微電網(wǎng)中光伏發(fā)電動態(tài)特性研究.pdf

1、本論文受重慶市自然科學(xué)基金（CSTC2009BB6190）和輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點(diǎn)實驗室自主研究項目（2007DA10512709208）的資助。
　　 分布式發(fā)電（DG）由于具有污染少、能源利用效率高、安裝地點(diǎn)靈活等多方面優(yōu)點(diǎn)得以快速發(fā)展，但是大量DG接入電網(wǎng)也產(chǎn)生了一些不良影響。作為新能源接入的一種解決方案，學(xué)者們在本世紀(jì)初提出了微電網(wǎng)的概念。微電網(wǎng)從系統(tǒng)觀點(diǎn)將發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、儲能裝置及控制裝置等結(jié)合，形成一個單

2、一可控的單元，同時向用戶供給電能和熱能。微電網(wǎng)中的電源多為微電源，包括微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、光伏電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)等。光伏發(fā)電具有可再生、無污染、安裝方便，且技術(shù)成熟，必將成為微電網(wǎng)中重要的微電源。光伏發(fā)電具有波動性，對并網(wǎng)和獨(dú)立光伏系統(tǒng)都有影響，因此研究光伏發(fā)電在微電網(wǎng)中的接入方式及動態(tài)特性，對微電網(wǎng)應(yīng)用和研究具有重要意義。在光伏發(fā)電以及逆變器和控制模型基礎(chǔ)上，研究了光伏發(fā)電對電網(wǎng)和微電網(wǎng)的影響，提出了利用光伏發(fā)電與儲能設(shè)備相配合輸出

3、光伏發(fā)電的平均功率來優(yōu)化儲能設(shè)備容量的新方法。論文主要內(nèi)容如下：
　　 ①分析了光伏發(fā)電和光伏逆變器原理及其模型，研究了光伏發(fā)電特性。根據(jù)光伏逆變器的工作原理，采用電流型控制模式，將并網(wǎng)逆變器的輸出電流作為被控制量，實時的控制輸出電流以使逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓同頻同相，達(dá)到并網(wǎng)發(fā)電的目的。綜述了最大功率點(diǎn)跟蹤控制模式，分析了定電壓跟蹤法、電流掃描法、擾動觀察法、開路電壓比例系數(shù)法、短路電流比例系數(shù)法和電導(dǎo)增量法等各方法的優(yōu)缺點(diǎn)

4、。
　　 ②研究了光伏發(fā)電波動性對配電網(wǎng)和微電網(wǎng)的影響。為最大限度利用可再生能源，需要求光伏發(fā)電運(yùn)行在最大功率點(diǎn)，所以光伏發(fā)電采用最大功率點(diǎn)跟蹤模式，因此光伏發(fā)電具有波動性。對接入配電網(wǎng)的分布式電源進(jìn)行電流源等效，將實際測量的分布式電源的輸出電流分解為有限數(shù)量正弦波形，利用頻域分析方法來計算全電網(wǎng)頻率波動。研究表明光伏發(fā)電與所并網(wǎng)系統(tǒng)相比容量較小時，其輸出功率波動對配網(wǎng)電壓和頻率的影響均可忽略不計。由于光伏發(fā)電具有不可調(diào)節(jié)性，所

5、以需要加入微型燃?xì)廨啓C(jī)等可調(diào)節(jié)微電源組成微電網(wǎng)。通過研究微型燃?xì)廨啓C(jī)速度/負(fù)荷控制模型和燃料控制模型，由于光伏發(fā)電功率的快速變化特性，與微型燃?xì)廨啓C(jī)這類慢速調(diào)節(jié)電源存在配合問題，微型燃?xì)廨啓C(jī)會出現(xiàn)調(diào)節(jié)振蕩現(xiàn)象，造成微電網(wǎng)的頻率波動。
　　 ③論文分析了光伏逆變器的諧波。針對光伏發(fā)電的波動性，提出了利用光伏發(fā)電輸出的平均功率來選擇儲能設(shè)備容量的光伏能量管理模式，平滑光伏發(fā)電功率。通過積分方法得出光伏發(fā)電一天所發(fā)出的電能，由此得到光

6、伏發(fā)電的平均功率。在光伏發(fā)電與儲能設(shè)備輸出光伏發(fā)電的平均功率時，此時的儲能設(shè)備的容量最小，以此來作為選擇儲能設(shè)備的依據(jù)。儲能設(shè)備與光伏電池采用交流耦合，由儲能設(shè)備平抑光伏電池輸出的功率，同時在暫態(tài)過程中可以與微型燃?xì)廨啓C(jī)這類可調(diào)節(jié)功率電源配合，提供短時功率支撐，能有效減小微電網(wǎng)從并網(wǎng)到孤島過渡過程的頻率波動。
　　 ④在PSCAD/EMTDC下建立了光伏發(fā)電模型和微電網(wǎng)模型，驗證了本文提出的理論和方法的正確性。仿真了微電網(wǎng)與大電