大型光伏电站的电压电能情况预估方法技术

本发明专利技术公开了一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法，包括，利用采集的光伏电站周围的环境数据经过二元插值方法对采集的环境数据处理，得到光伏电站内部各个地点的环境模型；建立光伏陈列模型；建立逆变器模型；建立电网侧模型；将建立的光伏陈列模型、逆变器模型和电网侧模型进行整合从而建立光伏电站的电压电能情况预估模型，即将光伏陈列模型的输出数据作为逆变器模型的输入数据，将逆变器模型的输出数据作为电网侧模型的输入数据；对的光伏电站的电压电能情况预估模型的电压和电流进行检测，从而计算出光伏电站的电能输出情况以及电压质量。实现充分利用太阳能资源，降低成本，获得更大的经济效益和社会效益的优点。

【技术实现步骤摘要】
大型光伏电站的电压电能情况预估方法
本专利技术涉及电力系统
，电力发电站初期建设和运行期的评估，具体地，涉及一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法。
技术介绍
目前，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。光伏电站一般宽阔边远地域、戈壁滩原，分布面积广，且数量多，局部环境存在差异，且受光照温度等外部环境影响较大，容易引起输出电压的较大波动，影响输出电压的质量和输出电能总容量。而且，太阳能光伏发电系统是由一系列太阳能组件电池串并联而成的，在运行过程中，由于阴影、碎片、污垢、鸟粪、电池板老化、电池板尺寸不统一、云雾遮盖或其他因素，太阳能组件效率会有不同程度的下降，而单个组件效率下降或损坏会带来系统整体的效率大幅下降。随着光伏电站越建越多，光伏电站的选址工作也越来越受到重视，业主看到一块差不多的地方后，一般会找专业的技术人员帮忙评估选址是否适合做光伏电站。现行的对光伏电站的选址并没有一个合适的标准，技术人员操作起来也比较随意。一般选址人员考虑的因素主要包括地形地貌、大致面积、政策情况等等，很少从电力角度上去进行评估的。而且，太阳能光伏发电系统是由一系列太阳能组件电池串并联而成的，在运行过程中，由于占地面面积大，局部环境存在差异，且受光照温度等外部环境影响较大，容易引起输出电压的较大波动，影响输出电压的质量和输出电能总容量。此外，光伏电站的结构和设备的选型也影响着输出电能的质量。比如不同逆变器的MPPT算法对太阳能发电的最大功率点跟踪的速度和精度有很大差异，不合适的算法甚至可以直接引起电压闪变的出现。又比如快速变化的天气环境或者复杂的云系情况会导致每块电池板的出力程度差异大，影响电站的整体出力，引起电压波动。电压闪变是电压质量的一个非常重要的指标。电压波动造成灯光照度不稳定(灯光闪烁)的人眼视感反应称为闪变，换言之，闪变反映了电压波动引起的灯光闪烁对人视感产生的影响。电压闪变的危害表现在:①照明灯光闪烁，引起人的视觉不适和疲劳，影响工效；②电视机画面亮度变化，垂直和水平幅度摇动；③电动机转速不均匀，影响产品质量；④使电子仪器、电子计算机、自动控制设备等工作不正常；⑤影响对电压波动较敏感的工艺或试验结果。中国国家标准GB12326一90《电能质量电压允许波动和闪变》规定在公共供电点的电压波动允许值。由于缺乏一个从电力角度出发的严格评估方法，现行的光伏电站在建设前期及，更注重对整体地形地貌的评估，最多对电站的发电规模加以估算，很少会对电能和电压质量进行评估。以至于很多光伏电站在并网前才发现某些问题，达不到并网要求，这时候再去寻找问题，更换设备或者改造电站，大大延缓了工期，增大了成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，针对上述问题，提出一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法，以实现充分利用太阳能资源，降低成本，获得更大的经济效益和社会效益的优点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法，包括以下步骤：步骤1、利用采集的光伏电站周围的环境数据经过二元插值方法对采集的环境数据处理，得到光伏电站内部各个地点的环境模型；步骤2、建立光伏电池模型，并结合上述步骤1建立的环境模型，确定每块电池板上的环境数据与建立的光伏电池模型相结合，确定光伏电池发电的情况与环境的定量关系，从而建立光伏阵列模型；步骤3、对连接到光伏电池的逆变器进行建模，即逆变器模型；步骤4、对逆变器连接的电网侧进行建模，即电网侧模型；步骤5、将上述步骤2建立的光伏阵列模型、步骤3建立的逆变器模型和步骤4建立的电网侧模型进行整合从而建立光伏电站的电压电能情况预估模型，即将光伏阵列模型的输出数据作为逆变器模型的输入数据，将逆变器模型的输出数据作为电网侧模型的输入数据；步骤6、对上述步骤5中的光伏电站的电压电能情况预估模型的电压和电流进行检测，从而计算出光伏电站的电能输出情况以及电压质量。优选的，上述步骤1中二元插值方法具体为：设实值函数：f(x，y)，其函数值为环境实测的温度或光照度值；定义在矩形区域：D＝{a＜x＜b，c＜y＜d},此为光伏阵列区域；插值节点集:即光伏环境测点所在坐标位置，Z＝{(xi，yj)|a＜x0＜x1＜...＜xn＜...＜b，c＜y0＜y1＜...＜ym＜...＜d}，取在Z上线性无关的函数组：其中，是次数关于x不高于n次、关于y不高于m次的二元多项式；在函数空间上寻找二元插值多项式选择二元拉格朗日插值法的插值基函数其中为x方向的拉格朗日插值基函数具体表达形式，该函数保证基函数的值在插值点上的函数值为1，其他点为0，同理使其满足插值条件pmn(xi，yj)＝f(xi，yj)其中i＝0,1…n；j＝0,1…m.满足插值条件的二元插值函数是唯一存在的；当f(xi，yj)随时间动态变化时，其二元插值多项式也随时间动态变化，即优选的，所述光伏电池模型具体为：任意太阳辐射强度R和环境温度Ta的条件下，太阳电池板的温度为：其中系数a1、b1与电池板的性质有关为常数，设在参考条件下，Isc为短路电流，Voc为开路电压，Im，Vm分别为最大功率点的电流和电压，则当光伏阵列的电压为V，其对应的电流为I则其中若考虑到辐射强度变化和温度的影响则其中DV＝-β*DT-Rs*DIDT＝Tc-Tref其中α为电流变化温度系数，β为电压变化温度系数，R光伏模块的串联电阻。本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术的技术方案，在建站的前期以及在电站运行期间，对光伏发电站在复杂换进下的理论出力进行模拟，以评估电站的出力情况和电压质量，尽早发现可能出现的问题，为光伏电站的消纳与建设提供技术支持和基础数据，为弃风弃光电量计算提供依据，以充分利用太阳能资源，获得更大的经济效益和社会效益。并降低成本。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术实施例所述的大型光伏电站的电压电能情况预估方法原理框图；图2为环境数据采集的电路原理框图；图3为本专利技术实施例所述的光伏电池模型的原理示意图；图4为逆变器主体模型示意图；图5为逆变器控制回路的模型示意图；图6为建立光伏电站的电压电能情况预估模型示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法，包括以下步骤：步骤1、利用采集的光伏电站周围的环境数据经过二元插值方法对采集的环境数据处理，得到光伏电站内部各个地点的环境模型；步骤2、建立光伏电池模型，并结合上述步骤1建立的环境模型，确定每块电池板上的环境数据与建立的光伏电池模型相结合，确定光伏电池发电的情况与环境的定量关系，从而建立光伏阵列模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、利用采集的光伏电站周围的环境数据经过二元插值方法对采集的环境数据处理，得到光伏电站内部各个地点的环境模型；步骤2、建立光伏电池模型，并结合上述步骤1建立的环境模型，确定每块电池板上的环境数据与建立的光伏电池模型相结合，确定光伏电池发电的情况与环境的定量关系，从而建立光伏陈列模型；步骤3、对连接到光伏电池的逆变器进行建模，即逆变器模型；步骤4、对逆变器连接的电网侧进行建模，即电网侧模型；步骤5、将上述步骤2建立的光伏陈列模型、步骤3建立的逆变器模型和步骤4建立的电网侧模型进行整合从而建立光伏电站的电压电能情况预估模型，即将光伏陈列模型的输出数据作为逆变器模型的输入数据，将逆变器模型的输出数据作为电网侧模型的输入数据；步骤6、对上述步骤5中的光伏电站的电压电能情况预估模型的电压和电流进行检测，从而计算出光伏电站的电能输出情况以及电压质量。

【技术特征摘要】
1.一种大型光伏电站的电压电能情况预估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、利用采集的光伏电站周围的环境数据经过二元插值方法对采集的环境数据处理，得到光伏电站内部各个地点的环境模型；步骤2、建立光伏电池模型，并结合上述步骤1建立的环境模型，确定每块电池板上的环境数据与建立的光伏电池模型相结合，确定光伏电池发电的情况与环境的定量关系，从而建立光伏阵列模型；步骤3、对连接到光伏电池的逆变器进行建模，即逆变器模型；步骤4、对逆变器连接的电网侧进行建模，即电网侧模型；步骤5、将上述步骤2建立的光伏阵列模型、步骤3建立的逆变器模型和步骤4建立的电网侧模型进行整合从而建立光伏电站的电压电能情况预估模型，即将光伏阵列模型的输出数据作为逆变器模型的输入数据，将逆变器模型的输出数据作为电网侧模型的输入数据；步骤6、对上述步骤5中的光伏电站的电压电能情况预估模型的电压和电流进行检测，从而计算出光伏电站的电能输出情况以及电压质量；上述步骤1中二元插值方法具体为：设实值函数：f(x，y)，其函数值为环境实测的温度或光照度值；定义在矩形区域：D＝{a＜x＜b，c＜y＜d},此为光伏阵列区域；插值节点集:即光伏环境测点所在坐标位置，Z＝{(xi，yj)|a＜x0＜x1＜...＜xn＜...

【专利技术属性】
技术研发人员：马明，汪宁渤，何世恩，马彦宏，韩旭杉，韩自奋，贾怀森，张鹏，刘光途，赵龙，周强，王定美，张健美，吕清泉，王明松，陈钊，张艳丽，丁坤，李津，周识远，路亮，黄蓉，张金平，摆念宗，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网甘肃省电力公司，甘肃省电力公司风电技术中心，
类型：发明
国别省市：北京;11