一種基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，屬于光伏電站 功率控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著光伏發(fā)電規(guī)模化發(fā)展，光伏電站功率控制特性對電網(wǎng)的影響越加明顯。提 尚光伏電站的功率控制性能是提尚光伏接入地區(qū)電壓穩(wěn)定和電網(wǎng)運彳丁經(jīng)濟性的有效途 徑。目前，我國光伏電站在并網(wǎng)之前需要按照國家標(biāo)準(zhǔn)"GB/T19964光伏發(fā)電站接入電力 系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定"以及有關(guān)行業(yè)對光伏發(fā)電站并網(wǎng)運行制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)定(如："Q_GDW 617-2011光伏電站接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定")進行光伏發(fā)電站有功/無功功率控制能力檢測。獲 取功率控制特性主要有兩類方法，一類是采用廠站級現(xiàn)場試驗的方法獲取光伏電站并網(wǎng)點 (PCC)的運行特性，試驗前須向電網(wǎng)調(diào)度機構(gòu)提供光伏部件及光伏發(fā)電站的參數(shù)等資料，需 要電網(wǎng)調(diào)度部門、光伏電站運營商、測試方協(xié)調(diào)進行，現(xiàn)場試驗成本較高；另一類是通過分 析法獲取其特性，不必對整個光伏電站進行試驗，僅針對樣本逆變器進行單元級測試，然后 根據(jù)光伏發(fā)電站所安裝的樣本光伏逆變器的性能推算整個光伏發(fā)電站的功率控制能力。由 于分析類方法不能充分反映光伏電站網(wǎng)架拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、無功補償裝置動態(tài)運行性能等因素對 光伏電站功率控制特性的影響，因此如何提高分析精度是該方法面臨的主要問題，同時分 析法的靈活性往往受限于所使用的計算機軟件工具所提供的功能。
[0003] 有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，以 滿足實際應(yīng)用需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是：為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提出一種基于混合仿真 的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，目的是在降低試驗成本的前提下，提高光伏電站功率 控制特性獲取結(jié)果的準(zhǔn)確度和自動化程度，該系統(tǒng)采用分析類方法進行設(shè)計，具有實施靈 活，成本低，能更全面地反映光伏電站功率控制特性的優(yōu)點。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系 統(tǒng)，包括光伏逆變器單元測試模塊、數(shù)據(jù)分析模塊、光伏電站模型模塊、光伏電站仿真模塊、 數(shù)據(jù)倉庫模塊、特性輸出模塊、數(shù)據(jù)通信模塊和主控模塊，其特征在于，光伏逆變器單元測 試模塊和數(shù)據(jù)分析模塊負(fù)責(zé)完成單元級功率控制特性分析；光伏電站模型模塊和光伏電站 仿真模塊負(fù)責(zé)完成廠站級功率輸出特性分析；數(shù)據(jù)倉庫模塊和特性輸出模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)挖掘 與分析報告生成；主控模塊包含AVC無功電壓控制系統(tǒng)和AGC有功控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)功率控制 指令的下發(fā)；數(shù)據(jù)通信模塊負(fù)責(zé)各模塊間的通信。
[0006] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，光 伏逆變器單元測試模塊依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)"光伏發(fā)電系統(tǒng)模型及參數(shù)測試規(guī)程"設(shè)計，測試 大功率輸出狀態(tài)8 4、中間功率等級輸出狀態(tài)0. 0. 7 4、小功率輸出狀態(tài) 0. 1尸#M0. 3 4三類工況的功率控制特性，獲得各類工況下的三相電壓1^、叫。、11。3、三相 電流ia、ib、i。瞬時值波形數(shù)據(jù)，其中：/為光伏逆變器單元輸出有功功率；d為光伏逆變器 單元峰值功率。
[0007] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù) 分析模塊對光伏逆變器單元測試模塊的輸出波形數(shù)據(jù)進行分析，首先將瞬時值波形通過均 方根有效值計算方法獲得電壓、電流有效值，然后通過矩陣變換公式1得到正序、負(fù)序、零 序分量，其中正序分量?;、反映本發(fā)明所述的功率控制特性； (公式1) .L：...
^ J- 式中
2分別為A、B、C三相的線電壓；·、！!_、'. 分別為A、B、C三相的線電流1?、:(6.?.分別為線電壓的正序分量、負(fù)序分量和零序分量； 為、A、A分別為線電流的正序分量、負(fù)序分量和零序分量。
[0008] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，光伏 電站模型模塊主要包括光伏組件、匯流箱、光伏逆變器、單元變壓器、光伏電站低壓母線、升 壓變壓器、無功補償裝置、光伏電站高壓母線、外部電網(wǎng)、光伏逆變器控制模塊以及無功補 償裝置控制模塊；一系列的光伏組件通過匯流箱進行直流匯集，然后經(jīng)過光伏逆變器將直 流變換成交流，通過單元變壓器進行電壓抬升后匯集至光伏電站低壓母線，一般為10kV，再 通過升壓變壓器再次進行電壓抬升后接至光伏電站高壓母線，一般為35kV，然后送入外部 電網(wǎng)。
[0009] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，每個 光伏逆變器都配有光伏逆變器控制模塊，其控制反饋量取自光伏逆變器單元出口測點的電 氣量；無功補償裝置配有無功補償裝置控制模塊，其控制反饋量取自光伏電網(wǎng)PCC并網(wǎng)點 測點，即升壓變壓器高壓側(cè)出口測點的電氣量；經(jīng)過無功補償裝置控制模塊的有功/無功 解親計算生成Ip_cmd、Iq_cmd指令，然后采用閉環(huán)反饋控制設(shè)備的有功、無功輸出。
[0010] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，光伏 電站仿真模塊（4)的原理是，由于本發(fā)明的模型用于光伏電站的功率控制特性分析，因此采 用正序模型，復(fù)序網(wǎng)絡(luò)中僅以正序分量作為輸入量，利用坐標(biāo)變換矩陣公式2將正序分量 進行xy/dq坐標(biāo)系變換，式中：逐為dq坐標(biāo)系下的d軸與xy坐標(biāo)系的X軸的夾角； (公式2) 然后采用公式（3)所示的隱式梯形積分法進行時域仿真；
(公式3) 式中：1^為1時刻狀態(tài)量的值；為1肘刻狀態(tài)量的導(dǎo)數(shù)值；時刻狀態(tài) 量的值;肘刻狀態(tài)量的導(dǎo)數(shù)值。
[0011] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，數(shù)據(jù) 倉庫模塊用于測試及仿真數(shù)據(jù)存儲，存儲載體為大存儲量硬盤，存儲容量需要大于2TB以 上。
[0012] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，特性 輸出模塊用于計算結(jié)果輸出，輸出內(nèi)容為大功率輸出狀態(tài)8d、中間功率等級輸出狀 態(tài)0. 54彡0. 7 4、小功率輸出狀態(tài)0. 0. 3 4三類工況下的有功、無功控制特 性曲線信息，其中：/為光伏逆變器單元或光伏電站PCC并網(wǎng)點的輸出有功功率，d為光伏 逆變器單元或光伏電站PCC并網(wǎng)點的峰值功率；輸出格式為csv格式或rtf格式。
[0013] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，光伏 逆變器控制模塊由有功功率控制模塊、無功功率控制模塊、故障穿越控制及保護模塊、輸出 電流計算模塊以及電網(wǎng)接口構(gòu)成，其中有功功率控制模塊、無功功率控制模塊采用國家標(biāo) 準(zhǔn)"GB/T光伏發(fā)電系統(tǒng)建模導(dǎo)則"推薦的逆變器機電暫態(tài)分析III型模型功率控制部分。
[0014] 如上所述的基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)，其特征在于，無功 補償裝置控制模塊由測量延遲模塊、綜合放大模塊、控制模塊、控制模式切換模塊、電網(wǎng)接 口模塊構(gòu)成；綜合放大模塊的輸出作為控制模塊的輸入，控制模塊的輸出作為電網(wǎng)接口模 塊的輸入，控制模式切換模塊與測量延遲模塊的輸出兩者做差后作為綜合放大模塊的輸 入；無功補償裝置控制模塊具有定電壓控制和定無功控制兩種模式，通過ctrlflag進行切 換，當(dāng)ctrlflag等于1時，切換到定無功控制模式，此時將無功補償裝置的無功出力作為 反饋量，依次通過測量延遲模型、綜合放大模塊以及控制模塊產(chǎn)生控制指令B;當(dāng)ctrlflag 等于0時，切換到定電壓控制模式，此時將待控制母線的電壓作為反饋量，依次通過測量延 遲模塊、綜合放大模塊以及控制模塊產(chǎn)生控制指令B;指令B經(jīng)過電網(wǎng)接口模塊計算生成注 入電流:：|:，然后以受控電流源的形式將電流注入到仿真系統(tǒng)，形成閉環(huán)控制模型。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明專利提出的系統(tǒng)以大量現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立 了一套較詳細的光伏電站仿真模型，為光伏電站功率控制特性獲取提供了新的技術(shù)手段。 由于是基于仿真的方法，所以方便進行模型參數(shù)遍歷，對光伏電站各種運行工況(輕載運 行、重載運行、啟動、停機等）進行全面掃描分析，得到的特性數(shù)據(jù)簇更加完整，可以為電網(wǎng) 調(diào)度部門、光伏電站運行方提供更全面的工程指導(dǎo)。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)的簡圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明基于混合仿真的光伏電站功率控制特性獲取系統(tǒng)的架構(gòu)圖。
[0018] 圖3是圖2中的光伏電站模型模塊3的原理圖。
[0019] 圖4是圖2中的光伏電站仿真模塊4的原理圖