[发明专利]一种基于信息物理融合的分布式光伏协同控制仿真方法

说明书

本发明公开了一种基于信息物理融合的分布式光伏协同控制仿真方法，包括如下步骤：S1、基于RT_LAB实时仿真工具OPAL‑RT建立光伏发电集群仿真模型；S2、基于DSP设计分布式光伏集群有功功率平衡与分配协同控制算法；S3、基于OPNET模拟光伏单元之间实时通讯；S4、模拟用户侧负荷波动，实现分布式光伏集群动态功率分配均衡。本发明的方法，保证了光伏单元的即插即用能力，部分光伏单元故障脱网时剩余光伏单元重新动态负载均衡，能够显著提高光伏集群的抗故障能力，具有很强的实用价值。

技术领域

本发明涉及协同控制仿真技术领域，尤其是涉及基于信息物理融合的分布式光伏协同控制仿真方法。

背景技术

近来，分布式光伏发电发展迅速，其多利用太阳能进行发电，缓解了电力发展带来的环境压力。但分布式光伏单元有故障率高、功率输出不稳定的特点，分布式光伏发电需要考虑光伏单元间协同控制，使得光伏单元实现动态功率分配平衡。

信息物理仿真平台主要由RT_LAB仿真模型、DSP控制器、OPNET网络仿真单元组成。通过对各电力模型进行数学建模从而在RT-LAB中完成其模型搭建，实现其物理镜像，并使用目标机拓展其信号输出端口；DSP控制器ADC端口对信号输出端口进行模拟量采集，并通过分布式光伏功率控制协同控制算法进行运算，输出以及通过PWM端口发送至RT_LAB仿真模型实现协同控制；OPNET网络仿真模块起到交换机的作用，并对网络传输各种场景进行模拟。

分布式光伏协同控制算法，主要实现分布式光伏发电集群的内部光伏单元的有功出力均衡。对于分布式光伏接入的微电网中，负荷波动的情况下，传统的光伏功率控制算法大都只涉及光伏单元功率的控制，很少考虑多个光伏单元的通信和功率控制协同。因此本发明主要设计一种能够应对负荷波动、部分光伏单元故障的分布式光伏协同控制方法，并涉及了相应的基于信息物理融合的分布式光伏协同控制仿真系统。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于信息物理融合的分布式光伏协同控制仿真方法，以达到对分布式光伏的协同控制，实现有功功率输出动态均衡的目的。

本发明采用如下技术方案实现上述目的：

一种基于信息物理融合的分布式光伏协同控制仿真方法，包括以下步骤：

S1、基于RT_LAB实时仿真工具OPAL-RT建立光伏发电集群仿真模型；

S2、基于DSP设计分布式光伏集群有功功率平衡与分配协同控制算法；

S3、基于OPNET模拟光伏单元之间实时通讯；

S4、模拟用户侧负荷波动，实现分布式光伏集群动态功率分配均衡。

进一步的，步骤S1具体包括：

在RT-LAB中完成光伏发电集群的仿真模型搭建，实现其物理镜像，并使用目标机拓展其信号输出端口；所述仿真模型包括两部分，第一部分由光伏太能电池模型和直流-直流变流控制模块组成的分布式光伏单元，第二部分由直流-交流逆变并网模块和用户负荷模块组成。

进一步的，步骤S2具体包括：

使用DSP对底层控制单元的RT-LAB信号输出端口进行模拟量采集，实现分布式光伏集群有功功率平衡与分配协同控制算法，将数字信号通过相应通讯规约上传至RT-LAB中运行控制单元。

进一步的，步骤S2中，所述分布式光伏集群有功功率平衡与分配协同控制算法具体包括：

当光伏发电集群中有n个光伏单元时，假设每个光伏的最大输出功率为p_m1，p_m2，...，p_mm，实际输出功率为p₁，p₂，...，p_n，定义每个光伏的输出功率配比为则光伏集群有功功率平衡与分配协同控制算法设计为：