并网光伏电站模型及其运行特性研究

【摘要】：随着化石性燃料的日益消耗,能源危机和环境污染已经成为当今世界所面临的严峻问题,开发和利用可再生能源成为必然的发展趋势。在诸多的可再生能源利用中,太阳能光伏发电已经成为世界各国竞相发展的可再生能源发电方式之一,而并网型光伏电站也越来越受到重视并得到较快的开发和利用。 本论文在综述国内外光伏发电发展概况、运行特性研究现状以及太阳能光伏发电系统工作原理的基础上,对大型并网光伏电站模型进行研究,并在Matlab/Simulink和电力系统分析软件DIgSILENT/PowerFactory中实现,为研究和解决大型光伏电站并网运行的工程问题奠定了基础。本论文包括以下主要内容： (1)并网型光伏电站模型及其控制系统研究。重点对光伏电池模型、逆变器模型及其并网控制策略进行研究,建立仿真平台；对不同并网控制策略下光伏电站的并网特性及短路电流特性进行仿真分析。 (2)研究大型光伏电站对系统无功电压的影响。以实际工程为例,研究两种控制策略下光伏电站对电网无功电压的影响,提出利用逆变器自身调节能力以及在光伏电站进行集中补偿的改善措施。 (3)研究光伏电站对孤立电网暂态稳定性的影响,并提出提高系统稳定性的技术措施。经过算例验证,表明频率控制环节可以有效抑制负荷变动和电网发生短路故障造成的频率波动,逆变器保护装置可保证光伏电站在故障期间不脱网,维持系统频率稳定,光伏电站电压源并网有利于电动机起动时的电网电压恢复。 (4)研究光伏电站接入配电网对短路电流的影响,进而分析光伏电站接入后对配电网保护以及自动重合闸的影响及措施。 【关键词】：光伏发电 模型 电力系统 无功 稳定
【学位授予单位】：中国电力科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 引言7-8
• 1.2 国内外光伏发电发展概况8-11
• 1.2.1 国外光伏发电发展概况8-10
• 1.2.2 国内光伏发电发展概况10-11
• 1.3 国内外光伏发电运行特性研究现状11-14
• 1.4 论文主要工作14-15
• 第二章 并网光伏电站模型及控制系统仿真15-46
• 2.1 引言15
• 2.2 光伏电池原理特性及仿真模型15-27
• 2.2.1 光伏电池工作原理及特性15-18
• 2.2.2 光伏电池数学模型18-20
• 2.2.3 光伏电池MPPT数学模型及控制算法20-23
• 2.2.4 Matlab/Simulink光伏电池仿真模型的建立23-27
• 2.3 逆变器模型及其控制系统27-37
• 2.3.1 逆变器的基本原理27-28
• 2.3.2 逆变器稳态模型28-30
• 2.3.3 逆变器暂态模型30-33
• 2.3.4 逆变器的控制模型和控制策略33-37
• 2.4 并网光伏电站模型的建立及仿真分析37-45
• 2.4.1 光伏电池模型与逆变器模型接口实现37-38
• 2.4.2 算例仿真分析38-42
• 2.4.3 不同控制策略下光伏电站提供的短路电流42-45
• 2.5 小结45-46
• 第三章 光伏电站对系统无功电压的影响46-59
• 3.1 引言46
• 3.2 算例系统简介46-48
• 3.3 光伏电站并网运行时的无功电压问题及措施48-58
• 3.3.1 光伏电站的输出特性48-50
• 3.3.2 电流源并网时光伏电站接入后的无功电压分析50-55
• 3.3.3 电压源并网时光伏电站接入后的无功电压分析55-58
• 3.4 小结58-59
• 第四章 光伏电站对系统暂态稳定性的影响分析59-70
• 4.1 引言59
• 4.2 负荷变化对暂态稳定性影响及频率控制器的作用59-64
• 4.2.1 电力系统频率特性59-60
• 4.2.2 光伏电站频率控制环节60-61
• 4.2.3 仿真分析61-64
• 4.3 线路三相短路故障对暂态稳定性的影响及措施64-67
• 4.3.1 短路故障时系统的暂态稳定性64-65
• 4.3.2 提高稳定性的技术措施65-67
• 4.4 电动机起动对暂态稳定性的影响67-69
• 4.5 小结69-70
• 第五章 光伏电站接入对配电网保护的影响分析70-80
• 5.1 引言70
• 5.2 电网传统保护配置70-72
• 5.2.1 无时限电流速断保护70-71
• 5.2.2 限时电流速断保护71
• 5.2.3 过电流保护71-72
• 5.3 光伏电站接入后短路电流分析72-74
• 5.4 光伏电站对电网保护的影响74-79
• 5.4.1 光伏电站接入对三段式电流保护的影响75-78
• 5.4.2 对重合闸的影响78-79
• 5.5 小结79-80
• 第六章 结论与展望80-82
• 6.1 结论80-81
• 6.2 未来工作与展望81-82
• 参考文献82-87
• 致谢87-88
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目与发表的学术论文88

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