大规模光伏发电系统的仿真方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种大规模光伏发电系统的仿真方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的持续发展和环境污染的不断加剧，可再生能源的开发和利用已经成为 大势所趋。依据国家的能源战略方针，发展太阳能光伏发电技术有效地解决能源短缺及降 低碳排放的问题。随着光伏发电渗透率的不断增加，光伏发电系统对传统电网的重要性不 断增强，影响电力系统全局安全稳定、经济调度以及调峰调频等多个方面。计算机仿真方法 是研究光伏发电系统特性的有力途径，对于大规模光伏接入对电力系统运行的影响研究具 有重要意义。
[0003] 然而，传统细节仿真模型基于实际物理模型搭建，详细考虑了光伏发电系统的所 有环节，包括三相逆变器的开关特性。这种传统细节仿真模型虽然在研究暂态响应时较为 准确，但仿真速度极慢，且随着光伏容量增大，难以得到稳定运行结果。因此，传统的仿真模 型并不适用于研究大规模光伏发电系统的仿真。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种大规模光伏发电系统的仿真方法，以解决现有技术中的一项或多 项缺失。
[0005] 本发明提供一种大规模光伏发电系统的仿真方法，包括:将一设定光照强度、一设 定环境温度及当前并网点有功功率输入至一直流电压计算模型，得到光伏发电系统的直流 侧电压;利用当前并网点三相交流电压、当前并网点三相交流电流及所述直流侧电压，根据 一逆变器调制信号产生模型，得到所述光伏发电系统的逆变器调制信号的调制比和相角； 利用所述直流侧电压、所述调制比及所述相角，根据一逆变器模型，得到逆变器输出三相交 流电压;根据所述逆变器输出三相交流电压及所述当前并网点三相交流电压，生成并网点 输出三相交流电流;获取并网点输出三相交流电压，并根据所述并网点输出三相交流电压 和所述并网点输出三相交流电流，计算得到并网点输出有功功率；用所述并网点输出三相 交流电压、所述并网点输出三相交流电流及所述并网点输出有功功率分别更新所述当前并 网点三相交流电压、所述当前并网点三相交流电流及所述当前并网点有功功率。
[0006] -个实施例中，将一设定光照强度、一设定环境温度及当前并网点有功功率输入 至一直流电压计算模型，得到光伏发电系统的直流侧电压之前，还包括:对所述当前并网点 三相交流电压、所述当前并网点三相交流电流及所述当前并网点有功功率进行初始化。
[0007] 一个实施例中，利用当前并网点三相交流电压、当前并网点三相交流电流及所述 直流侧电压，根据一逆变器调制信号产生模型，得到所述光伏发电系统的逆变器调制信号 的调制比和相角，包括:将所述当前并网点三相交流电压和所述当前并网点三相交流电流 转换到dq坐标系；利用转换后的所述当前并网点三相交流电压、转换后的所述当前并网点 三相交流电流及所述直流侧电压，根据所述逆变器调制信号产生模型，得到所述光伏发电 系统的逆变器调制信号的调制比和相角。
[0008] -个实施例中，所述逆变器调制信号产生模型为双闭环控制模型；利用转换后的 所述当前并网点三相交流电压、转换后的所述当前并网点三相交流电流及所述直流侧电 压，根据所述逆变器调制信号产生模型，得到所述光伏发电系统的逆变器调制信号的调制 比和相角，包括:根据一设定直流侧参考电压及所述直流侧电压，通过PI调节器计算得到内 环有功电流参考值;根据转换后的所述当前并网点三相交流电流的d轴分量和所述内环有 功电流参考值，通过PI调节器计算得到内环有功电压参考值;根据所述内环有功电压参考 值、一前馈补偿值q轴分量及转换后的所述当前并网点三相交流电压的d轴分量，计算得到 逆变器三相交流电压参考值在dq坐标系的d轴分量;根据转换后的所述当前并网点三相交 流电流的q轴分量和一设定并网点参考电流q轴分量，通过PI调节器，计算得到内环无功电 压参考值;根据所述内环无功电压参考值、一前馈补偿值d轴分量及转换后的所述当前并网 点三相交流电压的q轴分量，计算得到逆变器三相交流电压参考值在dq坐标系的q轴分量； 将所述逆变器三相交流电压参考值在dq坐标系的d轴分量和所述逆变器三相交流电压参考 值在dq坐标系的q轴分量转换到极坐标系，生成所述调制比和所述相角。
[0009] -个实施例中，利用所述直流侧电压、所述调制比及所述相角，根据一逆变器模 型，得到逆变器输出三相交流电压，包括:利用所述直流侧电压和所述调制比，根据所述逆 变器模型得到所述逆变器输出三相交流电压的有效值;根据所述相角和当前并网点电压的 角度，计算得到所述逆变器输出三相交流电压的角度;根据所述有效值和所述逆变器输出 三相交流电压的角度，生成所述逆变器输出三相交流电压。
[0010] 一个实施例中，根据所述逆变器输出三相交流电压及所述当前并网点三相交流电 压，生成并网点输出三相交流电流，包括:将所述逆变器输出三相交流电压及所述当前并网 点三相交流电压转换到dq坐标系;利用转换后的所述逆变器输出三相交流电压和转换后的 所述当前并网点三相交流电压，通过dq坐标系负载模型，计算得到dq坐标系的并网点输出 电流;将所述dq坐标系的并网点输出电流转换到三相交流坐标系，生成所述并网点输出三 相交流电流。
[0011] -个实施例中，还包括:将所述并网点输出三相交流电流输入至一受控电流源，以 输出所述并网点输出三相交流电压。
[0012] -个实施例中，所述直流电压计算模型为：
[0013]
其中，Ud。为直流侧电压变量，Cd。为设定直流侧电容，t为时间变 量，I光伏电池输出总电流变量，P?t为所述当前并网点有功功率。
[0014] -个实施例中，所述dq坐标系以并网点三相交流电压的矢量方向为基准。
[0015] 一个实施例中，所述逆变器模型为：
[0016] 匕:"=-，其中，匕为逆变器输出三相交流电压的有效值，k为比例系数，m为 所述调制比，Udc为所述直流侧电压。
[0017] 本发明的大规模光伏发电系统仿真方法，使用相量模型搭建光伏发电模型，能有 效解决大规模光伏发电系统仿真的快速性、准确性问题。该种仿真方式忽略开关器件的暂 态过程影响，只考虑光伏发电逆变器输出的基波成分，从能量、功率角度对光伏发电系统进 行简化，大大加快了仿真速度，减弱了系统对连接电感等参数的敏感性，为含大规模光伏发 电的复杂系统的暂态研究提供了基础。与此同时，该仿真方法能准确反映外界环境变量(光 照、环境温度)对光伏发电系统的影响，可以体现控制策略的作用，同时能对电网的电压及 频率扰动产生正确响应，适用于光伏发电并网系统的机电或机械时间尺度研究。
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0019] 图1是本发明一实施例的大规模光伏发电系统的结构示意图；
[0020]图2是本发明一实施例的大规模光伏发电系统的仿真方法的流程示意图；
[0021 ]图3是本发明一实施例中直流电压计算模型的结构示意图；
[0022] 图4是本发明一实施例的大规模光伏发电系统的仿真方法的流程示意图；
[0023] 图5是本发明一实施例中生成逆变器调制信号的方法的流程示意图；
[0024] 图6是本发明一实施例中利用逆变器调制信号产生模型生成逆变器调制信号的方 法的流程示意图；
[0025] 图7是本发明一实施例中逆变器调制信号产生模型的实现过程示意图；
[0026]图8是本发明一实施例中通过逆变器模型生成逆变器输出三相交流电压的方法的 流程示意图；
[0027] 图9是本发明一实施例中生成并网点输出三相交流电流的方法的流程示意图；
[0028] 图10是本发明一实施例中的电源接口的结构示意图；
[0029] 图11是本发明一实施例中生成并网点输出三相交流电压方法的流程示意图；
[0030]图12是本发明一实施例