網(wǎng)關(guān)于接入點(diǎn)電壓調(diào)節(jié)范圍約束，從而確定運(yùn)行可行域邊界Z^nax2。
【文檔編號(hào)】G06Q50/06GK103986191SQ201410227952
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】穆鋼, 嚴(yán)干貴, 黃亞峰, 馮利民, 葉德武, 仲相成, 李龍, 劉嘉, 于洋 申請(qǐng)人:東北電力大學(xué)