提升电力系统稳定的光伏电站功率控制策略研究

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随着新能源工业步入战略发展期,可再生能源发电在电力系统中所占的比重越来越大,因此为新能源制定合适的并网控制策略显得格外重要。电力系统运行过程中在受到外界或系统内部扰动的影响时,电网频率、电压以及发电机功角会发生振荡。在很多场景下,仅仅依靠系统自身的阻尼无法很好的抑制振荡,这时就需要借助外部附加额外阻尼措施进行控制。本文以光伏电站和单机系统为主要的研究对象,在引入扰动的情况下,对光伏电站并网参与调节系统稳定性进行研究。本文的具体内容如下:(1)介绍了光伏电站功率控制研究相关技术与理论,为后续章节电站并网功率控制研究做好铺垫。首先,介绍了光伏电站系统,给出了并网逆变器数学模型和本文电站仿真相关参数。然后,对光伏电站并网控制策略进行了分析。接着,分析了逆变器调压原理。最后,推导了功角特性方程,分析了发电机功角振荡调节的原理。(2)针对光伏电站参与无功电压控制的仿真研究,采用一种自适应下垂控制方法,该控制策略的下垂表达式基于三角函数设计。与传统下垂控制策略分别在三种不同扰动作用下,进行了Simulink仿真对比。仿真结果表明,对于相同的扰动状况,自适应下垂与传统下垂相比具有更好的电压波动抑制效果,电压偏差更小,曲线也更加的平滑。并且由于下垂系数的动态变化,更不容易发生电压调节过度的现象。(3)提出一种基于就地频率信号控制的光伏电站抑制发电机功角振荡的控制策略。该策略以光伏电站本地交流母线的频率作为控制输入信号,并在控制中添加了阻尼控制器,对附近发电机的功角振荡进行抑制。在Simulink中的仿真结果表明该控制策略的有效性,其对功角振荡的抑制效果与传统下垂控制策略相比有较大提升。在此基础上,文章还根据光伏电站不同接入位置,对发电机功角振荡抑制的效果进行了研究,仿真结果表明光伏电站与附近发电机的电气距离越近效果越好。
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