摘要:本文针对大规模光伏发电机组的建模进行了分析,阐述了大规模光伏发电机组对电力系统的影响。
1 大规模光伏发电系统的建模
1.1光伏电池和阵列模型
光伏电池模型是在单二极管的模型基础上进行研发的,该模型根据基尔霍夫原理建立了光伏等效电路,并进行简化运算,从而得到符合工程实际的计算表达式。根据光伏电池模型和串并联关系可得到相应的光伏阵列模型。光伏电池组的等效电路如图1所示。
1.2换流器及内环控制模型
现阶段的换流器都具有内外环式的双环控制结构。外环主要负责对输入电压进行有效控制,在控制过程中还可将其转化成为由内环控制的参与电流,并对并网后的策略及相关特性进行控制。内环的电流输入主要来自外环控制所生成的参考电流,通过换流器的转换和控制环节的控制使其顺利流人电网。换流器及内环控制模型如图2所示。
1.3光伏发电的动态模型
在建立光伏动态模型时,需要组建发电系统中各部分的运行状态方程和由逆变器及MPPT的控制转化成的状态方程,将两个方程组合后就可得到光伏发电动态模型,如图3所示。
1.4光伏发电系统模型的研发
以上建模的原理为电力系统仿真平台的建立和研发提供了充分的理论根据。现阶段已研发成功的仿真平台有PSD-BPA和PSASP,这两个类型的平台已充分将光伏发电的动态模型和稳态模型进行了科学合理的结合,同时应用了大规模光伏发电技术。目前市场上的一些软件已实现了部分模块的自主灵活定义功能,为发电站的建模研究奠定了极其有利的基础。
2 光伏并网后的影响
2.1对有功频率特性的影响
实施光伏发电时会出现外出力随机波动的现象。光伏元件属于静止元件,不参与功角震荡,因此不存在功角的稳定性问题。如果利用换流器来进行并网操作,操作过程中不会产生太大的波动。如果有低电压穿越时,无功或有功动态特性就会突显。如果电子元件对电源的抗动性和过负荷能力较差,就易发生脱网现象。如果利用逆变器来进行并网操作,那么四象限的控制和有功或无功的藕合能力就会突显。在进行光伏系统并网操作时,以上特征都会使得大规模光伏接入电网时使电网的稳态或暂态的特性发生改变,对系统之后的运行情况造成极大影响。