基于分区控制的光伏并网功率调节系统研究

论文摘要

常规光伏并网发电主要为电网提供有功电能,需要额外的无功补偿设备,对改善电网供电质量的作用有限。将集成有功输出、无功补偿和谐波抑制功能的并网功率调节控制融入光伏并网发电系统,对提高电网末端地区的供电质量、降低网损、节省补偿设备投资有重要作用。目前,光伏并网功率调节系统通常采用有功、无功解耦控制方案,该类方法概念明确,控制精度高,但对网络参数较为敏感,不能适应光伏发电系统并入低压配电网络的情况。针对传统有功、无功解耦控制的局限性,本文提出了一种基于分区控制策略的光伏并网功率调节控制方案：将光伏并网发电系统在P-Q平面上的运行区域划分为若干个分区,根据检测到的光伏阵列输出有功功率和并网点电压,输出相应的控制参量,使光伏发电系统的运行点落在相应的分区内。其中,每个分区代表一类性质相似的运行方式,分区划分越精细,控制精度就越高。由于并网功率模型不随电网参数而变,因此该分区控制方案能适应光伏发电并入各种电压等级网络的应用。本文还针对分区控制时光伏发电运行点易随并网点电压变化发生偏离的问题,提出了基于全微分思想的修正方法。此外,针对传统LC并网滤波器阻尼过小的缺陷,给出了含阻尼的LRC滤波器的设计方案以及阻尼电阻的选择原则。将采取分区控制策略的单相光伏发电系统接入一25节点低压配电网中,通过算例阐释了分区控制的具体过程,并分析了光伏发电系统并网后对配电网电压质量和潮流的影响。算例验证了所提分区控制策略的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外光伏发电发展概况
• 1.1.1 世界光伏发电产业的起源及发展概况
• 1.1.2 国内光伏发电的发展
• 1.1.3 我国光伏发电发展面临的问题
• 1.2 光伏并网发电的关键技术
• 1.2.1 电路拓扑
• 1.2.2 最大功率点跟踪控制
• 1.2.3 并网控制技术
• 1.2.4 孤岛检测技术
• 1.3 光伏电池的等值模型及I-V特性简介
• 1.3.1 光伏电池的等值模型
• 1.3.2 光伏电池的I-V特性
• 1.4 光伏并网功率调节系统
• 1.5 论文的主要工作
• 第2章 考虑阻尼的光伏并网滤波器设计
• 2.1 光伏并网发电滤波问题简介
• 2.1.1 光伏并网发电谐波分析
• 2.1.2 常规LC滤波器特性分析
• 2.2 LRC滤波器设计
• 2.2.1 设计原则
• 2.2.2 阻尼电阻的选择
• 2.3 LRC滤波器的改进方案及阻尼分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 光伏并网功率模型及运行区域分析
• 3.1 并网功率模型推导
• 3.1.1 两电源功率交换模型
• 3.1.2 单相光伏发电并网功率模型
• 3.2 单相光伏并网发电P-Q运行区域分析
• 3.2.1 逆变器移相角讨论
• 3.2.2 光伏并网发电系统的运行区域
• 3.3 耦合电感的选择及其对光伏发电运行区域的影响分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 分区控制策略
• 4.1 分区控制原理
• 4.1.1 分区控制含义
• 4.1.2 运行区域划分原则
• 4.2 并网点电压变化对分区运行点的影响及修正
• 4.2.1 并网点电压对运行点的影响
• 4.2.2 控制参量的修正
• 4.3 光伏发电分区控制过程
• 4.4 本章小结
• 第5章 算例分析
• 5.1 算例数据
• 5.2 算例分析
• 5.2.1 分区控制过程
• 5.2.2 光伏发电系统对配电网潮流和电压质量的影响
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 附录一 单相光伏并网发电系统参数
• 附录二 25节点配电网参数
• 附录三 分区控制运行表
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果
• 致谢