基于PVPT控制的小型光伏微电网混合控制研究

针对小型光伏微电网系统由于受投资成本限制造成的经济性差、能源利用手段单一以及监控系统功能不完整的问题,设计了一种基于光电光热一体化(Photovoltaic-photothermal, PVPT或PV/T)技术的简单改进方案。并在此基础上探讨了基于前端组件温度-功率关系的混合控制方法的可行性。利用PVPT原理的优点综合提升小型光伏微电网系统的整体经济效益。实验结果表明,改进方案能有效地增加系统的发电效率,丰富用户的光能利用手段。而以此改进方案为基础的混合温度功率控制方法调控过程平滑,调控区间较小,可作为小型光伏微电网系统的后备控制和功率微调控制。由于该改进方法成本较低、结构简单,满足小型光伏微电网系统运营特点的要求,具有一定的应用潜力。     

分布式电源并网后的自适应负载反孤岛方法

大量分布式光伏电源并网后,孤岛问题愈加突出。先分析了现有的一些反孤岛方案,并分析了其优缺点。随后,提出了采用自适应负载反孤岛的方案,即利用负载的自动投切,改变整体负载的特性,使得被动式反孤岛无死区。并采用PSCAD对该方案进行了仿真,验证了该方案的实用性。为尽量减少分布式光伏电源并网的投资,该方案依托于新一代的分布式光伏并网接口及反孤岛装置实现。随后介绍了反孤岛系统的整体构架及功能配置。该系统能解决大量分布式光伏电源发生孤岛运行后的快速离网问题,为分布式光伏电源的大面积并网打下坚实基础。     

高压绝缘子参数监测系统光伏发电电源的设计

高压绝缘子参数监测系统主要实现对高压绝缘子状态的在线监测,其供电电源是关键问题之一,要求电源长期免维护﹑高可靠性与稳定性。文中采用由蓄电池与超级电容器混合储能的光伏发电电源,根据负载及储能系统的特点提出了能量管理策略,光伏发电电源采用单向DC/DC单向变换器进行最大功率控制,超级电容与蓄电池采用双向DC/DC变换器与系统进行能量的双向交换。结果表明,该控制策略能在光伏电池输出功率波动的情况下,直流母线电压保持稳定,且能有效减少蓄电池的充放电循环次数,优化充放电性能,延长使用寿命,最大程度地保证光伏发电电源向系统不间断供电。     

风光互补独立供电系统设计及分析

通过构建一个风光互补供电系统,在满足系统基本性能指标的情况下,以系统投资、运行、可靠性等综合成本最小为目标函数进行寻优.在计算过程中充分考虑了风速和光伏的具体模型.通过寻优结果进行对比分析,说明因为光伏电池-风能混合供电系统结合了风机和光伏电池2种不同的电源,相比于独立光伏供电系统或者独立风力供电系统,能更好地适应环境变化的要求,相比较于单一电源能较好地提高供电的可靠性.     

光伏电源接入的配电网短路电流分析及电流保护整定方案

根据光伏电源的输出特性,分析了光伏电源接入后,配电网不同位置发生故障时,流过配电网各保护的短路电流受光伏电源输出功率影响的变化规律。发现光伏电源输出功率小于其额定功率时,配电网短路电流水平可能大于光伏电源输出额定功率时的短路电流水平。因此根据光伏电源输出额定功率时的配电网短路电流水平对配电网电流保护进行整定,可能导致电流速断及限时电流速断保护发生误动作。针对这一问题,提出了适应于光伏电源接入的配电网中电流保护的改进整定方案。仿真算例验证了该方案的有效性。     

计及柔性负荷的高比例风光渗透下配电网孤岛划分策略

分布式电源的渗透率逐步提高,为配电网的供电恢复带来了新的方案,利用分布式电源进行孤岛划分可以在停电故障后迅速恢复供电以减小损失。然而在故障后孤岛划分时分布式电源的出力通常采用预测数据,由于风电和光伏等间歇电源的出力具有不确定性,为了确保能稳定、可靠的供电,因此有必要考虑风电和光伏作电源时的备用需求。首先建立考虑风电和光伏不确定性的预测误差模型,采用机会约束规划处理模型中的随机变量并得到各孤岛的备用需求。在孤岛划分阶段,首先得到最大供电范围,通过粒子群遗传混合算法充分发挥柔性负荷的调控能力,使得得到的孤岛结果最优。最后,以修改后的IEEE33节点配电系统为例,对所提出的模型和方法进行了验证。     

考虑光伏电源接入的配电网继电保护方案探析

为进一步探究如何提升光伏电源接入配电网的稳定性,主要以光伏电源上游、下游和相邻馈线常见的典型 故障问题为研究对象,分别提出了针对性的继电保护方案,对方案效果进行仿真分析的结果显示该考虑光伏电源接入 的配电网继电保护方案具有较优性能和潜在应用价值.     

光伏并网发电对保护及重合闸的影响与对策

分析了光伏发电对保护、重合闸的影响.为了防止光伏电源提供的反向电流引起的拒动、误动,给出了保护整定电流应满足的条件.在传统保护配置的基础上提出了2种含光伏发电并网的馈线保护新方案:方案1根据光伏电源接入位置的不同,配置方向纵联保护并引入反时限过电流保护形式,电源输出功率变化时故障也能被可靠切除;方案2在方向电流保护的基础上,将光伏发电上游每条馈线保护的Ⅰ段与其下一级馈线保护的Ⅰ段构成通信单元,依据新整定原则及2级保护动作结果进行综合判断,将故障快速地隔离在最小范围内.通过一个10 kV配电系统,验证了保护方案的有效性.     

一种分布式光伏选线定容的二阶锥规划方法

在满足大容量分布式电源多馈线接入并被全部吸纳的前提下,协调好各接入点位置与用户需求之间的关系对于智能电网规划是十分必要的。协同考虑分布式光伏的规划设计要求以及含分布式电源的配电网重构方法,提出一种分布式光伏选线定容的新方法。在分布式光伏总容量确定而接入馈线、各馈线接入位置及容量不确定的情况下,构建基于Distflow潮流方程约束的规划模型,并采用二阶锥松弛技术转化为可解的混合整数二阶锥规划模型,以优化得到分布式光伏接入的最优规划方案以及该接入方案下配网的最优重构结果。通过多个算例进行分析比较,验证所提方法的正确性和有效性。     

基于RTDS的光伏接入配电网故障特征研究

随着光伏在配电网渗透率的不断提高,光伏电源故障特征的研究对于配电网的保护控制尤为重要。通过建立光伏并网系统的暂态模型,研究了分布式光伏电源的暂态特性并给出了其电磁暂态全电流方程。利用实际光伏并网控制器,搭建了基于RTDS仿真平台的实时混合仿真系统,通过该系统验证了具有低电压穿越能力的单极式光伏在不同故障情况下的暂态全过程,分析了不对称故障下分布式光伏电源低电压穿越期间的谐波特性。通过理论分析和实验验证全面阐述了光伏电源的故障特征,为光伏接入配电网的故障电流计算及保护整定提供了参考依据。     

分布式光伏电源接入配网的保护应用研究

针对分布式光伏电源对配网保护的影响及接入保护的配置问题,研究了分布式光伏电源接入配网后,配网故障量的变化情况,并结合工程实例进行了仿真分析。研究表明,分布式光伏电源接入配网后,将对外提供一定的故障电流,配网原有保护灵敏度将发生变化,需要依据仿真结果调整保护定值。根据光伏电源是否具备低压穿越能力,提出了两种分布式光伏电源接入保护的配置方案。指出小容量光伏电源可不具备低压穿越能力,配网原有保护可以满足接入要求;大容量光伏电源应具备低压穿越能力,形成的联络线宜配置光差保护。     

计及电压波动约束的光伏电源最大可接入容量分析

分布式光伏电源无约束接入将会造成配电网潮流变化,引起电压偏差、电压波动等问题,如何合理地确定与提高光伏电源并网容量成为调度人员关注的焦点。在充分考虑静态安全指标约束与电压波动指标约束前提下,考虑光伏电源不同功率因数运行工况,建立了分布式光伏电源最大可接入容量的优化模型。基于IEEE标准节点算例,分析了分布式光伏电源的可接入容量范围,并有效计算各节点最优可接入容量值,为小规模电网中分布式光伏电源的接入规划提供合理的决策方案。     

西藏措勤智能微电网工程建成投运

2014年l1月11日,由中国电科院负责总体技术方案和关键技术研究、国家电网公司对口援建的西藏措勤县微电网示范工程建成投运。该工程集合水电、光伏发电、风电、混合储能（锂电及铅酸）、柴油发电5种电源并联运行,是国内目前集成电源种类最多、技术最为复杂的智能微电网。     

含分布式光伏电源的配电网电压越限解决方案

分析了分布式光伏电源接入配电网引起电压越限的机理。针对配电网线路阻抗比R/X较大的特点,提出光伏电源有功/无功综合控制方案,即在配电网有电压越限风险时,光伏电源实时设定其注入配电网的有功功率限值,多余的光伏电能依靠储能设备暂时存储起来,从根本上防止电压越限,同时利用逆变器剩余容量吸收感性无功功率,以进一步降低配电网电压,避免不必要的有功削减。对所述方案进行了理论分析与仿真验证。     

分布式光伏电源对配电网电压波动的影响研究

分布式光伏电源接入配电网后导致电压波动加剧等问题,限制了光伏发电的快速发展。文章从理论角度分析得到光伏功率波动水平以及光伏电源接入点短路容量大小是影响配电网电压波动大小的主要因素;考虑到未来光伏容量不断增加,光伏功率波动水平必将不断提高,因此增大接入点短路容量是降低电压波动实现大量分布式光伏电源接入配电网最为可行的方法,而配电网采用环网结构能增大接入点短路容量;最后在PSCAD/EMTDC中搭建了完整的光伏电源系统以及IEEE13节点模型,仿真验证了配电网采用环网结构增大短路容量能有效削弱光伏电源对配电网电压波动的影响,为分布式光伏的良好发展奠定基础。     

光伏发电系统利用直流-异步电机并网控制方法的研究

针对光伏并网逆变器存在成本高、故障率高、谐波含量大及控制复杂等问题,提出了一种实用的光伏发电系统利用直流-异步电机并网的方案。该光伏并网系统中直流电机和笼型异步电机同轴旋转,实现直流电能和交流电能之间的转换。由光伏电源为直流电机供电,直流电机拖动异步电机完成电机的起动过程;当电机转速接近同步速时并网开关合闸,实现光伏发电系统的并网运行。光伏系统并网后,通过调节直流电机的端电压实现对异步电机输出有功功率的控制,保证直流母线电压的稳定。在MATLAB/Simulink环境下对光伏电源利用直流-异步电机并网系统进行仿真,仿真结果验证了该方案的正确性和可行性。     

增强序分量选相元件适应性的光伏并网逆变器序阻抗角重构方案

光伏电源的拓扑结构和控制方法与同步发电机有着显著差异,故其故障特性相较同步发电机产生了实质性的改变,恶化了传统序分量选相元件的动作性能。推导了将抑制负序电流作为控制目标时光伏电源的序阻抗表达式,详细分析了序分量选相元件受光伏电源影响的机理。提出了一种新型光伏电源控制方案,通过重构光伏并网逆变器的序阻抗角来模拟同步发电机的故障特性,从而辅助序分量选相元件正确判断故障类别。基于PSCAD/EMTDC平台的仿真结果验证了所提控制方案的有效性和可靠性。     

并网光伏电源输出有功功率优化

光伏发电输出功率不稳定,无法直接并网使用,需要增加旋转备用容量。为此,将混合储能系统加入并网光伏发电系统中,提出了配备混合储能装置的并网光伏电站结构,把混合储能系统及其充放电控制器看作是光伏系统的"直流电子负载",研究其工作特性。针对光伏发电存在的问题,分析了进行功率平滑的必要性,重点分析了利用混合储能进行功率平滑的原理及策略。通过编程计算,说明了在平滑前后光伏电源出力的变化以及混合储能系统的功率吞吐情况,验证了所提方法的有效性。     

光伏发电在微电网中接入及动态特性研究

在光伏发电动态模型的基础上,针对光伏发电输出功率的波动性,研究了微电网中的光伏电源的接入问题;提出了采用光伏电源的平均输出功率计算储能设备容量的优化配置方法,以实现微电网中光伏微电源的即插即用;分析了光伏逆变器输出的谐波电流畸变率随光照强度变化波动的情况;利用PSCAD/EMTDC软件进行仿真验证,结果表明该方法能有效平抑光伏发电功率的波动,同时能减小微电网从并网到孤岛过渡过程的频率波动。     

光伏电源多接入点对配电网电压分布的影响

为明确光伏电源并网对配电网电压的影响,并给出合理的分布式光伏并网规划方案,利用仿真软件Matlab/Simulink建立光伏电源的发电受环境温度、光照强度等因素影响的模型,其输出功率具有不确定性,会导致光伏电源接入点的电压波动,幅度比较大。建立100 kWp光伏电源装置作为算例并入电网中,结合IEEE33节点配电系统进行仿真计算,分析光伏电源单点、多点接入容量的变化对配电网电压分布影响规律。该仿真分析结果可为配电网分布式光伏项目的规划建设提供科学的参考依据。