[发明专利]一种大型光伏电站与配网谐波交互影响分析模型建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源发电及输电技术领域,特别是一种大型光伏电站与配网谐波交互影响分析模型建模方法。

背景技术

近年来，随着“金太阳示范工程”的实施，太阳能产业在政策面上，将会得到更大力度的支持，中国的光伏产业正经历快速发展的过程。光伏电站正向规模化和大型化发展，若干兆瓦级并网光伏电站相继在青海、甘肃、宁夏等地开工或运行，我国也制定了相应的并网技术规定，但国内目前的大型光伏电站仍以工程示范为主，主要为光伏商业化积累经验。国外已建成10MW及以上大型光伏电站一百余座，相关光伏发电并网标准及其检测标准已形成较为完整的体系。

随着目前光伏电站装机容量爆发式增长，相关领域的专家学者对光伏发电技术展开研究。由于其一次能源为太阳能，具有间歇性、随机性、波动性等特点，并网光伏电站往往接在电网馈线末端，这样就容易造成电压的波动和闪变。光伏电站通过电力电子设备实现直交变换以及并网运行，一方面光伏逆变器本身的调制、死区等因素会产生高、低次谐波电流，另一方面电网谐波电压与三相不平衡等因素也会致使光伏逆变器产生不同次数的谐波电流。除开在光伏设备研发、制造以及控制策略等方面有较为成熟的技术外，涉及到大型光伏电站并网与配网交互影响方面的研究才刚刚起步。

参见图1，为典型光伏电站基本结构。电站的主要组成部分为：光伏阵列、直流汇流箱、光伏逆变器、双分裂变压器、升压变、站用负荷及输电线路等。电站采用分块发电、集中并网的方案进行设计。容量约500kW的光伏阵列经串并联组合汇流后并联至500kW光伏逆变器直流侧。两台500kW光伏逆变器及一台连接方式为D,yn11-yn11，变比为36.5/0.27/0.27的双分裂变压器组成一个容量为1MVA发电单元。35KV总站将50个1MVA子站输出电流在35kV段母线统一汇流后，通过架空线送至上级变电站。光伏电站内部负载有水泵、照明等设备需要从110kV总站配一套用电装置。

大型光伏电站一般采用双分裂变压器实现并网，低压两绕组容量相等，绕组之间有较大的短路阻抗，且与高压绕组之间短路阻抗较小。运行时，当其中一低压绕组短路时，另一绕组可保持较高电压，从而保证两绕组所接入的光伏逆变器电流独立汇入且互不影响。光伏电站采用的大功率光伏逆变器为提高效率一般取消升压电路，直接通过组件串联提高其直流侧电压；光伏逆变器开关频率较低，多采用LCL输出滤波器，LCL型滤波器在低开关频率及小电感的情况下相比L型及LC型滤波器可以获得更好的谐波抑制性能；只输出有功功率，并网点功率因数为1。

光伏电站采用光伏逆变器作为并网接口，不可避免的将谐波电流注入电网，由于光伏逆变器的特殊性，产生的谐波电流有高频次宽频域等特性，更易于与配网产生串并联谐振，在谐振点处谐波电流电压将会放大，将对配网及光伏电站的安全稳定产生影响。背景谐波电压与输电线路参数匹配时会产生串联谐振造成严重的谐波电压放大；当谐波电流与配网输电线路参数匹配时，会产生并联谐振，造成谐波电流放大，进一步提升系统的谐波含量。这个过程类似于正反馈的相互激励，致使接入有大容量光伏电站的系统谐波电压、谐波电流过高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对光伏电站由于其谐波具有高频次宽频域等特殊性，易于与配网产生串并联谐振，在谐振点处谐波电压电流将会放大数倍，可能影响配网及光伏电站的安全稳定运行的问题，提供一种光伏电站与配网谐波交互影响分析模型建模方法，定量分析这种电站与配网的交互影响，从而通过对谐振放大系数进行绘图分析判断是否存在谐振。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种大型光伏电站与配网谐波交互影响分析模型建模方法，该方法为：

1）利用光伏阵列的开路电压U_oc、短路电流I_sc、最大功率电压U_m、最大功率电流I_m构建光伏阵列工程模型：

根据当前光伏板温度T及辐照度S对以上四个参数进行修正得到上述四个参数的修正值：