大型光伏电站仿真建模

【摘要】：大型光伏电站并网会改变电网潮流分布和系统电压,影响电力系统的安全稳定运行；同时用户负荷变化、短路故障等暂态条件会改变光伏电站的输出特性。因此,必须建立光伏电站稳态和暂态分析模型,研究光伏电站与电力系统之间的交互影响。本文首先介绍了大型光伏电站组成结构以及与分布式光伏系统的区别；给出了电站详细功率模型,阐述了发电单元潮流计算模型的三个研究要点；分析了光伏电站对公共连接点(PCC)电压和无功的影响,根据电站无功电压控制系统结构,使用逆变器、SVG、变压器等设备,基于变电站九区图控制原理,以PCC电压和功率因数为控制目标,针对PQ和PV型光伏电站提出了对应的无功电压控制策略,搭建大型光伏电站稳态分析仿真模型,仿真结果验证了所提方法的正确性和实用性。其次,针对某30MW光伏电站进行设备选型和一次设计。主要包括电池组件类型、容量、串并联个数及组合、阵列支架安装方式的确定,逆变器类型、容量、控制策略、滤波器的选择,汇流箱、直流配电柜、交流配电柜、变压器、集电线路等元件的配型；比较分析光伏电站不同并网结构、升压方式和入网电压等级的优缺点,结合周边电网的实际状况,确定光伏电站一次主接线设计。最后,按照系统的设备配置与并网设计方案,搭建了大型光伏电站详细仿真模型。基于等效原则,考虑研究内容的不同,给出了用于暂态分析的光伏电站整体等效模型,以及忽略光伏阵列内部结构和MPPT控制过程的直流侧等效型光伏电站模型。通过模拟短路故障、光照强度突变等条件,研究所建模型的暂态变化过程。 【关键词】：大型光伏电站 模型 电压控制 一次设计 暂态分析
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-23
• 1.1 课题研究背景和意义16
• 1.2 全球光伏产业发展现状16-20
• 1.2.1 世界光伏产业发展现状16-19
• 1.2.2 中国光伏产业发展现状19-20
• 1.3 并网光伏发电系统简介20-21
• 1.3.1 光伏发电系统结构20
• 1.3.2 并网光伏发电系统分类20-21
• 1.4 光伏电站模型研究现状21-22
• 1.5 本文主要研究内容22-23
• 第二章 大型并网光伏电站稳态分析模型23-48
• 2.1 概述23
• 2.2 大型光伏电站简介23-25
• 2.2.1 大型并网光伏电站结构23-24
• 2.2.2 大型光伏电站和分布式光伏系统区别24-25
• 2.3 大型并网光伏电站功率模型25-31
• 2.3.1 光伏电池组件功率模型25-27
• 2.3.2 光伏阵列功率模型27-28
• 2.3.3 逆变器功率模型28-29
• 2.3.4 大型光伏电站功率模型29-31
• 2.4 大型光伏电站潮流计算模型31-33
• 2.4.1 发电单元在潮流计算中节点等效32
• 2.4.2 发电单元在潮流计算中节点类型转化32-33
• 2.4.3 发电单元出力模型的确定33
• 2.5 大型光伏电站无功电压控制33-47
• 2.5.1 光伏电站对PCC影响34-35
• 2.5.2 光伏电站无功电压控制目标35-36
• 2.5.3 光伏电站无功电压控制设备36-37
• 2.5.4 光伏电站无功电压控制系统结构37-38
• 2.5.5 光伏电站无功电压控制策略38-41
• 2.5.6 仿真算例分析41-47
• 2.6 本章小结47-48
• 第三章 大型光伏电站系统配置与设计48-70
• 3.1 概述48
• 3.2 光伏阵列设计48-54
• 3.2.1 光伏电池组件技术参数48-50
• 3.2.2 光伏电池组件选型50-51
• 3.2.3 光伏阵列中电池组件个数确定51-53
• 3.2.4 光伏阵列支架安装方式53-54
• 3.3 逆变器设计54-60
• 3.3.1 光伏逆变器分类54-55
• 3.3.2 逆变器的技术参数55-56
• 3.3.3 逆变器控制56-58
• 3.3.4 逆变器选型58-59
• 3.3.5 滤波器选型59-60
• 3.4 大型光伏电站系统设备选型及一次设计60-69
• 3.4.1 光伏电站系统主要设备选型60-66
• 3.4.2 光伏电站电气一次设计66-69
• 3.5 本章小结69-70
• 第四章 大型光伏电站暂态分析模型70-88
• 4.1 概述70
• 4.2 光伏发电单元仿真模型70-77
• 4.2.1 光伏阵列仿真模型70-72
• 4.2.2 逆变器控制结构仿真模型72-74
• 4.2.3 常规型光伏发电单元仿真模型74-75
• 4.2.4 直流侧等效型光伏发电单元仿真模型75-77
• 4.3 大型光伏电站详细仿真模型77-78
• 4.4 大型光伏电站整体等效仿真模型78-81
• 4.5 光伏电站暂态特性分析81-87
• 4.5.1 短路暂态分析81-86
• 4.5.2 光照强度变化暂态分析86-87
• 4.6 本章小结87-88
• 第五章 总结与展望88-90
• 5.1 全文工作总结88
• 5.2 未来工作展望88-90
• 参考文献90-95
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文95

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