[发明专利]光伏电站等效建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统仿真建模技术领域，特别是涉及一种光伏电站等效建模方法。

背景技术

随着光伏发电的快速发展，大规模光伏并网对电力系统的影响也日渐凸显。由于光伏发电具有随机性、间歇性的特点，大规模光伏电站并网会对电力系统的安全稳定运行带来新的挑战，所以建立可以准确反映光伏电站输出特性的仿真模型十分必要。在实际应用中，一个光伏电站中光伏发电单元数量众多且运行工况各异，如果对每个光伏发电单元进行详细建模将使得光伏电站模型规模十分庞大，也会带来诸如仿真时间长、占用内存大等问题。

目前对于大规模光伏电站等效建模方面的研究主要包括：1)光伏电站建模研究：对于光伏电站建模的研究多是基于理论层面，和实际测试数据的对比验证较少，所建模型的控制策略与实际光伏电站采取的控制策略可能会存在差异，以上差异造成了所建立模型的工程适用性较差。2)等效建模研究：可分为单机等值和多机等值两种思路。单机等值法是将整个光伏电站等值为一个等效光伏发电单元，等效发电单元的功率是所有发电单元功率的代数和。对于大型光伏电站，光伏发电单元之间运行工况可能会存在差异，单机等值法会存在难以兼顾发电单元之间运行状态差异的问题，会产生一定的等值误差。多机等值法是根据不同的分群原则，将光伏电站等值为几个等效光伏发电单元。相比于单机等值法，多机模型更能体现各发电单元运行状态的差异性，此方法关键是选择合理的分群策略。目前已有的研究多是基于考虑不同类型逆变器组成的光伏电站分群等值问题，难以反映同种类型逆变器组成的光伏电站在不同运行工况下输出特性存在差异，工程适用性较差。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术工程适用性较差的问题，提供一种光伏电站等效建模方法。

一种光伏电站等效建模方法，包括以下步骤：

建立单个并网光伏发电单元的并网仿真模型，其中，所述并网仿真模型包括设置故障恢复期间的有功功率恢复速率的暂态控制模块；

根据所述并网仿真模型对单个并网光伏发电单元进行故障仿真试验，获取不同电压跌落深度和持续时间下所述并网光伏发电单元在并网点的有功功率响应曲线，将不同电压跌落深度和持续时间下的有功功率响应曲线分别存储到相应的离线数据库中；其中，所述光伏电站并网点为光伏电站中各并网光伏发电单元的公共连接点；

根据光伏电站实时测量的电压跌落深度和持续时间，选择各个并网光伏发电单元匹配的离线数据库，根据各个并网光伏发电单元的出力从所述匹配的离线数据库中选择相应的有功功率响应曲线，当所述暂态控制模块启用时，根据有功功率响应相似性对选择的有功功率响应曲线进行聚类分群，得到多个发电机组群；

计算各个发电机组群的第一等值参数和对应的集电线路的第二等值参数，根据所述第一等值参数和第二等值参数建立光伏电站的等值模型。

上述光伏电站等效建模方法，在光伏电站的建模阶段考虑了实际光伏电站在故障恢复期间有功功率恢复速率的影响并将其在控制策略中体现，从而使所建立模型具有很好的工程适用性。基于有功功率响应曲线相似性提出的分群策略原理简单，物理含义明确，不需要复杂的计算，对于光伏电站的各种典型运行工况具有良好的适应性；并且有效解决了传统单机等值法等值精度较差，多机等值法分群策略复杂、计算量大的问题。

附图说明

图1为光伏电站等效建模方法流程图；

图2是考虑有功功率恢复速率限制时有功功率暂态恢复过程示意图；

图3是单个光伏发电单元暂态响应特性仿真模型示意图；

图4是未考虑有功功率恢复速率限制时单个光伏发电单元在不同光照强度下的并网点有功功率暂态响应曲线示意图；

图5是考虑有功功率恢复速率限制时单个光伏发电单元在不同光照强度下的并网点有功功率暂态响应曲线示意图；

图6是光伏电站详细模型示意图；

图7(a)是未考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为单机时并网点有功功率的等值效果对比图；

图7(b)是未考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为单机时并网点无功功率的等值效果对比图；

图8(a)是未考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为单机时并网点电压的等值效果对比图；

图8(b)是未考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为单机时并网点电流的等值效果对比图；

图9(a)是考虑有功功率恢复速率限制时光伏电站等效为两机以及单机时并网点有功功率的等值效果对比图；