上海交通大学学报 ›› 2023, Vol. 57 ›› Issue (4): 412-421.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.505
所属专题: 《上海交通大学学报》2023年“新型电力系统与综合能源”专题
收稿日期:
2021-12-10
修回日期:
2022-03-06
接受日期:
2022-05-05
出版日期:
2023-04-28
发布日期:
2023-05-05
通讯作者:
沈 赋,讲师;E-mail:作者简介:
刘可真(1974-),教授,现主要从事以新能源为主体的新型电力系统多态势感知研究.
基金资助:
LIU Kezhen, CHEN Xueou, CHEN Leidan, LIN Zheng, SHEN Fu()
Received:
2021-12-10
Revised:
2022-03-06
Accepted:
2022-05-05
Online:
2023-04-28
Published:
2023-05-05
摘要:
可再生能源在新型电力系统中的占比进一步加大,光伏机组并网容量有明显提升的趋势,而不同渗透率下的光伏发电系统动态行为对电网负荷特性产生显著影响,但光伏发电并网动态模型复杂、待辨识参数多,增大了模型实际运用难度.为此,基于光伏电站机理模型,建立光伏发电并网系统的动态离散等值模型,得到光伏发电并网系统的动态离散等值模型的模型参数;并采用IEEE 14节点系统研究不同渗透率下光伏发电并网系统的动态离散等值模型特性.仿真结果表明,光伏发电并网系统的动态离散等值模型能准确描述光伏发电系统的动态特性,且精度高、易于辨识.
中图分类号:
刘可真, 陈雪鸥, 陈镭丹, 林铮, 沈赋. 光伏发电系统动态离散等值模型研究[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(4): 412-421.
LIU Kezhen, CHEN Xueou, CHEN Leidan, LIN Zheng, SHEN Fu. Dynamic Discrete Equivalent Model of Photovoltaic Power Generation System[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2023, 57(4): 412-421.
表2
不同渗透率条件下发生三相短路接地故障时电流参数拟合结果
步长/s | 渗透 率/% | 电压 跌落/% | 实部拟合残差 | 虚部拟合残差 |
---|---|---|---|---|
0.001 | 30 | 3 | 1.099×10-4 | 1.502×10-4 |
0.001 | 30 | 5 | 2.044×10-4 | 2.647×10-4 |
0.001 | 60 | 3 | 1.056×10-4 | 1.003×10-4 |
0.001 | 60 | 5 | 2.089×10-4 | 2.389×10-4 |
0.002 | 30 | 3 | 1.517×10-4 | 9.681×10-5 |
0.002 | 30 | 5 | 2.292×10-4 | 1.926×10-4 |
0.002 | 60 | 3 | 8.541×10-5 | 8.792×10-5 |
0.002 | 60 | 5 | 1.535×10-4 | 2.154×10-4 |
表A1
三相短路接地故障下电流实部参数辨识结果
渗透 率/% | 电压 跌落/% | θα1 | θα2 | θα3 | θα4 | θα5 | θα6 | θα7 | θα8 | θα9 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0 | 3 | 2.1553 | -2.1487 | 1.4263 | -0.5645 | -0.2692 | 0.6001 | 0.6795 | -0.6389 | 0.4571 | -0.1850 | 0.3127 |
0 | 5 | 2.2664 | -2.3475 | 1.5473 | -0.5854 | -0.2896 | 0.5912 | 0.7701 | -0.7750 | 0.5368 | -0.2060 | 0.3259 |
60 | 3 | 1.8282 | -1.4017 | 0.8280 | -0.3939 | -0.1782 | 0.6824 | 0.5087 | -0.3609 | 0.1878 | -0.0519 | 0.2837 |
60 | 5 | 1.8644 | -1.4669 | 0.8745 | -0.4106 | -0.1944 | 0.6670 | 0.5544 | -0.4232 | 0.2256 | -0.0639 | 0.2929 |
表A2
三相短路接地故障下电流虚部参数辨识结果
渗透 率/% | 电压 跌落/% | θβ1 | θβ2 | θβ3 | θβ4 | θβ5 | θβ6 | θβ7 | θβ8 | θβ9 | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
30 | 3 | 1.2533 | -0.5739 | 0.6167 | -0.4172 | 0.1268 | 1.0057 | -0.0533 | 0.0618 | 0.0724 | -0.0086 | 0.0723 |
30 | 5 | 1.3851 | -0.8603 | 0.8250 | -0.4791 | 0.1479 | 1.0186 | -0.1631 | 0.2012 | -0.0281 | 0.0354 | 0.0454 |
60 | 3 | 1.2803 | -0.9183 | 1.0121 | -0.5162 | 0.05237 | 0.91027 | 0.0469 | 0.3631 | -0.1369 | -0.0732 | 0.1999 |
60 | 5 | 1.3367 | -0.9657 | 0.9922 | -0.5025 | 0.0496 | 0.9103 | -0.0009 | 0.4329 | -0.2098 | -0.0419 | 0.1803 |
[1] | 李林晏, 韩爽, 乔延辉, 等. 面向高比例新能源并网场景的风光-电动车协同调度方法[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(5): 554-563. |
LI Linyan, HAN Shuang, QIAO Yanhui, et al. A wind-solar-electric vehicles coordination scheduling method for high proportion new energy grid-connected scenarios[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2022, 56(5): 554-563. | |
[2] | 吴峰, 戴小妹. 计及高渗透率光伏的配电网广义负荷一体化等值建模[J]. 电力自动化设备, 2020, 40(5): 1-9. |
WU Feng, DAI Xiaomei. Integrated equivalent modeling for generalized loads of distribution network considering high-penetration photovoltaic[J]. Electric Power Automation Equipment, 2020, 40(5): 1-9. | |
[3] | 廖启术, 胡维昊, 曹迪, 等. 新能源电力系统中的分布式光伏净负荷预测[J]. 上海交通大学学报, 2021, 55(12): 1520-1531. |
LIAO Qishu, HU Weihao, CAO Di, et al. Distributed photovoltaic net load forecasting in new energy power systems[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2021, 55(12): 1520-1531. | |
[4] | 蔡国伟, 孔令国, 杨德友, 等. 大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究[J]. 电网技术, 2012, 36(1): 65-71. |
CAI Guowei, KONG Lingguo, YANG Deyou, et al. Research on modelling and operation characteristics analysis of large-scale wind & light complementary electricity-generating system[J]. Power System Technology, 2012, 36(1): 65-71. | |
[5] | 方晓涛, 严正, 王晗, 等. 考虑概率电压不平衡度越限风险的共享储能优化运行方法[J]. 上海交通大学学报, 2022, 56(7): 827-839. |
FANG Xiaotao, YAN Zheng, WANG Han, et al. A shared energy storage optimal operation method considering the risk of probabilistic voltage unbalance factor limit violation[J]. Journal of Shanghai Jiao Tong University, 2022, 56(7): 827-839. | |
[6] | 刘东冉, 陈树勇, 马敏, 等. 光伏发电系统模型综述[J]. 电网技术, 2011, 35(8): 47-52. |
LIU Dongran, CHEN Shuyong, MA Min, et al. A review on models for photovoltaic generation system[J]. Power System Technology, 2011, 35(8): 47-52. | |
[7] | KHAMIS A, MOHAMED A, SHAREEF H, et al. Modelling and simulation of a single phase grid connected using photovoltaic and battery based power generation[C]// Proceedings of the 2013 European Modelling Symposium. Washington, DC, USA: IEEE: 391-395. |
[8] | 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. |
LI Jing, XU Honghua, ZHAO Haixiang, et al. Dynamic modeling and simulation of the grid-connected PV power station[J]. Automation of Electric Power Systems, 2008, 32(24): 83-87. | |
[9] |
MAHMUD M R, ABDOU A F, POTA H. Stability analysis of grid-connected photovoltaic systems with dynamic phasor model[J]. Electronics, 2019, 8(7): 747.
doi: 10.3390/electronics8070747 URL |
[10] | 马亚辉, 李欣然, 李小菊, 等. 并网光伏发电系统的动态模型研究[J]. 太阳能学报, 2013, 34(11): 1860-1867. |
MA Yahui, LI Xinran, LI Xiaoju, et al. Research on the dynamic model of grid connected pv generation system[J]. Acta Energiae Solaris Sinica, 2013, 34(11): 1860-1867. | |
[11] | 张剑, 孙元章. 三相单级光伏并网系统对配电网侧负荷建模的影响[J]. 电力系统自动化, 2011, 35(2): 73-78. |
ZHANG Jian, SUN Yuanzhang. Impact of three-phase single-stage photovoltaic system on distribution network load modeling[J]. Automation of Electric Power Systems, 2011, 35(2): 73-78. | |
[12] | 李培强, 曾小军, 黄际元, 等. 面向综合负荷的并网光伏发电系统等效建模[J]. 电力系统自动化, 2016, 40(8): 43-50. |
LI Peiqiang, ZENG Xiaojun, HUANG Jiyuan, et al. Equivalent modeling of grid-connected photovoltaic power generation systems for comprehensive load[J]. Automation of Electric Power Systems, 2016, 40(8): 43-50. | |
[13] | 屈星, 李欣然, 盛义发, 等. 面向广义负荷的光伏发电系统等效建模研究[J]. 电网技术, 2020, 44(6): 2143-2150. |
QU Xing, LI Xinran, SHENG Yifa, et al. Research on equivalent modeling of PV generation system for generalized load[J]. Power System Technology, 2020, 44(6): 2143-2150. | |
[14] | 王皓怀, 汤涌, 侯俊贤, 等. 风光储联合发电系统的组合建模与等值[J]. 中国电机工程学报, 2011, 31(34): 1-9. |
WANG Haohuai, TANG Yong, HOU Junxian, et al. Composition modeling and equivalence of an integrated power generation system of wind, photovoltaic and energy storage unit[J]. Proceedings of the CSEE, 2011, 31(34): 1-9. | |
[15] | 李乃永, 梁军, 赵义术. 并网光伏电站的动态建模与稳定性研究[J]. 中国电机工程学报, 2011, 31(10): 12-18. |
LI Naiyong, LIANG Jun, ZHAO Yishu. Research on dynamic modeling and stability of grid-connected photovoltaic power station[J]. Proceedings of the CSEE, 2011, 31(10): 12-18. | |
[16] | 王瑞妙, 欧阳金鑫, 高晋, 等. 电网三相短路下光伏发电短路电流特性分析[J]. 计算机仿真, 2015, 32(10): 140-143. |
WANG Ruimiao, OUYANG Jinxin, GAO Jin, et al. Analysis of short-circuit current characteristics of photovoltaic generation under three-phase short circuit[J]. Computer Simulation, 2015, 32(10): 140-143. | |
[17] | 裴庆磊, 王立果, 刘丽莉, 等. 不同电网故障时并网型光伏逆变器的动态特性分析[J]. 现代电力, 2013, 30(2): 57-63. |
PEI Qinglei, WANG Liguo, LIU Lili, et al. Analysis on dynamic characteristics of grid-connected PV inverter under power grid fault[J]. Modern Electric Power, 2013, 30(2): 57-63. | |
[18] | 习伟, 张哲, 陈卫, 等. 光伏逆变器短路特性分析[J]. 电力系统保护与控制, 2015, 43(7): 70-75. |
XI Wei, ZHANG Zhe, CHEN Wei, et al. Research on fault characteristic of the PV inverter[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(7): 70-75. | |
[19] | 闫凯, 张保会, 瞿继平, 等. 光伏发电系统暂态建模与等值[J]. 电力系统保护与控制, 2015, 43(1): 1-8. |
YAN Kai, ZHANG Baohui, QU Jiping, et al. Photovoltaic power system transient modeling and equivalents[J]. Power System Protection and Control, 2015, 43(1): 1-8. | |
[20] | 黄培. 基于最小二乘法的系统参数辨识[J]. 办公自动化, 2020, 25(13): 29-31. |
HUANG Pei. The system parameter identification based on least squares[J]. Office Informatization, 2020, 25(13): 29-31. | |
[21] | 王知雨, 王斌, 王朝晖. 采用非线性最小二乘法的超级电容等效电路模型参数辨识[J]. 西安交通大学学报, 2020, 54(4): 10-18. |
WANG Zhiyu, WANG Bin, WANG Chaohui. A parameter identification method for an equivalent circuit model of supercapacitor using nonlinear least squares[J]. Journal of Xi'an Jiaotong University, 2020, 54(4): 10-18. | |
[22] | 付兵彬, 贾春蓉, 杨昌海, 等. 光伏并网发电系统仿真模型的参数辨识[J]. 电力系统及其自动化学报, 2013, 25(5): 116-120. |
FU Bingbin, JIA Chunrong, YANG Changhai, et al. Parameter identification of distributed photovoltaic power generation system[J]. Proceedings of the CSU-EPSA, 2013, 25(5): 116-120. |
[1] | 顾慧杰, 彭超逸, 孙书豪, 刘明涛, 谢俊, 施雄华, 鲍永. 风电-光伏-电制氢-抽蓄零碳电力系统短期生产模拟模型[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(5): 505-512. |
[2] | 朱月尧, 祁佟, 吴星辰, 刘迪, 华昊辰. 计及实时碳减排的产消群价格型需求响应机制[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(4): 452-463. |
[3] | 杨博, 曾春源, 陈义军, 束洪春, 曹璞璘. 极限学习机及其在质子交换膜燃料电池参数辨识中的应用[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(4): 482-494. |
[4] | 窦怡彬, 陈昂, 陆云超, 刘陆广, 李宗阳. 基于Levenberg-Marquardt算法的材料温度相关热物性参数辨识[J]. 空天防御, 2022, 5(2): 17-26. |
[5] | 刘昊东, 张庆振, 郭云鹤, 茅佳雯. 基于递推最小二乘法的变体飞行器模型参数在线辨识[J]. 空天防御, 2020, 3(3): 103-110. |
[6] | 姚来鹏, 侯保林, 刘曦. 采用摩擦补偿的弹药传输机械臂自适应终端滑模控制[J]. 上海交通大学学报, 2020, 54(2): 144-151. |
[7] | 潘鹤斌, 宋波涛, 王皓. 基于优化法的飞行器复杂结构连接面刚度参数辨识[J]. 空天防御, 2019, 2(2): 1-4. |
[8] | 徐锋a, 邹早建a, b, 宋鑫a. 基于支持向量机的水下运载器平面操纵运动建模[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2012, 46(03): 358-362. |
[9] | 张心光, 邹早建. 基于支持向量回归机的船舶操纵响应模型辨识[J]. 上海交通大学学报(自然版), 2011, 45(04): 501-504. |
[10] | 倪何,程刚,孙丰瑞. 基于演化参数辨识的流体网络建模 [J]. 上海交通大学学报(自然版), 2011, 45(02): 208-0213. |
阅读次数 | ||||||
全文 |
|
|||||
摘要 |
|
|||||