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由于太阳能取之不尽、用之不竭,几乎不受地域限制,被认为是当今世界上最有发展前景的新能源。光伏发电累计装机容量在过去10年里的年平均增长率达到35%,光伏发电在我国也得到了快速的发展。随着光伏产业的迅速发展和并网核心技术的提高,光伏电源将会广泛应用于配电系统,必将对现有系统的可靠性产生深远的影响,而配电系统可靠性与社会生产、人民生活息息相关,因此,研究并网光伏电源对配电系统可靠性的影响,具有重要的现实意义。本文主要进行了以下几个方面的研究工作:
⑴首先分析影响太阳辐射能的因素,在充分考虑各种因素的基础上建立计算太阳辐射能的数学模型。光伏发电系统的能源来自于太阳辐射能,光伏发电与其他常规能源发电的最大不同之处是它的出力随机性。太阳辐射能随日地空间位置、光伏阵列安装地点的季节、时刻、经纬度的不同而变化,因此,一年中每天的太阳辐射是不断地变化的,在计算太阳辐射能时,必须考虑到诸多因素的影响。
⑵分析光伏电池的物理特性与性能参数,推导光伏电池输出功率关系式,建立光伏电池的数学模型,首次使用BP神经网络对光伏电池I-V特性曲线进行拟合。光伏电池的性能评估和光伏系统的设计都需要依据光伏电池的电气特性,即其电压和电流的关系。从简单的理想模型到复杂的双二极管模型,人们建立了适用于不同场合的模型来描述光伏电池的物理特性。采用合适的模型拟合光伏电池的I-V特性曲线,是分析光伏电池性能的重要依据。
⑶研究了并网光伏系统的可靠性模型,基于状态空间分析法建立了双级并网光伏系统的可靠性模型,该模型将光伏系统状态分为工作状态、休眠状态和故障状态三类,不但考虑了光伏系统元器件本身的可靠性,而且还考虑了气象因素的影响。
⑷结合建立的双级并网光伏系统可靠性模型,本文采用可靠性分析软件RAMSES对某配电系统接入并网光伏系统后的可靠性进行评估,分析在接入并网光伏系统的情况下不同运行方式、不同负荷水平、不同光伏电源渗透率和不同备用容量对配电系统可靠性的影响,计算结果验证了并网光伏系统可靠性模型的合理性。