[发明专利]面向光伏发电系统的通用机电暂态信息物理融合建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信息物理融合建模方法，尤其涉及一种光伏发电 系统的通用机电暂态信息物理融合建模方法。

背景技术

面对能源、环境危机，提高清洁能源消纳能力成为智能电网建设 发展的重要任务。同时，随着信息物理融合系统在电网中的广泛应用， 电力系统信息物理融合建模技术亟待加强。目前，光伏发电系统作为 重要的清洁能源之一，存在运行控制困难大的问题，其原因主要在于 模型通用性及与信息系统协调能力弱两方面。

在含光伏发电系统的电网动态分析中需要采用兼具精度和效率的 暂态模型，在既往研究中，光伏发电系统模型通常采用两类模型：一 类是潮流模型，即将其建模成简单的功率源，不考虑其动态过程，这 类模型常称为“潮流”模型，仅适用于潮流分析，而不能用于暂态分 析。另一类是基于特定的光伏发电系统建立对应的电路或电磁模型， 严格体现光伏发电系统中具体的最大功率点跟踪(MPPT)控制算法和 逆变器电路及其控制逻辑，这类模型虽然能满足电网机电暂态分析要 求，但是，由于光伏发电系统的内部结构(如单级或双级式)和控制 方法(如各种不同的MPPT控制策略)因厂家不同而具体各异，导致 其通用性差，需要对不同厂家、型号的光伏发电系统分别建模，工作 量极大、效率低，也不切合实际。根据目前的智能电网的发展，亟需 设置通用的模型结构，以提高仿真分析的自动化水平和扩大计算规模。 需要分析已有各类光伏发电系统的共性特征，并针对电力系统机电暂 态仿真的需求，形成一种通用性的建模方法。

为解决上述问题，在申请号为201210328721.6的中国发明专利申 请中，提出了一种通用的并网式光伏发电系统的机电暂态模型，它包 括光伏电池PV单元、最大功率跟踪MPPT单元、DC变换单元、直流链 接单元、含电流内环控制的逆变器单元、逆变器外环控制单元和保护 单元；光伏电池PV单元输入端输入光照强度S、光伏电池温度参数T， 其输出端向DC变换单元输出功率PV1、向最大功率跟踪MPPT单元输 出最大功率点电压VPVM；DC变换单元向光伏电池PV单元输出端电压 VPV1；最大功率跟踪MPPT单元输出功率点电压VPVM1；直流链接单元 输入来自DC变换单元的直流侧功率PPV3。该模型可为现实中结构多 样、形式各异的并网光伏发电系统提供通用型的适用于机电暂态分析 的数学模型，有利于在微网系统整体中分析、设计和控制各类并网光 伏发电系统。

但是该模型仅仅根据物理数据进行建模，并没有考虑在系统运行 过程中，产生的内部信息量和外部信息量对模型的影响，严重影响了 通用模型的精确度。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种 光伏发电系统的通用机电暂态信息物理融合建模方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种光伏发电系统的通用机电暂态信息物理融合建模方法，包括 如下步骤：

S1，按照功能将光伏发电系统划分为光伏电池模块、最大功率点 跟踪控制模块、DC/DC变换器模块、直流链接模块、逆变器外环模块 和逆变器内环模块；

S2，根据各个模块输入端输入数据的类型，为输入物理量的模块 构建物理模型；为输入信息量的模块构建信息模型；

S3，根据光伏发电系统中各模块间的功能逻辑关系，将物理模型 和信息模型融合，建立光伏发电系统的机电暂态信息物理融合模型。

其中较优地，在步骤S2中，所述输入物理量的模块包括所述光伏 电池模块、所述最大功率点跟踪控制(MPPT)模块和所述DC/DC变换 器模块。

其中较优地，为所述光伏电池模块建立光伏电池物理模型，输入 输出关系的表达式为：