光伏电站参与电网调频的控制策略研究

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人类的发展方向随着化石燃料的逐渐消耗殆尽而转变,可再生能源越发被重视。光伏发电具有资源丰富、环境友好、分布广泛的优点。然而,光照强度、温度等不可控因素对光伏输出的影响较大,对电网的频率稳定产生扰动,为电网的规划、调度带来新的挑战。本文建立了包含储能系统的光伏发电并网模型,探讨在并网条件下光伏应对电网频率不稳定问题的调节能力,制定了基于模糊控制的并网调频控制策略。首先,本文介绍了光伏并网系统的组成构造,在仿真软件上设计了工程通用光伏并网仿真模型。系统采用的主要部件包括光伏阵列、两级式功率变换电路。研究储能系统的数学模型及其充放电特性,并建立铅酸蓄电池的简化版等效模型。为了使光伏充分利用太阳能并保持最大效率输出,研究了光伏常用的基本控制策略。课题对光伏功率曲线进行了仿真分析,考虑到输出效率最大化问题和直流母线电压的稳定性问题,升压电路中选用了最大功率点跟踪控制策略,而逆变电路则选用了恒直流电压恒无功功率控制策略。为了使光伏承担系统调频工作,本文设计了基于模糊控制的并网储能调频控制策略。结合频率波动与有功功率平衡的关系,利用光照强度平均值、光照强度变化率、系统频率偏差值作为检测输入量,通过两个二维模糊控制器,在光伏采用MPPT法的前提下校正储能系统的输出跟踪值以维持系统所需输出有功功率。本文在Matlab/Simulink仿真软件中搭建系统模型,通过在单机微网系统和IEEE9节点电力系统中连接所搭建的光伏发电系统模型进行仿真,验证本文所提出的调频策略在微网和大电网中对于频率调整、功率平抑的效果,仿真结果证明调频策略能在光照强度变化和系统频率波动的情况下迅速调整有功功率输出,使系统频率维持在50Hz。最后,本文在光伏储能微电网示范工程应用中搭建相应的工程平台,检验储能系统对于配电网系统的频率调整作用,在实际运作中实现光伏储能优化目的,将区域频率波动范围下降百分之五十,成功验证了本文提出的基础储能的光伏系统调频策略的实用意义。
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