大型光伏电站并网特性及其控制技术研究

【摘要】：随着因化石燃料过度消耗而产生的温室效应成为了全球关注的焦点,我国正在大力推广利用太阳能等可再生清洁能源的发电技术。 本论文首先简述了光伏发电的原理,介绍了光伏发电的优势及发展方向,阐述了国内外光伏发电技术及光伏并网技术的发展现状及前景。鉴于光伏发电出力的随机性和不连续性,最大功率点跟踪技术(MPPT)一直都是研究重点,随着光伏发电技术的发展,MPPT也为了满足新的要求而不断发展,以提高系统稳定性并且适应各种运行条件。光伏电站并入电网运行会对电网多方面造成影响,例如孤岛效应、谐波污染问题、无功补偿问题,电压闪变的问题,本文总结了一些目前用于解决这些问题的方法。逆变器是光伏并网发电的关键技术,在这方面,本文叙述了并网逆变器的功能,拓扑结构的发展、有待解决的问题以及大型光伏电站并网逆变器的发展趋势。 根据目前发展形势可知,光伏发电的并网化和大型化是将来的主要发展趋势,提高光伏发电效率,增加并网容量,都有助于发展低碳电网。由于光伏发电的随机性强,所以本文通过MATLAB/SIMULNIK建造光伏电站的模型,根据真实的环境数据得出一年中的典型日的光伏发电输出特性曲线,并进行了对比分析,随后还提出了一种大型光伏电站的低碳调度,也是一种最优调度。 另一方面,随着光伏电站的容量不断增加,并网时需要考虑更多的负面影响,而且还要达到低碳运行的标准,这都对并网逆变器提出了许多新的要求,所以本论文设计出了一种具有MPPT控制、无功及谐波电流补偿以及有功控制相结合的大型光伏电站并网逆变器的多模式控制策略,最后通过MATLAB/SIMULNK建模仿真验证了该逆变器控制策略的可行性及优点。 本文还研究了大型光伏电站集中式并网发电的情况,应用混合型储能系统,使得光伏电站始终向电网输送稳定的电能以进行统一调度,而不是直接向负荷供电。选用由电池和超级电容组合而成混合型储能系统,并提出合适的控制策略以在提供充足电能的同时维持直流公共环节的电压值。选取两组连续的环境数据进行建模仿真,仿真结果验证了控制策略的正确性,为大型光伏电站并网发电提供了理论依据。 【关键词】：大型光伏电站 并网逆变器 多模式控制 光伏输出特性 MPPT 有功控制 无功及谐波电流补偿 电池 超级电容
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 国内外发展现状与前景11-13
• 1.2.1 国内11-12
• 1.2.2 国外12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 大型光伏电站发电并网的关键技术15-24
• 2.1 引言15
• 2.2 最大功率点跟踪技术15-18
• 2.2.1 恒定电压法15-16
• 2.2.2 扰动观测法16-17
• 2.2.3 导纳增量法17
• 2.2.4 最大功率点跟踪的改进算法17-18
• 2.3 并网逆变器的设计18-20
• 2.3.1 光伏发电系统对逆变器的要求18-19
• 2.3.2 并网逆变器拓扑结构的发展19-20
• 2.4 大型光伏电站并网对电网的影响及解决方案20-22
• 2.4.1 孤岛效应20-21
• 2.4.2 谐波污染21
• 2.4.3 无功补偿问题21-22
• 2.4.4 电压闪变问题22
• 2.5 本章小结22-24
• 第3章 大型光伏电站发电并网特性24-32
• 3.1 引言24
• 3.2 光伏阵列模型24-25
• 3.3 大型光伏电站并网系统结构25-27
• 3.4 大型光伏电站在不同环境下的输出特性27-29
• 3.4.1 真实环境数据的处理27
• 3.4.2 建模仿真结果分析27-29
• 3.5 大型光伏电站的低碳调度29-31
• 3.5.1 大型光伏电站的低碳调度流程29-30
• 3.5.2 低碳效益概述30-31
• 3.6 本章小结31-32
• 第4章 并网逆变器多模式控制的实现32-43
• 4.1 引言32
• 4.2 MPPT控制32-33
• 4.3 无功及谐波电流的检测与补偿33-35
• 4.4 有功控制35-38
• 4.4.1 有功控制的原理35-36
• 4.4.2 正负序电压的检测36-38
• 4.5 参考电流的合成及逆变器的统一控制38-39
• 4.6 仿真结果分析39-42
• 4.7 本章小结42-43
• 第5章 集中式并网发电中混合型储能系统的应用43-54
• 5.1 引言43
• 5.2 系统的建立43-44
• 5.3 储能设备建模44-46
• 5.3.1 电池44-45
• 5.3.2 超级电容45-46
• 5.4 储能系统控制策略46-48
• 5.5 仿真结果分析48-52
• 5.5.1 电池充放电性能检测48-49
• 5.5.2 超级电容充放电性能检测49-51
• 5.5.3 集中式并网发电51-52
• 5.6 本章小结52-54
• 第6章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54-55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果61-62
• 致谢62

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