[发明专利]基于DIgSILENT的并网型光伏仿真发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于DIgSILENT的并网型光伏仿真发电系统，可用于研究光伏发电对电力系统的影响，属于电力系统数字仿真领域。

背景技术

太阳能资源丰富、分布广泛、可再生，且利用过程无污染，成为新能源开发的首选对象之一。光伏发电作为太阳能一种主要利用形式，以其噪声污染小、维护费用低等优点显示出无比广泛的发展空间和应用前景。国内光伏装机容量逐年增加，2008年国内光伏发电装机14万千瓦，2009年达到30万千瓦，预计2016年国内光伏装机容量有望突破500万千瓦，大规模的光伏并网势必会对电网安全稳定运行带来新的挑战。因此，需要对光伏发电接入对电力系统造成的影响进行全面分析，以提出针对性措施加强电网稳定运行的能力。

DIgSILENT( DIgital Simulation and Electrical NeTwork, 数字仿真和电网计算程序)是一款领先高端的电力系统仿真工具，具备潮流计算、短路计算、稳定性分析、谐波分析、最优潮流等功能，可用于输配电网、发电、工业和铁路系统、新能源发电和智能电网的分析研究。此外，DIgSILENT具有丰富的元件库、面向程序化的编程语言（DPL）、面向连续运行过程的动态仿真语言（DSL）和丰富的电力电子元件。因此DIgSILENT是进行光伏发电接入对电力系统影响分析首选工具。但在DIgSILENT中现有的光伏发电系统等效模型过于简化，无法真实模拟光伏发电电池的输出特性、最大功率点追踪过程和低电压穿越过程；本发明公开的基于DIgSILENT的并网型光伏发电系统模型在主电路结构和控制系统方面更加接近实际光伏发电系统的情况，能够更加准确的分析光伏发电接入对电力系统影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种并网型光伏仿真发电系统模型，解决DIgSILENT中现有光伏发电系统等效模型过于简单、无法准确模拟光伏电池输出特性、最大功率点追踪过程和低电压穿越过程的缺点；

本发明进一步所要解决的技术问题是，采用该模型进行潮流计算、短路计算、稳定性计算（机电暂态或电磁暂态）和谐波分析。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于DIgSILENT的并网型光伏仿真发电系统，包括光伏电池，所述光伏电池依次经直流电感、Boost电路、逆变电路和主变接入电网；旁路斩波电路连接于Boost电路、逆变电路之间的连接节点，用于实现低电压穿越；滤波电容连接于光伏电池与直流电感之间的节点，用于吸收Boost电路开关引起的纹波；直流电容连接于Boost电路、逆变电路之间的连接节点，用于缓冲Boost电路和逆变器之间功率差。

根据实际或科研假设数据设定各元件的额定值，通过光伏电池潮流计算选项中电流设定值、Boost电路基本数据选项中初始电压比和逆变器潮流计算选项中无功设定值来确定光伏发电系统的工作点。

前述的基于DIgSILENT的并网型光伏仿真发电系统，其特征在于：所述光伏电池电流由光伏电池非线性方程求解模型设定；光伏电池最大功率点追踪控制电路包括离散控制电路和模拟控制电路，离散控制电路利用时钟脉冲模型为离散控制提供时间基准，离散控制电路产生光伏电池电压控制电路所需的光伏电池电压给定值Upv_ref，模拟控制电路包括光伏电池电压控制器，光伏电池电压控制器调节产生Boost电路的电压比信号。

所述离散控制电路和模拟控制电路通过时钟脉冲连接，在脉冲处通过积分环节实现对光伏电池电压给定值的改变。

前述的基于DIgSILENT的并网型光伏仿真发电系统，其特征在于：由直流电压控制器产生旁路斩波电路的电压比信号。

前述的基于DIgSILENT的并网型光伏仿真发电系统，其特征在于：所述逆变电路包括逆变器，逆变器分别与电压外环控制电路和电流内环控制电路相连，电压外环控制电路调节产生电流内环所需直轴电流、交轴电流给定值id_ref、iq_ref（id、iq是三相电流ia、ib、ic经过坐标变换后的变量，分别是直轴电流和交轴电流；id_ref、 iq_ref则分别为电流内环控制中直轴电流、交轴电流给定值），锁相环提供坐标变换的相位信息，电流内环集成在逆变器中。

前述的基于DIgSILENT的并网型光伏仿真发电系统，其特征在于：使用牛顿迭代法求解光伏电池数学模型非线性方程得到光伏电池输出电流；为加快收敛速度，初始值选为在计算时刻前0.001s光伏电池输出电流值。

本发明所达到的有益效果：