[发明专利]一种分布式光伏集群的自动变步长仿真加速方法

说明书

本发明公开了一种分布式光伏集群的自动变步长仿真加速方法，包括如下步骤：对分布式光伏电站集群进行动态等值建模，建立分布式光伏电站集群仿真模型，并给定系统初始值和初始步长0.01s；利用隐式梯形积分法计算微分方程，每步长内用Newton法迭代求解光伏电站集群计算结果，持续10步；根据10步长内每步Newton求解的迭代次数，利用自动变步长策略，实现仿真的自动变步长；使用新的步长计算微分方程，持续计算10步后，回到第三步，直到达到仿真终止时间。本发明在光伏集群系统的全过程动态仿真中，能够进行自动变步长仿真，在保证精度的同时减少了仿真计算的时间，解决了采用统一步长时步长选择不能兼顾光伏系统慢变阶段和快变阶段需求的技术问题。

技术领域

本发明涉及分布式能源并网建模与仿真技术领域，尤其是一种分布式光伏集群的自动变步长仿真加速方法。

背景技术

与传统化石能源相比，光伏发电具有资源丰富、可再生和无污染等优势，因此，近年来光伏产业发展迅速。根据国际能源局(IEA)发布的数据，2015年全球新增光伏装机容量接近50GW，相较2014年增长25％，全球累计装机容量约230GW。其中，中国、日本和美国为最大市场，共占据约三分之二的新增装机容量。预计到2050年，光伏发电将占据全球总用电量的16％。

由于光伏发电本身的优点和政府政策的鼓励，分布式光伏电站大量且集中地出现在如工业园区的屋顶以及农村地区的荒地等应用环境中，电力系统光伏渗透率日益增加，对分布式光伏电站动态仿真也应展开深入研究。光伏电站结构复杂、模型阶数高、数量多，其接入电力系统大大增加了系统整体的仿真时间。为了兼顾精度和仿真时间，一方面可以从光伏电站集群的动态等值入手，简化光伏模型，一方面也可以从仿真的数值积分算法入手。尤其在电力系统全过程动态仿真中，如何将光伏电站暂态、中期和长期过程有机统一起来进行数字仿真，既能达到计算精度，又能提高仿真效率，是一个值得深入研究的课题。为了尽可能的兼顾二者，应采用变步长积分方法，在光伏系统较为稳定时增大步长，在光伏系统发生突变时减小步长，从而达到光伏在电力系统全过程仿真中精度和效率的要求。

未来二三十年，将是我国能源生产消费方式和能源结构调整变革的关键时期，对于分布式可再生能源发电技术而言，将会迎来更加广阔的发展前景和发展机遇。分布式光伏电站集群的动态等值建模将会为高光伏渗透率配网相关问题的分析和处理铺平道路，有助于加快我国智能、绿色、坚强的能源互联网的建设。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种分布式光伏集群的自动变步长仿真加速方法，在光伏集群系统的全过程动态仿真中，能够进行自动变步长仿真，在保证精度的同时减少了仿真计算的时间，解决了采用统一步长时步长选择不能兼顾光伏系统慢变阶段和快变阶段需求的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种分布式光伏集群的自动变步长仿真加速方法，包括如下步骤：

(1)对分布式光伏电站集群进行动态等值建模，建立分布式光伏电站集群仿真模型，并给定系统初始值和初始步长0.01s；

(2)利用隐式梯形积分法计算微分方程，每步长内用Newton法迭代求解光伏电站集群计算结果，持续10步；

(3)根据10步长内每步Newton求解的迭代次数，利用自动变步长策略，实现仿真的自动变步长；

(4)使用新的步长计算微分方程，持续计算10步后，回到第三步，直到达到仿真终止时间。

优选的，步骤(1)中，分布式光伏电站集群仿真模型包括光伏阵列、逆变器和控制部分；具体关系如下：光伏阵列的输入电压V_dc由逆变器的输出电压提供，光伏阵列的输出电流I_pv与输出功率P_pv经过逆变器模块转化为与电网同频的交流电送入电网；电网反馈有功功率P_grid和无功功率Q_gird给外环控制器，外环控制器输出电流参考值给内环控制器，内环控制器产生SPWM的控制信号。