基于ADPSS的高渗透率分布式光伏接入配电网技术研究

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光伏发电作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源受到人们越来越多的关注。随着光伏发电产业的发展,分布式光伏对电网的渗透率越来越高。因光伏发电受环境影响大,输出功率不稳定,从而会对电网与负荷的正常运行产生不利影响。储能系统具有削峰填谷的作用,能够平抑分布式光伏输出功率。所以将分布式光伏与储能电池配合使用,对维持系统稳定具有重要意义。对于分布式光伏与储能系统,变流器的控制系统是保障系统稳定运行的关键。在此背景下,本文对分布式光伏储能发电系统并离网运行模式下变流器控制策略做了重点研究。本文主要做出了以下工作:首先搭建分布式光伏储能发电系统拓扑结构,分析了光伏电池与锂电池特性,对分布式光伏-锂电池发电系统所涉及的锂电池容量、Boost电路、双向DC/DC电路以及LCL滤波器等参数做出了设计。并对Boost电路采用的MPPT控制与双向DC/DC变换器采用的恒压控制进行了描述。其次,根据光伏电池输出功率与锂电池荷电状态(SOC),确定了并网运行时能量管理策略。对并网运行模式下,变流器采用的传统PQ控制进行了介绍,分析了传统PQ控制策略的缺陷与传统PQ控制中比例积分(PI)控制器的不足。并根据传统PQ控制与PI控制器的缺点,基于准比例谐振(PR)控制器对传统PQ控制做出改进。采用准PR控制器替代传统PQ控制电流环中的PI控制器,无需引入解耦分量,不再使用锁相环,简化了控制策略,消除了入网电流与电网电压的稳态误差,在两相静止坐标系(αβ坐标系)下实现对入网功率的直接控制。再利用根轨迹簇对准PR控制器例系数、谐振系数进行参数整定,设计出准PR控制器最优参数。然后,离网运行模式下,对分布式光储系统采用相应能量管理策略。对离网运行下的传统V/f控制策略进行描述,分析了传统V/f控制策略的不足。采用准PR控制器替代了传统V/f控制策略中的PI控制器,采用电网电压作为V/f控制电压参考值。控制系统无需再使用锁相环,亦无需引入电流内环解耦分量,简化系统结构。当系统运行模式切换时,能够实现离网转至并网或并网转至离网的平滑切换。最后,在电力系统全数字仿真装置(Advanced Digital Power System Simulator,ADPSS)平台上,搭建本文所设计分布式光伏-锂电池发电系统仿真模型。对本文分布式光伏-锂电池发电系统在并、离网模式下变流器控制策略的有效性进行验证,并进一步验证并/离网运行模式的平滑切换。
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