光伏电站等效建模方法技术

本发明专利技术涉及一种光伏电站等效建模方法，包括：建立并网光伏发电单元的仿真模型，包括暂态控制模块；对并网光伏发电单元进行故障仿真试验，获取不同电压跌落深度和持续时间下的有功功率响应曲线，将不同电压跌落深度和持续时间下的有功功率响应曲线存储到相应的离线数据库中；根据实测的电压跌落深度和持续时间，选择匹配的离线数据库，根据并网光伏发电单元的出力从匹配的离线数据库中选择有功功率响应曲线，暂态控制模块启用时，根据有功功率响应相似性对选择的有功功率响应曲线聚类分群，得到多个发电机组群；计算各发电机组群的第一等值参数和集电线路的第二等值参数，根据第一等值参数和第二等值参数建立等值模型。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统仿真建模
，特别是涉及一种。
技术介绍
随着光伏发电的快速发展，大规模光伏并网对电力系统的影响也日渐凸显。由于光伏发电具有随机性、间歇性的特点，大规模光伏电站并网会对电力系统的安全稳定运行带来新的挑战，所以建立可以准确反映光伏电站输出特性的仿真模型十分必要。在实际应用中，一个光伏电站中光伏发电单元数量众多且运行工况各异，如果对每个光伏发电单元进行详细建模将使得光伏电站模型规模十分庞大，也会带来诸如仿真时间长、占用内存大等问题。目前对于大规模光伏电站等效建模方面的研究主要包括:I)光伏电站建模研究:对于光伏电站建模的研究多是基于理论层面，和实际测试数据的对比验证较少，所建模型的控制策略与实际光伏电站采取的控制策略可能会存在差异，以上差异造成了所建立模型的工程适用性较差。2)等效建模研究:可分为单机等值和多机等值两种思路。单机等值法是将整个光伏电站等值为一个等效光伏发电单元，等效发电单元的功率是所有发电单元功率的代数和。对于大型光伏电站，光伏发电单元之间运行工况可能会存在差异，单机等值法会存在难以兼顾发电单元之间运行状态差异的问题，会产生一定的等值误差。多机等值法是根据不同的分群原则，将光伏电站等值为几个等效光伏发电单元。相比于单机等值法，多机模型更能体现各发电单元运行状态的差异性，此方法关键是选择合理的分群策略。目前已有的研究多是基于考虑不同类型逆变器组成的光伏电站分群等值问题，难以反映同种类型逆变器组成的光伏电站在不同运行工况下输出特性存在差异，工程适用性较差。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术工程适用性较差的问题，提供一种。—种，包括以下步骤:建立单个并网光伏发电单元的并网仿真模型，其中，所述并网仿真模型包括设置故障恢复期间的有功功率恢复速率的暂态控制模块；根据所述并网仿真模型对单个并网光伏发电单元进行故障仿真试验，获取不同电压跌落深度和持续时间下所述并网光伏发电单元在并网点的有功功率响应曲线，将不同电压跌落深度和持续时间下的有功功率响应曲线分别存储到相应的离线数据库中；其中，所述光伏电站并网点为光伏电站中各并网光伏发电单元的公共连接点；根据光伏电站实时测量的电压跌落深度和持续时间，选择各个并网光伏发电单元匹配的离线数据库，根据各个并网光伏发电单元的出力从所述匹配的离线数据库中选择相应的有功功率响应曲线，当所述暂态控制模块启用时，根据有功功率响应相似性对选择的有功功率响应曲线进行聚类分群，得到多个发电机组群；计算各个发电机组群的第一等值参数和对应的集电线路的第二等值参数，根据所述第一等值参数和第二等值参数建立光伏电站的等值模型。上述，在光伏电站的建模阶段考虑了实际光伏电站在故障恢复期间有功功率恢复速率的影响并将其在控制策略中体现，从而使所建立模型具有很好的工程适用性。基于有功功率响应曲线相似性提出的分群策略原理简单，物理含义明确，不需要复杂的计算，对于光伏电站的各种典型运行工况具有良好的适应性;并且有效解决了传统单机等值法等值精度较差，多机等值法分群策略复杂、计算量大的问题。【附图说明】图1为流程图；图2是考虑有功功率恢复速率限制时有功功率暂态恢复过程示意图；图3是单个光伏发电单元暂态响应特性仿真模型示意图；图4是未考虑有功功率恢复速率限制时单个光伏发电单元在不同光照强度下的并网点有功功率暂态响应曲线示意图；图5是考虑有功功率恢复速率限制时单个光伏发电单元在不同光照强度下的并网点有功功率暂态响应曲线示意图；图6是光伏电站详细模型示意图；图7(a)是未考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为单机时并网点有功功率的等值效果对比图；图7(b)是未考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为单机时并网点无功功率的等值效果对比图；图8(a)是未考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为单机时并网点电压的等值效果对比图；图8(b)是未考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为单机时并网点电流的等值效果对比图；图9(a)是考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为两机以及单机时并网点有功功率的等值效果对比图；图9(b)是考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为两机以及单机时并网点无功功率的等值效果对比图；图10(a)是考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为两机以及单机时并网点电压的等值效果对比图；图10(b)是考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为两机以及单机时并网点电流的等值效果对比图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的的实施例进行描述。图1为本专利技术的流程图。如图1所示，所述可包括以下步骤:SI，建立单个并网光伏发电单元的并网仿真模型，其中，所述并网仿真模型包括设置故障恢复期间的有功功率恢复速率的暂态控制模块；在本步骤中，所述光伏发电单元模型可包括光伏阵列、直流汇流器、直流电缆、逆变器及其第一控制系统、卸荷电路及其第二控制系统、交流滤波电路模型、升压变压器模型和交流集电线路模型。可通过所述并网仿真模型中的暂态控制模块考虑故障恢复期间有功功率恢复速率限制，从而更加符合实际情况。暂态控制模块可进行考虑和未考虑故障恢复期间有功功率恢复速率限制的模式切换。考虑故障恢复期间有功功率恢复速率限制的控制模式主要指故障切除后控制模块有功电流参考值呈现出一个分段函数依次恢复的过程，并且在每段恢复过程中可近似认为呈一次函数均匀恢复。分段函数的分段时间t和每段的恢复斜率k可根据具体光伏逆变器类型进行对应的设定。考虑有功功率恢复速率限制的有功功率暂态恢复过程示意图如图2所示。在图2中，横坐标为时间，纵坐标为有功功率值。O?t时刻是正常情况下的有功功率值，t?t+tl时刻是故障期间的有功功率值，t+tl?t+t2以及t+t2?t+t3是故障恢复期间的有功功率值。可将t+tl?t+t2以及t+t2?t+t3期间的函数斜率设为故障恢复期间的有功功率恢复速率。S2，根据所述并网仿真模型对单个并网光伏发电单元进行故障仿真试验，获取不同电压跌落深度和持续时间下所述并网光伏发电单元在并网点的有功功率响应曲线，将不同电压跌落深度和持续时间下的有功功率响应曲线分别存储到相应的离线数据库中；其中，所述光伏电站并网点为光伏电站中各并网光伏发电单元的公共连接点；其中，单个并网光伏发电单元的暂态响应仿真模型示意图如图3所示。在图3中，光照强度Ir和温度T两个环境变量可以进行设定，送入到光伏发电单元模型PVl中，光伏发电单元PVl与并网点母线BUS相连并通过集电线路Feeder、升压变压器低压侧母线BT、升压变压器(参数为110kV/10kV10MVA)，与三相电源(参数为IlOkV 2500MVA)相连实现并网。Three-Phase Fault模块为故障设置模块，可以通过该模块设定不同的电压跌落深度和持续时间。GroundingTransf ormer为接地变压器，接地变压器及与其相连的电阻和接地点共同为仿真模型中升压变压器低压侧系统提供了一个对地的参考点。在本步骤中，可设定所述并网光伏发电单元的输入光照强度范围为并网光伏发电单元运行工况的最小阈值和最大阈值，所述最小阈值和最大阈值可根据各个并网光伏发电单元的类型分别设定，可获取从所述最小阈值至所述最大阈值范围内不同电压当前第1页1 2 3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏电站等效建模方法，其特征在于，包括以下步骤：建立单个并网光伏发电单元的并网仿真模型，其中，所述并网仿真模型包括设置故障恢复期间的有功功率恢复速率的暂态控制模块；根据所述并网仿真模型对单个并网光伏发电单元进行故障仿真试验，获取不同电压跌落深度和持续时间下所述并网光伏发电单元在并网点的有功功率响应曲线，将不同电压跌落深度和持续时间下的有功功率响应曲线分别存储到相应的离线数据库中；其中，所述光伏电站并网点为光伏电站中各并网光伏发电单元的公共连接点；根据光伏电站实时测量的电压跌落深度和持续时间，选择各个并网光伏发电单元匹配的离线数据库，根据各个并网光伏发电单元的出力从所述匹配的离线数据库中选择相应的有功功率响应曲线，当所述暂态控制模块启用时，根据有功功率响应相似性对选择的有功功率响应曲线进行聚类分群，得到多个发电机组群；计算各个发电机组群的第一等值参数和对应的集电线路的第二等值参数，根据所述第一等值参数和第二等值参数建立光伏电站的等值模型。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊世超，李卫星，金小明，晁璞璞，齐金玲，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，南方电网科学研究院有限责任公司，中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23