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1、模式：集群开发，集中接入。大规模光伏电站群的接入时，其运行特性不可避免地会对传统电网的调峰、调频、调压 等多方面产生影响。主要讨论的问题就是如何通过建模和仿真来体现这一影响。1. 国内外研究综述目前光伏发电装机容量在各国都在逐步提高。现有多国对光伏发电等分布式发电供能技 术展开研究，但涉及其并网对大电网的影响，以及并网运行后对大电网调峰、调频、调压等 诸多领域的研究大多刚刚起步。大规模光伏发电接入电网时，其所发电能被直接输送到大电网，由大电网统一调配向用 户供电，与大电网之间的电力交换是单向的。光伏发电电源接入配电网后，会带来各种扰动， 影响系统电能质量，主要体现在电压闪烁和谐波、电压脉冲、浪
2、涌、电压跌落、频率偏移、 瞬时供电中断等动态电能质量问题。目前，主要通过减少分布式电源启动次数，通过逆变器 将光伏发电电源接入配电网，降低光伏电源输出功率变化对电压的影响。对于谐波问题，可 以在谐波电压水平较高的母线上安装特殊滤波器。文献1针对大规模光伏发电接入电力系统这一内容，在建模方面，基于并网光伏发电 系统的主要环节，建立了等值电路，并进一步提出了光伏阵列的功率模型、并网汇集点的注 入功率模型和逆变器的功率平衡模型，对于分析研究并网光伏发电系统的运行方式及其向大 电网传输功率的大小具有重要作用；文献2是从电网分析计算的角度研究了光伏发电系统 并网；文献3建立了包含光伏阵列、具有最大功率跟
3、踪功能的逆变器、变压器及控制系统 的并网光伏电站整体模型，提出了并网光伏电站等值简化电路、光伏阵列至逆变器出口侧等 效电路、逆变器出口侧至变压器部分的等效电路和变压器出口侧至并网点部分的等效电路， 用实测数据进行了仿真验证。在分析软件方面，PV F-CHART是综合性的光伏发电系统设计与分析软件，其中的公共 电网接口子系统与并网问题相关；PV-DesignPr。是光伏发电系统运行的仿真软件，其中 “PV-DesignPro-G”版适于并网系统(grid-connected systems)； PV*S0L 是光伏发电系 统的设计、规划和仿真软件，对与公共电网的关联也有所考虑；PVSYST面向规
4、划人员、运 行工程师和研究人员，能够进行完整光伏发电系统的研究、仿真和数据分析，包括与公共电 网的互联,也是教辅工具。除了这些英语版的软件外，还有德语版的PV Professional和意 大利语版的Tetti FV等分析软件。目前光伏发电系统的分析软件，能够根据地理位置和气 息条件仿真一段时间内的太阳光照情况，可以用于进行光伏发电系统的规划，对于光伏发电 系统自身的MPPT、逆变器和滤波器的运行控制和参数选取有比较周全的考虑，但用于电网 分析计算则还有很大的欠缺，尤其是难以用于并网后大电网的分析计算。2. 理论与实践依据1)原理光伏发电系统通过微网接入大电网，微网存在多种运行状态，当光伏发电
5、系统以分散式 并网运行时，功率可以双向流动；在大电网故障时，通过保护动作和解列控制，可使微网与 大电网解列形成孤岛运行，独立向其所辖重要负荷供电；在大电网故障消除后，通过并网控 制可再次将微网并入大电网，重新进入并网运行状态。光伏发电系统的特性与传统发电方式 有很大区别，虽然并网光伏发电系统单个接入点上网功率小，但接入点多且分散，当光伏发 电大规模接入大电网后，与大电网间的相互作用将十分复杂，对大电网的运行特性产生重要 影响，且是常规发电系统并网没有的。深入认识光伏发电系统影响大电网运行特性的机理， 揭示出与其直接相连的微网和大电网相互作用的本质，发展相关理论和方法，是使二者相得 益彰的关键。
6、由于太阳能发电的不确定性，使大电网短期负荷预测准确性降低，增加了传统发电和运 行计划的难度，断面交换功率的控制难度加大。光伏发电系统接入公共电网，使大电网中电 源点增加了很多，电源点分散，单点规模小，显著增加了电源协调控制的困难，常规的无功 调度及电压控制策略难以适应，将可能在电网调峰、安全备用、电压稳定和频率安全稳定等 方面带来一定影响，增加了大电网运行控制的难度。因此，光伏发电大规模接入公共电网后， 原有常规电源对大电网运行的调整与控制能力被削弱，给大电网安全稳定运行控制带来新问 题。光伏发电设备种类繁多、运行模式多样、可控程度不同，电源的协调控制问题非常复杂。 随着太阳能发电规模的提高，
7、逆变器可能产生的谐波也会使配电系统的谐波水平上升。光伏 发电系统可能引起铁磁谐振。由此，配电系统的安全、优质运行面临新的挑战。 2）难点与关键技术关于光伏发电问题已经开展的大量研究，但目前主要是针对光伏发电系统自身，以逆变 器及其相关协调配合为核心，而对光伏发电系统与大电网的相互影响及协调配合，特别是大 规模并网后大电网面临的问题及对策，相应的研究成果很少见。由于太阳能发电的不确定性， 使大电网短期负荷预测准确性降低，增加了传统发电和运行计划的难度，断面交换功率的控 制难度加大。光伏发电系统接入公共电网，使大电网中电源点增加了很多，电源点分散，显著增加了 电源协调控制的困难，常规的无功调度及电
8、压控制策略难以适应，将可能在电网调峰、安全 备用、电压稳定和频率安全稳定等方面带来一定影响，增加了大电网运行控制的难度。由于 光伏发电设备种类繁多、运行模式多样、可控程度不同，电源的协调控制问题非常复杂。随 着太阳能发电规模的提高，逆变器可能产生的谐波也会使配电系统的谐波水平上升，光伏发 电系统可能引起铁磁谐振。由此，配电系统的安全、优质运行面临新的挑战。因此如何考虑 处理大规模光伏发电系统接入电网时产生的调峰、调频、调压是研究的难点。因此，光伏发 电大规模接入公共电网后，原有常规电源对大电网运行的调整与控制能力被削弱，如何保证 大电网安全稳定运行控制也将是研究的难点。此外，采用何种光伏电源逆
9、变器控制策略以跟 踪控制逆变器输出电流，抑制谐波电压也是研究重点。含光伏发电系统的电网分析与运行控制技术是研究的关键。电力系统分析离不开潮流计 算和动态仿真，建立恰当的模型是获得有效结果的保证。需分析光伏电池等各种分布式电源 的特性，建立相应的动态模型，并计及不同运行情况下的不确定性。另外，随着光伏发电的 广泛应用，光伏发电的大规模并网可能带来大系统电网功角、电压、频率稳定问题，研究典 型光伏发电系统、光伏发电系统典型运行方式、典型并网方式、典型故障场景、典型控制条 件、换流器的电压频率可控能力、接入功率对大系统的静态、暂态和动态稳定影响及其控制 方法和控制策略，研究无功调度和电压控制的新策略
10、。研究提高预测光伏发电功率准确性的方法，在不确定性因素较多的情况下分析其大规模 接入时对电网调峰、调频、调压的影响。3. 预期方案搭建光伏发电并网系统仿真模型，基于典型的实际光伏发电系统，研究分析光伏发电系 统的特性。在电力系统分析软件中建立光伏发电系统及其控制系统的静态和动态模型，并与 实际光伏发电系统及其控制器的静态特性和动态性进行比较。分析光伏电池等各种分布式电 源的特性，建立相应的动态模型，并计及不同运行情况下的不确定性。研究典型光伏发电系 统、光伏发电系统典型运行方式、典型并网方式、典型故障场景、典型控制条件、换流器的 电压频率可控能力、接入功率对大系统的静态、暂态和动态稳定影响及其
11、控制方法和控制策 略，研究无功调度和电压控制的新策略。构建完善的光伏发电系统及其控制系统的模型，使 电力系统仿真分析软件具备包含光伏发电系统的大电网分析计算的能力，以研究大规模光伏 发电接入电网时对电网调峰、调频、调压的影响。4. 预期成果 按照本文对光伏并网系统所提出的模型进行仿真研究，可以预期得出以下结果：建模模 拟光伏电源特性，正确反映光伏电源的工作状况，为研究大规模光伏电源接入电网后对电网 电压、频率影响提供依据，并提出相应控制策略。参考文献：1 李碧君，方勇杰，杨卫东等.光伏发电并网大电网面临的问题与对策J.电网与清洁能 源， 2010,26(4): 52-58.2 Djarallah M, Azoui B. Grid Connected Interactive Photovoltatic Power Flow Analysis : a Technique for System Operation Comprehension and Sizing C/ 41st International Universities Power Engineering Conference (UPEC 2006)Newcastle, U.K. ：69-73.3李晶，许洪华，赵海翔，等.并网光伏电站动态建模及仿真分析J电力系统自动化， 2008， 32(24): 83-87.
