大型分布式電源模型化研究及其并網(wǎng)特性分析――(一)光伏電站專

1、 楊 德州，等 大型分布 式電源模 型化研 究及其 并網(wǎng)特性 分析 一 線 發(fā)生三 相短路 故 障時 ，逆變 器交 流輸 出母 線 電壓 降低 ，輸 出電流 增 大 。故 障清 除后 ，交 流母 線 電壓 迅速 恢復 穩(wěn)定 ，交流 電流 、 有功功 率和 無功 功率 在 短 暫小幅 波動 后恢 復穩(wěn) 定 。 一 廠 電壓 恒 定 ，分 布 式 電源 整體 輸 出視在 功率 增大 ，而 分 布式 電源本 身 提供 無功 電壓支 撐 能力有 限 ，無功 出力增 大 時相 位超 前 ， 等效 為分布 式 電源頻 率增 加 ， 進 而 引起 “ 交一 直 交 ”或 “ 直一 交 ”變 換 電路控 制

2、算 法 及 分 布 式 電源 內部 保 護 算 法 減 小 其 整 體 有 功 、無 功 出力 ；分布 式 電源 整 體 出力減 小后 ，系統(tǒng) 無 功缺 額進 一步 加大 ，分 布式 電源 需增 加更 大無功 出力 。因此 ，恒 電壓 運行 模式 會 引起 分 布式 電源并 網(wǎng) “ 性 電壓崩 潰 ”現(xiàn)象 。 國 內外 分布 式 電源 并 網(wǎng) 惡 事 故 ，多數(shù) 屬于 此種 “ 性 電壓崩 潰 ”造 成 。關于 惡 “ 惡性 電壓 崩潰 ”現(xiàn)象 將 在 大型 分布 式 電源 模型 化 研究 及其 并 網(wǎng)特 性 分析 （ ） 二 雙饋 風機 專題 中詳細 說 明 。 鑒 于分布 式 電源 低 電

3、壓 穿越 要 求與分 布 式 電源 本 身控 制算 法 問的矛 盾 ，而分 布式 電源 自身 控制算 法 可 以保證機 端 電壓 近似 恒定 ， 因此本 工程 光伏 電 站 采用 恒功 率 因數(shù)運 行模 式 。 公 網(wǎng)諧 波 電壓 圖 為敦 煌 光伏 電站諧 波 電流注 入 電 網(wǎng)后對 系統(tǒng) 電壓 的影 響特 性 曲線 ，敦 煌變 側 電壓接 近理 想 的正弦 波 ， 諧波 電壓 含有 率 為 。 （） 一 逆變器：交流電滴 口 蝗 逆 變器 ：無 功 功 圖 暫態(tài)特 性 曲線 光伏 電站在 其 出 口側 發(fā) 生三相 短路 故障 時 ，逆 變 器可 以在較 短 的故障 區(qū)間 內以低 于額 定

4、電壓 （ 約 ）工況運 行 ， 證光伏 電站整 體不 脫 網(wǎng)；逆 變 保 器輸 出電流 由于其控 制策 略 的鉗制 作用 ，相 比其額 定 電流增 加不 大 （ 。逆變 器整 體輸 出有 功 約 ） 功 率降低 （ ，符 合預 先設 定 的 電網(wǎng)故障 時 約 ） 光伏 電站 待機運 行狀 態(tài) 。雖然 光伏 逆變器 恒 功率 因 數(shù) 設置 ， 由于 實行有 功 、無功 解耦 控制 ，且 控制 回 路維 持交 流輸 出 電壓 恒定 ， 因此光 伏逆變 器輸 出無 功功 率仍會 瞬 時震 蕩 ，逆 變器輸 出電壓 并非 垂直下 降。 然 而 ，光伏 電站 由于 其分布 式 電源 的共性 ，并 不具

5、備水 電廠 、 電廠 的電磁暫 態(tài)和 機 電暫 態(tài)特 性 ， 火 不具 備調頻 、調 壓 能力 ，逆 變器 輸 出 電壓在 系 統(tǒng)發(fā) 生故 障后迅速 降低 ，不能提 供瞬 間無 功 電壓支 撐 ， 因此光 伏 電站必 須裝 設動 態(tài)無功 補償 設備 。對 于大 型風 電、光伏 電壓 基地 ，必 須有 相應 容量 的水 電廠 和 火 電廠配合 才 能保證 電力 系統(tǒng) 的安 全運行 。關于 水火 電與大 型分布 式 電源 的配合 問題 將在今 后 單獨 文 獻給 出 。 由以上 結果分 析可 知 ，敦 煌大 型光 伏示 范工 程 在 并 網(wǎng)發(fā) 生故 障 時能保持 穩(wěn)定 運行 ，滿足 國 網(wǎng)公 司

6、低 電壓 穿越運行 要 求 。 光伏 電站 運行 方式 目前 ，常見 的分 布式 電源 并 網(wǎng)系統(tǒng)有 恒 功率 因 數(shù)型和 恒 電壓型 兩種 運行 方式 ?？?慮到恒 電壓 運行 方式 電 網(wǎng)側 發(fā)生 故障 時 ，系統(tǒng)無 功 缺額增 大 ，分布 式 電源 機端 電壓 降低 ，需增 加無 功 出力 以維持 機端 一 敦煌 ： 電壓 曲線 （ ） 敦煌 ： 電壓含有率 （ ） 圖 敦煌變 母線 電壓 曲線及諧波分析 結 論 作 為大型 分布 式供 電系 統(tǒng) ，光伏 電源是 一個 典 型 的離散控 制系 統(tǒng) ，本文 就光 伏 電源 內部工 作原 理 及 大 型光 伏 電站 并 網(wǎng) 問題 做詳 細研

7、究 ，包括 光伏 系 統(tǒng) 的建 模 與分析 、 網(wǎng)特 性相關 問題 做 了詳 細研究 ， 并 該分析 同樣 適用 于其 他分 布式 電源 。為 電網(wǎng)的合理 調 度和 安全 經(jīng)濟 運行 提供 理論 依據(jù) ，對 今后 全 國大 型 光伏 電站 的建 設具 有一 定 的指導 意義 。 參 考文 獻 孔 娟 陽能光伏 發(fā)電系統(tǒng)的研 究（ 太 碩士學位論文） 青 島：青島大學， 雷元超 ，陳春 根，沈駿 ，等 光伏 電源 最大功率 點跟 蹤控制方法研究 電工電能新技術， ： ， （ ） 一 電 力 系統(tǒng) 保 護 與 控制 （ 上接 第 頁 參 考文 獻 ） ， ， （ ） ： 錢悅圖形處理器 編程模型的

8、應用研究 計 】 算 機 與 數(shù) 字 工程 ， ， （ ： ） 薛巍 ，舒繼武 ，等 電力系 統(tǒng)潮流并行算法 的研 究進 展 【 清 華 大 學 學報 ： 自然 科 學 版 ， ， （ ） 】 ： ， ， ， ， （ ： ） ： ， ， 何仰贊，溫增銀電力系統(tǒng)分析 武漢 ：華 中科技 大 學 出版 社 ， 收 稿 日期 ： ； 作者簡介 ： 修 回 日期 ： （ ） ： 吉興全 ，王成 山，等電力系統(tǒng)并行計算方法 比較研 究【 電網(wǎng)技術， ， ： 】 （ ） ， ， 夏俊峰 （ ，男，助理 工程 師，碩 士，研 究方向為 ） 電力系統(tǒng)檢測與控制 、 電力系統(tǒng)測控技術； ： ， ， （ ： ） 楊 李 帆 （ ，男，博士