一种基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统，属于光伏电站 功率控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着光伏发电规模化发展，光伏电站功率控制特性对电网的影响越加明显。提 尚光伏电站的功率控制性能是提尚光伏接入地区电压稳定和电网运彳丁经济性的有效途 径。目前，我国光伏电站在并网之前需要按照国家标准"GB/T19964光伏发电站接入电力 系统技术规定"以及有关行业对光伏发电站并网运行制定的相关标准或规定(如："Q_GDW 617-2011光伏电站接入电网技术规定")进行光伏发电站有功/无功功率控制能力检测。获 取功率控制特性主要有两类方法，一类是采用厂站级现场试验的方法获取光伏电站并网点 (PCC)的运行特性，试验前须向电网调度机构提供光伏部件及光伏发电站的参数等资料，需 要电网调度部门、光伏电站运营商、测试方协调进行，现场试验成本较高；另一类是通过分 析法获取其特性，不必对整个光伏电站进行试验，仅针对样本逆变器进行单元级测试，然后 根据光伏发电站所安装的样本光伏逆变器的性能推算整个光伏发电站的功率控制能力。由 于分析类方法不能充分反映光伏电站网架拓扑结构、无功补偿装置动态运行性能等因素对 光伏电站功率控制特性的影响，因此如何提高分析精度是该方法面临的主要问题，同时分 析法的灵活性往往受限于所使用的计算机软件工具所提供的功能。
[0003] 有鉴于此，本发明提供一种基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统，以 满足实际应用需要。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是：为了解决现有技术存在的问题，本发明提出一种基于混合仿真 的光伏电站功率控制特性获取系统，目的是在降低试验成本的前提下，提高光伏电站功率 控制特性获取结果的准确度和自动化程度，该系统采用分析类方法进行设计，具有实施灵 活，成本低，能更全面地反映光伏电站功率控制特性的优点。
[0005] 本发明所采用的技术方案是：一种基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系 统，包括光伏逆变器单元测试模块、数据分析模块、光伏电站模型模块、光伏电站仿真模块、 数据仓库模块、特性输出模块、数据通信模块和主控模块，其特征在于，光伏逆变器单元测 试模块和数据分析模块负责完成单元级功率控制特性分析；光伏电站模型模块和光伏电站 仿真模块负责完成厂站级功率输出特性分析；数据仓库模块和特性输出模块负责数据挖掘 与分析报告生成；主控模块包含AVC无功电压控制系统和AGC有功控制系统，负责功率控制 指令的下发；数据通信模块负责各模块间的通信。
[0006] 如上所述的基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统，其特征在于，光 伏逆变器单元测试模块依据国家标准"光伏发电系统模型及参数测试规程"设计，测试 大功率输出状态8 4、中间功率等级输出状态0. 0. 7 4、小功率输出状态 0. 1尸#M0. 3 4三类工况的功率控制特性，获得各类工况下的三相电压1^、叫。、11。3、三相 电流ia、ib、i。瞬时值波形数据，其中：/为光伏逆变器单元输出有功功率；d为光伏逆变器 单元峰值功率。
[0007] 如上所述的基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统，其特征在于，数据 分析模块对光伏逆变器单元测试模块的输出波形数据进行分析，首先将瞬时值波形通过均 方根有效值计算方法获得电压、电流有效值，然后通过矩阵变换公式1得到正序、负序、零 序分量，其中正序分量?;、反映本发明所述的功率控制特性； (公式1) .L：...
^ J- 式中
2分别为A、B、C三相的线电压；·、！!_、'. 分别为A、B、C三相的线电流1?、:(6.?.分别为线电压的正序分量、负序分量和零序分量； 為、A、A分别为线电流的正序分量、负序分量和零序分量。
[0008] 如上所述的基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统，其特征在于，光伏 电站模型模块主要包括光伏组件、汇流箱、光伏逆变器、单元变压器、光伏电站低压母线、升 压变压器、无功补偿装置、光伏电站高压母线、外部电网、光伏逆变器控制模块以及无功补 偿装置控制模块；一系列的光伏组件通过汇流箱进行直流汇集，然后经过光伏逆变器将直 流变换成交流，通过单元变压器进行电压抬升后汇集至光伏电站低压母线，一般为10kV，再 通过升压变压器再次进行电压抬升后接至光伏电站高压母线，一般为35kV，然后送入外部 电网。
[0009] 如上所述的基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统，其特征在于，每个 光伏逆变器都配有光伏逆变器控制模块，其控制反馈量取自光伏逆变器单元出口测点的电 气量；无功补偿装置配有无功补偿装置控制模块，其控制反馈量取自光伏电网PCC并网点 测点，即升压变压器高压侧出口测点的电气量；经过无功补偿装置控制模块的有功/无功 解親计算生成Ip_cmd、Iq_cmd指令，然后采用闭环反馈控制设备的有功、无功输出。
[0010] 如上所述的基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统，其特征在于，光伏 电站仿真模块（4)的原理是，由于本发明的模型用于光伏电站的功率控制特性分析，因此采 用正序模型，复序网络中仅以正序分量作为输入量，利用坐标变换矩阵公式2将正序分量 进行xy/dq坐标系变换，式中：逐为dq坐标系下的d轴与xy坐标系的X轴的夹角； (公式2) 然后采用公式（3)所示的隐式梯形积分法进行时域仿真；
(公式3) 式中：1^为1时刻状态量的值；为1肘刻状态量的导数值；时刻状态 量的值;肘刻状态量的导数值。
[0011] 如上所述的基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统，其特征在于，数据 仓库模块用于测试及仿真数据存储，存储载体为大存储量硬盘，存储容量需要大于2TB以 上。
[0012] 如上所述的基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统，其特征在于，特性 输出模块用于计算结果输出，输出内容为大功率输出状态8d、中间功率等级输出状 态0. 54彡0. 7 4、小功率输出状态0. 0. 3 4三类工况下的有功、无功控制特 性曲线信息，其中：/为光伏逆变器单元或光伏电站PCC并网点的输出有功功率，d为光伏 逆变器单元或光伏电站PCC并网点的峰值功率；输出格式为csv格式或rtf格式。
[0013] 如上所述的基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统，其特征在于，光伏 逆变器控制模块由有功功率控制模块、无功功率控制模块、故障穿越控制及保护模块、输出 电流计算模块以及电网接口构成，其中有功功率控制模块、无功功率控制模块采用国家标 准"GB/T光伏发电系统建模导则"推荐的逆变器机电暂态分析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电站功率控制特性获取系统，其特征在于，无功 补偿装置控制模块由测量延迟模块、综合放大模块、控制模块、控制模式切换模块、电网接 口模块构成；综合放大模块的输出作为控制模块的输入，控制模块的输出作为电网接口模 块的输入，控制模式切换模块与测量延迟模块的输出两者做差后作为综合放大模块的输 入；无功补偿装置控制模块具有定电压控制和定无功控制两种模式，通过ctrlflag进行切 换，当ctrlflag等于1时，切换到定无功控制模式，此时将无功补偿装置的无功出力作为 反馈量，依次通过测量延迟模型、综合放大模块以及控制模块产生控制指令B;当ctrlflag 等于0时，切换到定电压控制模式，此时将待控制母线的电压作为反馈量，依次通过测量延 迟模块、综合放大模块以及控制模块产生控制指令B;指令B经过电网接口模块计算生成注 入电流:：|:，然后以受控电流源的形式将电流注入到仿真系统，形成闭环控制模型。
[0015] 本发明的有益效果是：本发明专利提出的系统以大量现场实测数据为基础，建立 了一套较详细的光伏电站仿真模型，为光伏电站功率控制特性获取提供了新的技术手段。 由于是基于仿真的方法，所以方便进行模型参数遍历，对光伏电站各种运行工况(轻载运 行、重载运行、启动、停机等）进行全面扫描分析，得到的特性数据簇更加完整，可以为电网 调度部门、光伏电站运行方提供更全面的工程指导。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统的简图。
[0017] 图2是本发明基于混合仿真的光伏电站功率控制特性获取系统的架构图。
[0018] 图3是图2中的光伏电站模型模块3的原理图。
[0019] 图4是图2中的光伏电站仿真模块4的原理图