一种光伏电站的综合仿真平台建立方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏电站的综合仿真平台建立方法，包括如下步骤：建立光伏组群等效模型；对电站的其他部分进行建模，配置参数化的电力电容器，变压器以及逆变器及其控制器；建立电网侧模型，建立负载和典型发电厂的等效模型，完成光伏并网模型；建立可视化的仿真界面。本发明专利技术为电站的建设者提供一个较为精确的光伏电站的模型，从复杂局部环境出发，研究电池板组和光伏电站的特性，并依次建立综合的仿真平台，使得光伏的研究更为便捷可靠，验证建设和改造的可行性，尽快发现和解决实际问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电站的综合仿真平台建立方法
本专利技术涉及电力系统
，尤其涉及一种光伏电站的综合仿真平台建立方法。
技术介绍
随着人类的发展，能源问题成为影响人类生存质量的重要问题。解决能源问题的一个主要方法是大力发展清洁能源、优化能源结构。相比于火力、水利发电，以风能和太阳能发电为代表的新能源有着独特的优势，比如清洁无污染、可再生、受地域影响小等等。在此背景下，国家开始重视并大力扶持光伏产业，光伏产业得到很快的发展。预计“十三五”期间，将大幅提高可再生能源比重，到2020年，风电和光伏发电装机分别达2亿和1亿千瓦以上。前者是“十二五”目标的一倍，后者是“十二五”目标的五倍。在未来几十年里光伏发电有着广阔的前景。随着光伏产业的迅猛发展，光伏电站越建越多，电站建设和运行工程中也暴露出很多问题，虽然现在对此的研究越来越多，但很多问题因为受影响因素较多还很难进行分析。此外在解决这些问题的时候，很多措施往往在实施前都不能保证可行性，只能通过实际实验来验证，成本高周期长，相对盲目。现有模型大都从电站的单一部分来仿真，比如将整个电站的电池模型进行等效成一个巨型电池来对电站的出力等进行研究，这样做忽略了局部环境差异以及电池板差异等等很多重要的因素。这样处理得到的结果往往和实际值相差甚大，失去了仿真的意义。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种光伏电站的综合仿真平台建立方法，考虑复杂环境和电池板等对光伏发电的影响，并对光伏电站中常用的电力器件进行建模，从模块个体行为出发对电站建模，对整个发电的过程进行准确仿真。为实现上述目的，本专利技术提供了一种光伏电站的综合仿真平台建立方法，对整个发电的过程进行准确仿真，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立光伏组群等效模型；步骤S2，对电站的其他部分进行建模，配置参数化的电力电容器，变压器以及逆变器及其控制器；步骤S3，建立电网侧模型，建立负载和典型发电厂的等效模型，将所述电网侧模型和所述等效模型通过电网与光伏电站连接，完成光伏并网模型；步骤S4，建立可视化的仿真界面，提供全面的仿真接口，对各个器件的主要参数进行显示，提供可视化界面。较佳地，所述步骤S1中光伏电池组群的建立步骤如下：在MATLAB中对每块电池板进行建模，得到单电池模型；考虑每块电池板的伏安发电特性受环境和自身参数的影响，建立不同环境模型下的电池组的串并联模型；分析电池组群在复杂环境下的整体伏安发电特性，并据此建立光伏组群等效模型。较佳地，所述电池组的串并联模型建立步骤如下：根据光伏电池的发电伏安特性，得到每个电池的IV曲线；采用线性插值的方式将电池的IV曲线转换为VI曲线，得到每个电池板的每个电流对应的电压大小；将电池板串联起来，将电压相叠加得到电池串的电压电流曲线；建立电池串并联的模型，将所有电池串的电流相加得到整个电池组的发电特性，并对曲线数据进行保存。较佳地，所述电池组的串并联模型建立过程中，计算每个电池的所述发电伏安特性前先检查该种环境变量和电池板的组合是否出现过，若是，则直接引用前面的计算结果；若否，则进行计算。较佳地，所述电池组的串并联模型建立过程中，计算电池串的所述电压电流特性曲线时，如果电池串的电池和环境组合在前面的电池串中出现过，则可以直接引用结果。较佳地，所述电池串并联的模型实际运行时，每块电池板实际的工作点计算步骤如下：通过MPPT得到电池组的工作点；根据所述电池组的工作点和各个部分的特性曲线计算各块电池板的工作点。较佳地，所述环境模型建立采用二维插值的方法，步骤如下：为每个电池板设定坐标；为指定的所述坐标位置设置环境参数；根据给定点的所述环境参数对未知的每个电池板位置所述环境参数进行插值计算，得到每个电池板的环境参数。；较佳地，通过Simulink工具对所述电站的其他部分进行建模。较佳地，所述仿真接口为检测和评估接口，所述检测接口检测各部分电力参数和工作状态。较佳地，所述评估接口对所述仿真平台得到的接入点电压数据进行计算，包括实时电压电流幅值测量、无功和有功功率测量、电压实时频率计算、电压谐波测量和电压闪变分析。综上，本专利技术的一种光伏电站的综合仿真平台建立方法，从模块个体行为出发对电站建模，考虑复杂环境和电池板等对光伏发电的影响，研究电池板组和光伏电站的特性，并依次建立综合的仿真平台，并对光伏电站中常用的电力器件进行建模，如DCDC变换器、逆变器、变压器、蓄能电池等，为电站的建设者们提供一个较为精确的光伏电站的模型。建立的仿真平台还将光伏电站作为电网中的一部分，分析电网和电站的相互影响，借此平台，可以对光伏电站发电的静态特性和动态特性进行仿真研究，研究各因素的相互影响关系，使得光伏的研究更为便捷可靠，验证建设和改造的可行性，尽快发现和解决实际问题。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的一种光伏电站的综合仿真平台建立方法流程示意图。图2是本专利技术的一个较佳实施例的逆变主体的模型。图3是本专利技术的一个较佳实施例的逆变控制回路的模型。具体实施方式如图1所示，一种光伏电站的综合仿真平台建立方法，对整个发电的过程进行准确仿真，包括如下步骤：步骤1，建立光伏组群等效模型。光伏电池是光伏电站最关键的部分，将太阳能直接转换为电能。光伏电池组群的建模任务主要有三部分组成：单电池建模、电池串并联建模、环境模型。在MATLAB中对每块电池板进行建模，考虑每块电池板的伏安发电特性受环境和自身参数的影响，再建立不同环境模型下的电池组的串并联模型，分析电池组群在复杂环境下的整体伏安发电特性，并据此建立光伏组群等效模型。a)单电池模型光伏电池建模以被广泛采用的模型为主，本实施例主要关注电池的光伏的影响因素和光伏电池典型的发电特性。对于给定型号的光伏电池板，主要参数基本确定，发电特性主要受到环境的影响，比如光照强度，环境温度，电池表面会成堆积程度等等。此外，还受到自身的老化程度影响，主要体现在串联电阻的变化。本实施例考虑到上述的影响因素，全面地对电池进行建模。电池实际的发电功率不仅和上述的环境模型有关，还跟本身的两端电压有关系，这个特性是光伏电站改变发电功率输出的主要依据。研究光伏电池的发电伏安特性是所有建模的基础，本实施例给出了一种电池板在典型环境下的发电特性，即IV曲线和PV曲线。b)串并联模型在前面单个电池模型的基础上，建立了电池组的串并联模型，即根据每个电池的发电特性曲线以及光伏电池之间的串并联关系得到电池组的发电特性曲线。目前绝大多数的大型光伏电站都是采用如下形式组织光伏电池：先将数块电池串联达到一定的电压水平，然后将这些成串的电池串并联起来，并联一般分为两步，每一定数目的电池串并联至汇流箱，然后汇流箱再并联至逆变器。本实施例串并联模型的建立就是在上述串并联情况的基础上建立的。在前面得到了每个电池的IV曲线，即一些特定电压对应的电流大小，然而这个曲线数据并不能直接参与串联计算，因为串联的特点是流经每个电池的电流相等，电池串电压相叠加，所以为了保证叠加可行，应该采用电流作为因变量。本实施例采用线性插值的方式将电池的IV曲线转换为VI曲线，得到每个电池板的每个电流对应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏电站的综合仿真平台建立方法，对整个发电的过程进行准确仿真，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立光伏组群等效模型；步骤S2，对电站的其他部分进行建模，配置参数化的电力电容器，变压器以及逆变器及其控制器；步骤S3，建立电网侧模型，建立负载和典型发电厂的等效模型，将所述电网侧模型和所述等效模型通过电网与光伏电站连接，完成光伏并网模型；步骤S4，建立可视化的仿真界面，提供全面的仿真接口，对各个器件的主要参数进行显示，提供可视化界面。

【技术特征摘要】
1.一种光伏电站的综合仿真平台建立方法，对整个发电的过程进行准确仿真，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，建立光伏组群等效模型；步骤S2，对电站的其他部分进行建模，配置参数化的电力电容器，变压器以及逆变器及其控制器；步骤S3，建立电网侧模型，建立负载和典型发电厂的等效模型，将所述电网侧模型和所述等效模型通过电网与光伏电站连接，完成光伏并网模型；步骤S4，建立可视化的仿真界面，提供全面的仿真接口，对各个器件的主要参数进行显示，提供可视化界面。2.如权利要求1所述的光伏电站的综合仿真平台建立方法，其特征在于，所述步骤S1中光伏电池组群的建立步骤如下：在MATLAB中对每块电池板进行建模，得到单电池模型；考虑每块电池板的伏安发电特性受环境和自身参数的影响，建立不同环境模型下的电池组的串并联模型；分析电池组群在复杂环境下的整体伏安发电特性，并据此建立光伏组群等效模型。3.如权利要求2所述的光伏电站的综合仿真平台建立方法，其特征在于，所述电池组的串并联模型建立步骤如下：根据光伏电池的发电伏安特性，得到每个电池的IV曲线；采用线性插值的方式将电池的IV曲线转换为VI曲线，得到每个电池板的每个电流对应的电压大小；将电池板串联起来，将电压相叠加得到电池串的电压电流曲线；建立电池串并联的模型，将所有电池串的电流相加得到整个电池组的发电特性，并对曲线数据进行保存。4.如权利要求3所述的光伏电站的综合仿真平台建立方法，其特征在于，所述电池组的串并联模型建立过程中，计算每个电池的所述发...

【专利技术属性】
技术研发人员：马彦宏，汪宁渤，马明，曹银利，张健美，周强，赵龙，王明松，吕清泉，王定美，陈钊，张艳丽，
申请(专利权)人：甘肃省电力公司风电技术中心，国网甘肃省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62