[发明专利]基于逆变器控制方程变换的光伏电站等值建模系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及光伏电站等值建模技术领域，具体涉及一种基于逆变器控制方程变换的光伏电站等值建模系统及方法。

背景技术

当今世界各国尤其是发达国家十分重视光伏发电技术，在法规政策和光伏发电技术创新的推动下，光伏产业一直保持迅猛发展的趋势。最近10年全球光伏发电产业的平均年增长率为30%，近5年的年平均增长率为40%，10来全球太阳能电池产业规模扩大了35倍。国际能源机构数据显示，近几年来全球光伏电池与组件的产量始终保持快速增长，2007年，全球电池产量约3.4GW，其中前10大电池商产量约占总产量的66%。

中国光伏发电产业于上世纪70年代起步，90年代中期进入稳步发展时期。太阳电池及组件产量逐年稳步增加。到2005年底，中国光伏电池总产量超过250MW，光伏组件总产量超过400MW。

光伏发电系统可以离网型和并网型。在过去，由于生产成本较高，太阳能发电只能在偏远无法通电的地区，且大多数是小型或中型的离网系统，随着社会的发展和科技的进步，光伏发电已经由偏远地区逐步向并网光伏发电和光伏智能建筑快速发展。与离网型电站相比，光伏电站并入大电网有诸多好处。首先，不必考虑对负载供电的稳定性和电能质量问题；其次，光伏电池可以始终运行于最大功率点处，由大电网来接纳光伏电站所发出的全部电能，提高光伏发电的效率；最后，省略了蓄电池作为储能环节，降低了蓄电池充放电过程中的能量损失，同时免除蓄电池的运行与维护费用和废旧蓄电池带来的间接污染。

随着并网投运的光伏电站逐渐增多，光伏系统的整体建模工作与并网特性分析就显得尤为重要。相比于方法已相当成熟的电力系统电磁暂态和机电暂态分析，针对风能、太阳能等新能源接入电网引起的电网特性问题的分析还有待进一步完善。目前光伏电站普遍采用容量为0.5MW的逆变器，大型光伏电站内通常含有数十个逆变器；若搭建每个逆变器的详细模型来构成光伏电站模型，则该模型将十分庞大且占用太多的计算资源。因此，建立完整准确的光伏发电单元模型，在此基础上精确地研究其内部暂态过程，分析其并网特性及对继电保护动作特性的影响，具有非常重要的意义。

发明内容

为了克服现有光伏电站模型庞大繁杂的缺点，本发明的目的在于提供一种基于逆变器控制方程变换的光伏电站等值建模系统及方法，为大规模光伏发电电磁暂态数值仿真计算及其接入电力系统对现有继电保护的影响研究提供基础条件。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于逆变器控制方程变换的光伏电站等值建模系统，包括依次连接的光伏电站运行信息提取单元、等值逆变器控制方程建立单元以及等值参数计算单元；所述光伏电站运行信息提取单元从光伏电站控制中心提取光伏电站内部所有光伏发电单元的运行信息和参数；所述等值逆变器控制方程建立单元在等值目标方程的基础上建立等值逆变器的控制方程；所述等值参数计算单元计算等值发电单元的参数，以此实现以一个等值发电单元等值一个光伏电站的目的。

上述所述的光伏电站等值建模系统的建模方法，包括如下步骤：

步骤一：光伏电站运行信息提取单元从光伏电站控制中心提取所有待等值光伏发电单元中光伏阵列与逆变器的运行信息和参数，用于后续计算；

步骤二：建模前，进行如下假设：1）光伏电站的各个光伏发电单元的所有参数分别相等；2）光伏电站的各个光伏发电单元在同一时刻发送的功率一致，则等值后的等值发电单元满足等值目标方程(1)：

式中，U_等值为等值后的等值发电单元的输出电压；U为被等值的光伏电站的输出电压；I_等值为等值后的等值发电单元的输出电流；I为被等值的光伏电站的输出电流；n为被等值的光伏电站中光伏发电单元个数；I₁为被等值的光伏电站中每个光伏发电单元的输出电流；I_inv1为被等值的光伏电站中每个光伏发电单元的逆变器输出电流；

所述等值逆变器控制方程建立单元是在等值目标方程的基础上建立等值逆变器的控制方程(4)：