[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

摘要

本发明公开了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，属于新能源发电及输电技术领域。主要用于分析大型光伏电站与配网的谐波交互影响。大型光伏电站采用电力电子装置作为并网接口，不可避免会向电网注入大量谐波，由于光伏逆变器的特殊性，产生的谐波具有宽频域高频次等特性，更易于与配电网分布电容产生串并联谐振。本发明所提出的模型由光伏电站谐波分析模型及配网等值电路构成，前者用于分析电站谐波输出特性，后表用于表征电站所接入的配网。该模型可以为光伏电站及配网规划、谐波估算、评估配网接纳光伏电站能力、制定光伏并网规定等课题提供理论依据。

主权项

1.一种大型光伏电站与配网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于，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：I′sc=IscSSref[1+0.0025(T-25)],]]>U′oc=Uoc[1-0.00288(T-25)]ln[e+0.5(S1000-1)],]]>I′m=ImSSref[1+0.0025(T-25)],]]>U′m=Um[1-0.00288(T-25)]ln[e+0.5(S1000-1)],]]>构建光伏阵列工程模型：IPVA=I′sc[1-C1(eUPVAC2U′oc-1)],]]>其中，C2=(U′mU′oc-1)[ln(1-I′mI′sc)]-1=0.07488,]]>C1=(1-I′mI′sc)e-U′mC2U′oc=1.5855e-6,]]>I_PVA为光伏阵列输出电流，U_PVA为光伏阵列输出电压，S_ref为1000W/m²；2）通过MPPT计算光伏阵列输出电压值，计算公式如下：dPPVAdUPVA=d{UPVI′sc[1-C1(eUPVAC2U′oc-1)]}dUPV=I′sc[1-C1(eUPVAC2U′oc-1)]+UPVI′scC1eUPVC2U′ocC2U′oc=0,]]>其中，P_PVA=U_PVA×I_PVA为光伏阵列输出功率，利用牛顿迭代法求解上式的根，即得光伏阵列输出电压值；3）构建DC/AC非理想模型：通过对光伏逆变器输出电压进行傅里叶分析，得到光伏逆变器输出电压角频率nω_c±kω_r的高次谐波电压为：当n=1,3,5...k时：当n=2,4,6...k时：通过分析死区误差电压，得到光伏逆变器输出的低次谐波电压为：其中，M为调制度；J_k为第一类贝塞尔函数，k为阶数；为调制波初相角，m=5,7,9...，f_c为载波频率，t_d为死区时间；4）根据戴维南定理，构建由两台光伏逆变器及一台双分裂变压器构成的发电单元模型，发电单元等效开路电压及输入阻抗如下：U·A,1=U·inv·Z·FCZ·FL1+Z·FC,]]>Z·1=Z·FL1·Z·FC2(Z·FL1+Z·FC)+Z·FL2+Z·T22+Z·T1,]]>其中，为LCL输出滤波器阻抗，为双分裂变压器低压绕组等效阻抗，为光伏逆变器输出电压；5）构建电站阻抗网络模型I·k=Y·l·U·n-Y·n·U·A,]]>其中，为支路电流矩阵，表征光伏电站内部各支路电流；为支路导纳矩阵，表征光伏电站内部线路阻抗；为节点电压矩阵，表征各发电单元并网点电压；表征光伏发电单元等效输入导纳矩阵；表征各光伏发电单元等效开路电压；6）将光伏电站高压输电线路部分用双向对称的线性无源二端网络表示，构建配网等值电路：U·PCCI·1=A·B·C·D··U·2I·2]]>其中，A·=D·=1+jYlZl2,]]>B·=Zl,]]>C·=jYl-Yl2Zl2;]]>其中，为光伏电站并网点电压，为整个光伏电站作为广义负荷的电流，为传输线送端电压，为线路送端电流。及为高压输电线路的等效阻抗及导纳；7）利用步骤6）的线性无源二端网络，构建谐波谐振串并联分析模型：U·PCC,hI·S,h=E·F·G·H··U·s,hI·PVS,h,]]>其中，E·=(Z·L2,h//Z·C,h)//(Z·l,h+Z·L1,h//Z·C,h//Z·S,h)Z·S,h,]]>F·=-G·=(Z·L2,h//Z·C,h)//(Z·l,h+Z·L1,h//Z·C,h//Z·S,h),]]>G·=1(1+Z·l,hZ·L2,h//Z·C,h)[1+Z·S,h(Z·L2,h//Z·C,h+Z·l,h)//Z·L1,h//Z·C,h],]]>其中，对应h次谐波的电网阻抗，及为输电线路对应h次谐波的阻抗，与分别为输电线路送端负荷与站内负荷等效h次谐波阻抗；8）通过对步骤7）中配网对谐波电压的放大系数为配网对谐波电流的放大系数绘图，分析配网与电站谐波的交互影响。