一种可拓展双输入高增益DC/DC变换器

针对光伏发电系统中光伏电池板集成汇流的需求,提出了一种可拓展双输入高增益DC/DC变换器。该变换器采用了一种新型拓扑结构,可在实现输入输出电压高增益变换的同时降低了开关器件的电压应力。此外,所提变换器还具有可拓展性,可以根据不同的光伏电池板数量和输出电压要求对端口进行扩展,从而降低系统的复杂性和成本。首先详细介绍了所提变换器的拓扑结构,并推导出变换器在不同工作模态下的运行原理。然后,对该变换器的增益特性、开关器件的电压和电流应力、关键器件的参数选择和损耗计算等方面进行了深入的理论分析。最后,搭建了一台输出功率为1 kW的实验样机,并进行了实验测试。实验结果验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性。

弱电网下光伏并网逆变器谐振抑制方法综述

“双碳”目标背景下电力系统形成“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的“双高”趋势,以致电网呈现弱电网特性。弱电网下电网阻抗实时变化,导致光伏并网逆变器谐振频率偏移、逆变器集群多谐振峰等稳定性问题。针对光伏并网逆变器在弱电网下最新的谐振抑制方法尚未得到系统地归纳总结,从弱电网下逆变器单元谐振抑制方法和逆变器集群谐振抑制方法两方面综述“双高”电力系统下光伏并网逆变器谐振抑制热点控制方法,为光伏并网逆变器的稳定性提升指明发展方向。

静态PV-VQ约束下电网风电最大接纳容量研究

提高电网风电最大接纳容量有利于洁净能源的利用。在PSS/E软件中建立了风电场并入某区域电网的模型,采用电网电压静态稳定特性中PV-VQ曲线方法分析了两种调度运行方式下不同母线电压随有功功率和无功功率变化率特征,依据电压灵敏度d V/d P和d Q/d V临界值判据确定该区域电网并入大规模风电穿透功率极限值。通过接纳风电容量最大值下的潮流计算仿真验证了电网运行电压合格性和稳定性。

适用于太阳电池的低应力高增益升压变换器

在太阳能开发利用过程中,升压变换器能实现较高升压比,但存在开关器件电压应力过高问题。为了降低开关器件电压应力,提出一种低应力高增益升压变换器基本结构,在提高电压增益的同时降低了电压应力。为了更好地适用于多种升压场合,将二次型升压网络、开关电感网络、开关电感电容网络和准Z源网络4种升压单元对其储能电感进行替换,得到一类低应力高增益升压变换器,分析了利用准Z源网络替代的高增益升压变换器工作特性,并与同类型变换器进行对比分析。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件和实验样机验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性。

西藏自治区超高海拔牧区光伏支架桩基础的施工质量控制研究

西藏自治区超高海拔牧区的气候环境、地质条件、环保要求等与内地的不同,因此在此类地区建设光伏电站时,光伏支架桩基础施工时需要考虑的因素,以及设备、材料等的选择也存在很大差异。以西藏山南曲松罗布沙850 MW牧光互补光伏发电项目中光伏支架桩基础的施工为例,对西藏自治区超高海拔牧区光伏支架桩基础的施工质量控制开展研究。首先结合项目所在地的地质条件和环保要求,选择出最合适的桩基础类型;其次对光伏场区内3种施工设备的施工效率、经济性、稳定性、环保性进行了比较;最后通过严格落实施工工艺及采用钢丝绳定位的方式确保了桩基础的施工质量。研究结果表明:此类地区的光伏支架桩基础采用“以螺旋钢桩基础为主、微孔灌注桩基础为辅”的方案,能同时满足环境保护、施工效率和力学性能的要求;为确保施工进度,施工设备可选择240型普通挖改钻机;介绍的螺旋钢桩基础和微孔灌注桩基础的施工工艺及施工质量控制措施效率高、效果明显,能确保桩基础施工后的力学性能满足设计要求。研究结果为其他同类型光伏发电项目桩基础的施工提供了可借鉴的经验。

高比例光伏和电动汽车接入配电网的无功优化

随着风光储以及电动汽车的迅猛发展,高比例分布式能源和大量电动汽车接入配电网,导致电网控制难度增加,电压稳定性降低,有功网损增大。在高比例光伏和电动汽车接入配电网的基础上,接入储能装置,利用无功补偿装置对该配电网进行无功优化调节,构建了含PV,EV,DS,SVG的无功优化数学模型,并且利用粒子群算法进行寻优,最后通过IEEE30节点进行验证。根据结果分析可知,利用粒子群优化算法求解投切电容器组数的方案相较于传统投入固定电容器组数的方案,其网损明显降低,系统优化率大大提高。以22:00节点电压为例,优化后全时间段节点电压在0.94 p.u.~1.05 p.u.之间,电压波动较优化前趋于平缓,电压质量有所提高;采用PSO算法进行寻优计算,运行结果证明该算法收敛速度快、寻优能力强,验证了所提出的无功优化模型的有效性。

Frequency Control of Power System with Solar and Wind Power Stations by Using Frequency Band Control and Deadband Control of HVDC Interconnection Line

In recent years, environmental problems are becoming serious and renewable energy has attracted attention as their solutions. However, the electricity generation using the renewable energy has a demerit that the output becomes unstable because of intermittent characteristics, such as variations of wind speed or solar radiation intensity. Frequency fluctuations due to the installation of large scale wind farm (WF) and photovoltaics (PV) into the power system is a major concern. In order to solve the problem, this paper proposes two control methods using High Voltage Direct Current (HVDC) interconnection line to suppress the frequency fluctuations due to large scale of WF and PV. Comparative analysis between these two control methods is presented in this paper. One proposed method is a frequency control using a notch filter, and the other is using a deadband. Validity of the proposed methods is verified through simulation analyses, which is performed on a multi-machine power system model.

高渗透率下兼顾光伏出力和网损的配电网运行优化方法

针对高渗透率光伏接入的配电网电压越限和经济运行问题,提出了有功无功协调优化的方法。分析了电压约束条件下的光伏有功出力限值,研究了高渗透率光伏接入的配电网电压越限机理,提出了综合考虑光伏有功出力和网损差值的净出力指标,以最大净出力为目标函数,计及敏感节点电压约束,建立了光伏有功出力和网损的综合优化模型。算例分析验证了该方法的电压控制能力和优越经济性,且其经济性随光伏有功出力增大呈现“先增后减”变化特征;一般场景下,优化模型运行于最大功率点的最小网损方式,极端场景下,则调整少量光伏有功出力,以满足电压约束。

超高海拔地区光伏电站智慧化施工进度管理系统的研发与应用

在国家碳达峰、碳中和目标,以及大力发展以新能源为主体能源的新型电力系统的背景下,光伏电站的建设迎来了新的机遇,但光伏电站传统的建设管理方式中存在的诸多问题严重制约了光伏电站的大规模建设与推广。以四川省甘孜藏族自治州南部某光伏基地项目的建设为例,基于地理信息系统(GIS)、大数据、云计算等现代信息技术,与光伏电站建设特点及施工进度管理方法相结合,研究出一套适用于超高海拔地区光伏电站建设的智慧化施工进度管理系统,打造了以业务为驱动、数据为核心的新型施工进度管理方式,解决了传统施工进度管理过程中面临的问题,打破了参与建设各方的数据壁垒,实现了数据的协同共享、智能分析、高效检索,以及GIS可视化呈现,降低了项目建设的施工进度管理风险,全面提升了施工进度管理效率,节约了项目建设成本。该施工进度管理系统可为管理者的精准决策提供有力支撑,并为光伏电站数字化建设推广奠定了基础。

考虑碳交易的高铁车站光伏发电潜力分析

高铁车站具有广阔的可再生能源开发空间。基于高铁车站所在地的太阳辐射特点和光伏发电系统占用空间需求,提出车站宜用空间提取方法,进而计算车站宜用空间利用率;考虑光电转换效率、系统效率和光伏组件输出功率衰减机制,建立了高铁车站光伏发电量计算方法。通过分析高铁车站光伏发电项目运营模式,构建了考虑碳交易的高铁车站光伏发电项目全生命周期经济效益分析模型。通过京沪高铁沿线实例预估了高铁车站光伏发电项目的年发电量,并计算了不同运营模式下的经济效益。案例结果证明:不同运营模式下的高铁车站光伏发电项目均可以创造巨大的经济效益;由于车站自身用电需求较大,“自发自用、余电上网”模式下项目可实现免费供电。

超高海拔地区集中式光伏发电项目的经济与环境效益分析

为探讨集中式光伏发电项目在超高海拔地区运行的经济效益和环境效益,选用平准化度电成本(LCOE)和平准化度电净现值(LNPVE)作为经济效益评价指标,以能量回收期、年均节约标准煤量、污染物排放量作为环境效益评价指标,对全球首个建于超高海拔地区的集中式光伏发电项目的经济效益和环境效益进行了分析。分析结果显示:1)该项目的LCOE小于燃煤发电上网电价,说明该项目发电成本低,具有替代传统能源发电的潜力,可以实现最低价格的平价上网;LNPVE指标表明该项目能够实现对燃煤发电的替代,可以最低价格实现平价上网。2)该项目的能量回收期约为4.13年,年均节约标准煤约15.14万t,年均减少CO_(2)排放量约41.93万t、SO2排放量约1.26万t、NO_(x)排放量约0.63万t,环境效益良好。该研究对于在超高海拔地区规模建设集中式光伏发电项目可提供良好的理论基础。

超高海拔光伏电站生态治理数智化管理平台的探讨

在实现光伏电站大规模开发利用的同时,加强生态环境保护,发挥光伏电站对生态治理的积极作用十分必要。但生态治理工作是一项复杂的系统工程,具有类型多、涉众广、周期长、技术要求高等特点,且在超高海拔地区,还面临生态环境脆弱、自我调节和自然恢复能力差、工作人员作业难度大等问题。基于四川省甘孜藏族自治州正斗光伏实证实验基地项目,依托互联网、物联网、地理信息系统(GIS)可视化管理等技术,开发数智化管理平台,对超高海拔地区的光伏电站生态修复与治理提出数智化解决方案及全生命周期管理思路,切实提升超高海拔光伏电站的生态环境质量和综合效益,推动超高海拔光伏电站生态治理数字化技术的标准化、模块化复制和推广。

光伏并网逆变器低电压穿越优化设计研究

依据国网电力科学研究院公布的《光伏电站接入电网技术规定》,提出光伏并网系统基于前馈控制的低电压穿越优化控制策略。前馈控制策略通过将电网电压以及负载电流的变化引入电流环,能有效加快电流环对扰动的反应速率,抵消电网的影响。以所研制的100kW光伏并网逆变器为研究对象,给出了仿真结果和实验验证。试验结果表明,所采用的控制策略有良好的动态性能,能抑制电网电压跌落时的逆变器过流,保障系统正常运行。

一种基于三端口能量路由的单级式光储并网系统及其高压穿越技术

该文提出一种具有高压穿越能力的基于三端口能量路由的单级式光储并网系统(PV-ESS)。光伏最大功率跟踪始终由三相变换器控制完成。多端口能量路由器可根据不同运行工况使储能灵活接入,平抑光伏输出,使得系统具有更高的效率。在电网高压故障下,通过储能装置抬升直流母线电压,从而使系统具有高压穿越的能力,可在电网高压状态下不脱网连续运行,直至故障恢复。

大功率光伏并网电流控制器的RTDS建模与仿真

基于实时数字仿真器(RTDS),提出了一种检验大功率光伏并网电流控制器控制性能的实时数字仿真方案。利用RTDS构建了100 k W光伏并网发电系统仿真试验平台,并分别搭建了基于比例积分(PI)和比例谐振(PR)两种控制算法的电流控制器模型。模拟实际工况设计了相应的稳态、暂态仿真试验,对两种控制器的控制性能进行了考察。仿真结果有效验证了两种电流控制器的有效性和局限性,也为相关控制器性能的检测提供了借鉴。

多输入交错并联Boost变换器功率分配控制策略

针对功率分配底层功能提出一种新型控制策略,该控制策略在传统的双闭环平均电流均流法上加以改进。首先电流内环修改为功率内环,将电压外环的输出除以输入电压再乘以功率分配系数作为新的功率给定值来实现功率分配功能。同时将自抗扰技术应用到电压外环提高母线电压的响应速度。最后基于模块化思想并利用氮化镓功率开关器件,搭建一台三输入交错并联Boost实验样机,其额定功率为1500 W,额定工作频率为500 kHz,峰值效率为98.3%。实验验证结果表明,在相同输入电压或不同输入电压的情况下均能实现功率分配功能,并具有良好的动态响应。

风光火多类型电源高频切机整定原则及仿真分析

基于风光火打捆高压直流外送的送端电网场景,分析了风、光接入对电网系统动态频率及风光的低惯量、随机波动等给高频切机整定的影响;最终评估了风光火无序切机易出现的电网二次扰动、切机量增加以及稳定性恶化等问题,提出了安全及经济性的风光火混合类型电源高频切机顺序原则和整定方案,并结合宁夏电网进行了仿真验证。

欧洲3·20日食对含大规模光伏发电的电网运行影响及启示

随着电网中可再生能源比例持续增长,日食等极端天气条件对大规模光伏发电、风电等电源并网运行将产生显著影响,电网安全稳定运行面临前所未有的挑战。对2015年3月20日欧洲日食发生期间光伏发电运行的基本情况及电网调度运行的成功应对措施进行了分析,探讨了未来含高比例可再生能源电力系统的运行常态及特点,提出了此次事件对我国含高比例可再生能源电网安全稳定运行的几点启示,最后对2016年日食对我国青海电网运行的影响进行了分析和展望。

风光火打捆交直流外送系统的高频切机方案研究

基于宁夏电网风光火打捆交直流外送典型输电模式,针对直流闭锁、省级电网与主网解列连锁故障发生后引起的省级电网高频问题,制定了适应风光波动的风光火联合高频切机方案。首先从机组响应扰动的整步、惯量及调速3个环节入手,分析了风光接入对系统动态频率特性的影响;其次,在风光零发方式下,基于"最小欠切原则",制定了适应不同故障类型的初始高频切机方案;进一步,在风光大发方式下,按"优先切风光"原则对初始高频切机方案进行轮次替代,制定了3种计及风光波动的风光火联合高频切机改进方案,并结合宁夏电网对所提改进方案进行了适应性分析。最后,采用风光出力腰发方式对改进方案进行了仿真验证。

分散光伏并网系统参与电压无功调节的控制策略研究

针对光伏和负荷功率波动导致的并网点电压越限和功率因数低下问题,在深入分析光伏系统并网点电压特性的基础上,提出一种电压-功率因数控制策略。控制策略按具体控制需求把光伏逆变器的运行设定为电压调节和功率因数调节两种工作模式,并按照系统所处的7种不同状态使逆变器在两种工作模式下切换运行。在此控制策略下,光伏系统实时响应并网点电压和功率因数的变化,动态分配光伏逆变器的有功、无功输出,保证光伏并网点电压在要求范围内,并最大程度地改善线路功率因数水平。算例结果验证了控制策略的有效性。