大型光伏電站并網(wǎng)頻率控制策略研究

【摘要】：隨著化石能源消耗的增多,世界各國正面臨著越來越嚴(yán)重的能源危機(jī),在工業(yè)生產(chǎn)過程中減少化石能源的消耗是解決能源危機(jī)的關(guān)鍵。以太陽能光伏發(fā)電為代表的可再生能源發(fā)電無需消耗化石能源,且對環(huán)境友好,漸漸受到世界各國的重視。近年來由于光伏產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,大規(guī)模集中式并網(wǎng)光伏電站大量出現(xiàn),其發(fā)電容量占電網(wǎng)總?cè)萘勘戎剌^大,并網(wǎng)時會對電網(wǎng)頻率產(chǎn)生較大影響。本文針對大型光伏電站并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,重點(diǎn)分析了大型光伏電站并網(wǎng)頻率波動情況,提出有功調(diào)頻控制策略,并設(shè)計了大型光伏電站并網(wǎng)模型。本文在分析光伏并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,建立了氣象條件變化下的移動云彩模型,模擬了陰影的移動導(dǎo)致光伏陣列有功出力持續(xù)波動的過程。分析了光伏陣列有功出力及頻率波動曲線,根據(jù)波動幅度的大小對波動情況進(jìn)行了分類,并針對大幅劇烈波動和小幅密集波動兩種波動情況分別提出相應(yīng)的有功調(diào)頻控制策略。針對光伏陣列有功出力的大幅劇烈波動,本文提出了頻率反饋有功調(diào)頻控制策略對傳統(tǒng)光伏功率點(diǎn)跟蹤控制算法進(jìn)行調(diào)整,為光伏陣列設(shè)置有功備用容量,控制功率點(diǎn)跟隨并網(wǎng)頻率的波動調(diào)節(jié)光伏輸出有功,達(dá)到平抑光伏陣列有功出力大幅波動的目的。針對光伏陣列有功出力的小幅密集波動,本文提出了儲能系統(tǒng)有功調(diào)頻控制策略,選擇超級電容器作為儲能元件并設(shè)計了儲能系統(tǒng)的拓?fù)潆娐?以直流母線功率波動曲線上兩個相鄰采樣點(diǎn)的功率差作為控制環(huán)節(jié)的輸入變量,通過控制超級電容器的充放電,平抑光伏陣列有功出力小幅密集波動。為驗(yàn)證所提控制策略的有效性,本文在MATLAB-Simulink仿真平臺搭建了并網(wǎng)光伏陣列和有功調(diào)頻控制策略模型,分別得到了移動陰影下光伏出力波動曲線以及有功調(diào)頻控制策略調(diào)節(jié)后的波動曲線。波動曲線對比效果表明本文提出的有功調(diào)頻控制策略能夠達(dá)到平抑光伏陣列有功出力波動的目的,滿足大型光伏電站并網(wǎng)時系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的要求。 【關(guān)鍵詞】：大型光伏電站 光伏并網(wǎng) 光伏調(diào)頻 頻率反饋 超級電容器
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題的研究背景及意義10-12
• 1.1.1 課題的研究背景10-11
• 1.1.2 課題的研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 局部陰影下光伏電站研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 并網(wǎng)光伏電站有功頻率控制研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 論文的主要思路及研究內(nèi)容14-16
• 1.3.1 論文研究思路14-15
• 1.3.2 論文主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 大型光伏電站建模與功率波動分析16-31
• 2.1 光伏電站功率波動研究概述16
• 2.2 光伏仿真建模16-24
• 2.2.1 光伏陣列模型16-19
• 2.2.2 氣象變化條件下的移動陰影模型19-21
• 2.2.3 光伏陣列直流升壓電路模型21-22
• 2.2.4 光伏陣列多峰曲線最大功率點(diǎn)跟蹤算法22-24
• 2.3 光伏陣列功率波動分析24-28
• 2.3.1 光伏陣列功率波動曲線24-27
• 2.3.2 光伏陣列功率波動分析27-28
• 2.4 光伏陣列功率波動平抑方法28-30
• 2.4.1 光伏功率反饋有功調(diào)頻控制策略設(shè)計28-29
• 2.4.2 光伏儲能系統(tǒng)有功調(diào)頻控制策略設(shè)計29-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 光伏頻率反饋有功調(diào)頻控制策略設(shè)計31-47
• 3.1 光伏陣列調(diào)頻研究概述31
• 3.2 光伏逆變器控制策略及頻率采集方法31-38
• 3.2.1 光伏并網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型32-35
• 3.2.2 光伏并網(wǎng)逆變器控制策略及頻率采集35-38
• 3.3 基于頻率反饋的功率點(diǎn)跟蹤控制策略38-40
• 3.3.1 控制策略設(shè)計思路38-39
• 3.3.2 控制策略設(shè)計步驟39-40
• 3.4 光伏頻率反饋有功調(diào)頻控制策略仿真40-46
• 3.4.1 控制策略建模40-41
• 3.4.2 控制策略效果分析41-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 光伏儲能系統(tǒng)有功調(diào)頻控制策略設(shè)計47-60
• 4.1 光伏儲能系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)研究概述47
• 4.2 光伏儲能元件的選擇47-52
• 4.2.1 儲能元件對比分析47-48
• 4.2.2 超級電容器的工作原理及充放電特性分析48-52
• 4.3 光伏儲能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制策略52-54
• 4.3.1 儲能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)52-53
• 4.3.2 儲能系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)控制策略53-54
• 4.4 光伏儲能系統(tǒng)控制策略仿真54-59
• 4.4.1 控制策略建模54-55
• 4.4.2 控制策略效果分析55-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 第5章 結(jié)論與展望60-62
• 5.1 研究工作總結(jié)與成果60
• 5.2 展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其他成果66-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作67-68
• 致謝68

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