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1.2.2 外环控制模型 从换流器及内环控制模型可看出,光伏并网换流器具备有功、无功的解耦控制能力。外环控制根据电网对光伏发电系统的要求去设定和实现换流器的有功类、无功类并网策略,目前分为两种:电流源和电压源并网模式,如图3、4所示。 1.2.3 其它控制保护功能的模型 在逆变器或DC/DC等换流装置基础上,实现优化并网性能的更多附加控制及保护功能,主要集 中于MPPT控制、低/高电压穿越保护、孤岛保护及电能质量治理等[6-8],需要根据实际光伏系统的控 制、保护策略,研究建立相应的数学模型[9-10],并分析其对电网稳定影响。 1.3 光伏发电系统的动态模型 采用方程组法首先建立光伏发电系统中各组成部分的状态方程,并将逆变器和MPPT控制环节的控制框图转换为状态方程,通过联立得到状态方 程组,即建立整个光伏发电系统的模型[11]。根据研究需要,也可选择其它建模方法[4],如等效二端口网络模型、简化等值电路模型、受控源模型等。 1.4 光伏发电系统的稳态模型 光伏发电系统可通过电压或电流控制模式的逆变器接入电网,在潮流计算中可分别处理为有功输出、并网节点电压恒定的PV节点或入网电流恒定的PI节点;功率因数为1的光伏阵列并网时一般都安装无功补偿装置,而电容器、SVC等大多补偿装置的无功输出都与节点电压幅值有关,因此宜等效为P-Q(V)节点[12];如果在潮流计算时需计及光伏发电系统的内部,可建立含光伏阵列、逆变桥、变压器和滤波器等准稳态模型的潮流方程[13]。 1.5 光伏发电系统模型的研发 基于上述建模原理,国内常用的电力系统仿真平台PSD-BPA以及PSASP中已经开发、集成了光伏电站的静态、动态模型,初步具备了大规模光伏并网分析的仿真手段[5];在一些商业化的电力系统分析软件如PSS/E、ETAP、PowerFactory/ DIgSILENT中,都拥有灵活的自定义模块功能,很多光伏电站建模研究都是基于这些软件开展的[14]。 1.6 下一步研究重点及建议 1)基于厂家提供的典型模型结构及参数等信息,通过实测及参数辨识技术,研究建立更符合实际物理特性的光伏模型,尤其是对电网动态特性影响较大的、但主要技术被封装的低/高电压穿越功能的实测及建模技术。 2)根据MPPT控制、逆变器附加控制和故障穿越、孤岛保护等策略、方案的共性和差异化特征,开展精细化建模研究。 3)综合考虑光伏阵列、换流器的组合方式、并网拓扑和控制系统,以及电站内部线路、变压器参数,研究大型光伏电站等值建模的理论、方法与模型。 4)除了暂态建模,还应研究包含中、长期等多时间尺度的全过程仿真模型,使光伏发电系统模型能够适应多场景下的并网分析。 5)研究大型光伏电站建模规范及验证流程,研究光伏模型的基本分类、典型结构、标准化建模方法及模型参数辨识。
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