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独立微电网光伏减载虚拟同步发电机控制研究

   日期:2022-11-22     来源:www.8cgj.com    作者:未知    浏览:422    评论:0    
核心提示:目录摘要IIIAbstractIV第1章绪论11.1课题研究背景和意义11.2国内外研究近况21.2.1微电网研究近况21.2.2光伏虚拟同步发电机调频控制方案研究近况51.3本文研究的主要内容6第2章光柴储独立微电网的拓扑结构与基本模型82.1光柴储独立微电网的拓扑
目 录摘 要IIIAbstractIV第 1 章 绪 论11.1 课题研究背景和意义11.2 国内外研究近况 21.2.1 微电网研究近况21.2.2光伏虚拟同步发电机调频控制方案研究近况 51.3 本文研究的主要内容 6第 2 章 光柴储独立微电网的拓扑结构与基本模型82.1光柴储独立微电网的拓扑结构及工作原理 82.2 柴油发电机模型 92.2.1 柴油机和调速系统数学模型92.2.2 同步发电机和励磁系统数学模型102.3 电池储能发电系统 112.3.1虚拟转子模型122.3.2 调速器模型122.3.3励磁调节器模型132.4 光伏发电系统模型 132.5 本章小结 15第 3 章 基于离线拟合的光伏减载跟踪方案173.1 光伏阵列模型及电气特质剖析 173.2 基于离线拟合的减载功率跟踪 193.3 光伏最大电压估计 223.4 仿真验证 243.5 本章小结 27第 4 章 基于电压偏移的虚拟同步发电机控制方案294.1基于电压偏移的虚拟同步发电机控制方案类比原理 294.2基于电压偏移的虚拟同步发电机控制方案偏移原理314.3 算例剖析 334.3.1 系统介绍334.3.2 惯性验证344.3.3调频成效验证36VI4.4不同光伏渗透率对频率影响的研究 454.5本章小结 47 结 论48 参考文献49 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成就53 东北电力大学学位论文原创性声明和用权限 54 《中国出色博硕士学位论文全文数据库》和《中国学位论文全文数据库》投稿声明 55 致 谢56VII第 1章 绪 论1.1课题研究背景和意义NASA的观测显示,现在全球温室气体浓度比19世纪高出了 1.2倍,C02浓度在过去170 年中上升了 47%,这一极端变化正在致使全球气候变暖、海平面上升和作物产量降低。 在此背景下, 2020年9月,在联合国大会第七十五届会议通常性辩论上,国内初次明确提 出碳达峰、碳中和。中国国家主席习近平向全世界承诺,国内C02排放力争于2030年前 达到峰值, 2060 年前达成碳中和的宏伟目的[1]。近几年来,国内煤炭等传统能源出现了紧缺的状况,而且由于燃煤致使的环境污染情 况也日益紧急。在能源生产方面,大力进步可再生能源发电,是达成“双碳”目的的重要 点。 2015-2060年中国不同能源每年平均新增装机容量如图1-1 所示,从2015到2060年,伴随 新增装机容量的增长,光伏和风能在国内能源结构中的占比显著提高。据前瞻碳中和策略 研究院2021年12月《碳中和背景下低碳科技重要技术进步与机会》报告显示,预计到2050 年光伏和风能在国内能源结构中的比率将超越70%, 2020年至2060年,可再生能源发电 (主如果太阳能和风能发电)将增长 7倍,占发电总量的 80%左右。其他可再 生能源_ 13.9 20.1风能 30.9 56.1- 太阳能 37.6 200.8核能 5.1 4.4天然气 6 8.7- 煤炭 30.8 6.4■ 2015-2020 ■ 2020-2060图1-1 2015-2060年中国不同能源每年平均新增装机容量(单位:GW)早期的光伏发电项目通过集中式并网与大电网相连,这就致使光伏发电的间接性和波 动性问题亟待解决。在这种大背景下,多种分布式能源(Distributed Energy Resources, DER)相互补充,形成了多能互补微电网(Micro Grid,MG) [2]。因为光伏发电系统用 电力电子变流器与电网产生耦合,所以它并没传统常规同步发电机组的惯性和调速作 用,这使MG系统具备惯性小、零阻尼的特征,且光伏发电系统通常工作于最大功率点跟 踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)模式使得能量借助效率可以达到最大值,因- 1 - 此光伏发电并不参与电网的频率响应[3,4]。受光伏发电系统的并网特质影响,光伏发电系统 在电力系统中渗透率增大的同时随着着电网功率调节能力的降低,不利于电力系统对自己 稳定状况的维持[5,6]。因为MG自己运行模式及结构特征,其安全稳定问题也遭到广泛关注。 近年来,MG问题频发,对电力系统安全导致了较大威胁。2019年8月9日英国发生大面 积停电事件,近100万人正常供电遭到很大影响。英国电网发布的一份事故报告显示,该 事故发生主要原因之一就是新能源发电系统以较大比重并入英国的电力系统,致使其电力 系统的惯性及频率调节能力没办法满足电网系统正常运行的需要。微电网系统可以提供优质的电能,但首要条件是系统要满足功率平衡的需要。为了确保 电力系统的频率时刻处于稳定状况,这就需要光伏发电系统可以主动依据负荷的增减而改 变自己的输出功率来保持系统的功率平衡,从而达到稳定频率的目的[7-9],同时,国内也在 大力鼓励支持更多企业来加入到光伏电站参与电网频率响应的研究中来。因此,怎么样达成 微电网灵活调频成为了现在迫切需要解决的问题之一。虚拟同步机控制技术作为一种新型 控制方案被应用于光伏并网逆变器中,可以有效改变并网后的运行特质。本文“独立微电 网光伏减载虚拟同步发电控制研究”的研究意义在于可以为电网同时提供惯性和频率支 撑,提升光伏发电灵活性和系统稳定性。1.2 国内外研究近况近几年,伴随国内外很多科研机构和高校对的微电网研究的不断深入,微电网技术发 展飞速,而且技术储备充足。同时,国家也为微电网的推广应用提供了政策依据和技术支 持。微电网作为一个新兴的发电形式,它具备灵活、经济等特征,同时因为其自己独特的 优势也吸引了海量企业进入这个范围,带动了整个行业不断地向前进步。在国家响应,政 府支持的条件下,微电网技术必然会获得巨大进步。1.2.1 微电网研究近况伴随分布式发电技术的不断推广和进步,微电网以其灵活性和靠谱性的优势被用于将 不同形式的分布式电源组网,达成局域内发电设施的自动化控制,这也使得它得到了更为 广泛的研究[10-12]。它是一个由多个独立运行的单元组成,并通过肯定方法进行互联与控制 的系统,具备灵活、便捷等优点。现在,世界各国都对微电网给予高度看重。 2002年美国 学者 R.H.Lasseter 教授在电力工程掌握冬天会议上最早提出了微电网的定义,迄今为止, 国际上仍未形成得到各国一致认同的微电网概念。对于中国而言,国内结合国内实质状况 对微电网进行重概念,所概念微电网被描述为由分布式电源、储能装置、控制系统、有关 负荷等汇集而成的小型发配电系统,所述小型发配电系统可以以自我控制、自我保护、自 我管理的方法为局域内负载设施提供能量提供[13]。应该注意的是,国内所概念的微电网是 将来电网自动化进步的要紧组成部分,同时也是在现有输电网、配电网结构之后的第三级 组成结构。- 2 -因为微电网和分布式发电的独特优势,各国都在不断对微电网进行研究并已经获得了 肯定的成就。美国建造了世界上50%的微电网,在其公布的《电网 2030》策略规划中,表 明了美国微电网将来主如果向靠谱性、优质、低本钱、自动化等几个方面来建设进步。 除此之外,美国用仿真工具构建了分布式能源的靠谱模型,并将其同微电网理论有机结合, 用于从理论方面解决微电网运行过程中存在的靠谱性和安全性问题。在美国,CERTS的目 标是用小型发电机、储能与可控负载一同用途于微电网以提升低压系统工作靠谱性。美国 于 2020 年 4 月启动了微电网电压源型光伏并网逆变器研究工作,旨在增强逆变器的电压 支撑能力,改变系统的暂态稳定性,推进光伏与传统电力系统的融合进步。欧洲国家自1998年以来一直在研究微电网系统,并于2005年启动了“智能电网”的 计划。伴随各国政府对微电网看重程度的提升与有关政策的颁布,欧盟也在向规模更大、 更成熟的微电网市场迈进。依据欧洲各国的实质状况,欧洲电网针对微电网的运行靠谱性、 组网灵活性和经济适用性等方面对微电网的运行和控制展开深入研究,提出并验证了微电 网应用技术中关于运行、控制、安全和通信等方面的理论可行性。最后通过概要剖析实验 研究成就,整理并总结将来微电网范围的技术研究方向。建设了一批示范项目,将分布式 能源、微电网技术、电力电子技术有机结合,打破能源孤岛,有效结合集中式发电与分布 式发电的技术优势,达成不同发电形式的协同控制。德国的DeMo Tec微电网实验平台包含四个并网电压源、电流源型的风机及光伏和可 控负载组成。该微电网可以远程控制实验室内装置,并通过以太网完成实验设施和控制终 端之间的信息交互,通过该微电网系统结构检验多智能设施的控制管理算法。 2020年英国 能源公共事业公司 ScottishPower 借助海上风电场厂在部分电网断电的状况下进行黑启动 恢复,完成了初次完全依赖可再生能源进行黑启动的示范工作。除美海外,日本同样对于微电网范围有关技术研发的起步较早,但遭到当地资源的限 制。伴随能源愈加稀缺,负荷与日俱增,日本正将微电网作为目的,坚持可持续进步。 作为世界上海岛独立电网拥有数目最多的国家,日本迫切需要新一代电网技术以打破现有 能源孤岛困境,而微电网有关技术的持续进步为其提供知道决现有困难的思路和方向。日 本新能源和工业技术开发组织(NEDO)拟定的《能源白皮书》中指出,将来10年,日本 需要开发更多的可再生能源并加以有效管理。为此,NEDO出资建设了规模庞大的微电网 工程,主要有京都生态能源工程、CRIEPI微电网和仙台微电网工程等。目的是为了最大限 度的平衡当地电能,尽量减少自然灾害或极端天气对电网系统的影响,提升海岛微电网 体系对极端干扰的鲁棒性和靠谱性。国内对微电网的研究起步较晚,基础较差,但国家对其看重程度非常高,政府也加大了 对能源管理部门微电网站建设设的政策扶持力度,因此,微电网在国内或有非常大进步空间。目 前广大学者对微电网定义的不断深入,通过搭建一系列微电网实验平台和示范项目,已取 得相当多的研究成就和进步。国内微电网示范工程可以分为三类:城市微电网、海岛微电 网和边远区域微电网。- 3 -城市微电网主要分布在高新技术园区、大型住宅区、大学校园等用能较为集中的区域。 为满足这类区域对高质量电能日益增长的需要,需要建设以可再生能源为主的微电网,重 点论证对象为集成可再生分布式能源,提供优质和多样性供电靠谱性服务,冷热电综合利 用等。如:国网河北电力科学研究院 2014 年 9 月在其园区内建成的“光、储、热一体 化协调运行控制技术研究及微电网示范工程”由光伏,电池储能,超级电容储能,电动汽 车充电桩及地源热泵组成。以交直流混合微电网的形式与地源热泵连接解决了其启动的冲 击性问题。国内现有7000多个500m2以上的海岛,有人岛屿450多个。上述海岛现在仍用柴 油发电有关设施为岛内居民提供生产生活所需电能。但遭到柴油资源和当地电网资源的 限制,发电设施所能提供电能有限,致使上述海岛的电能提供存在时间限制。而很多用 不可再生的化石资源满足居民对电力资源需要的本钱大幅度增加,甚至致使紧急环境及能 源安全问题。因此,大力进步新能源已成为世界各国能源策略的要紧组成部分。针对上述 问题,国内已建成多个海岛微电网示范项目,如:东福山岛微电网于 2011 年正式投入运营, 它由风光柴油储四部分组成,这是国内最东端的有人岛屿,借助风力、光伏和储能作为主 要发电出处,在大大节省化石能源的同时彻底解决传统柴油机发电带来的环境污染问题, 达成海水淡化50t/d,为达成可持续能源并网互联互通提供切实可行的策略。对于国内边远区域而言,其人口密度远小于中部及沿海区域,而其生态环境存在恶劣、 脆弱等特征,致使传统电网的建设和维护本钱高昂。但此类区域拥有的丰富可再生能源 资源成为缓解国内电力资源缺口的必不可少部分。因此,针对边远区域使用微电网技术积 极开发可再生能源成为一种可行策略。如:青海玉树州杂多县的大型光伏储能微电网是由 光储能系统组成的,系统中多台储能变流器并联达成了光储互补协调控制。新疆吐鲁番新 城城新能源微电网示范区由 13.4MW 光伏容量,储能系统组成,是目 前国内规模最大、技术应用最全方位的太阳能借助与建筑一体化项目。因为各国电力系统有着不一样的现实问题,所以每一个国家都会微电网有自己独特的进步 理念与特点[14]。伴随世界范围内能源危机的加剧与对环境保护需要的不断提升,大力发 展清洗高效的可再生能源已经成为国际社会一同面临的课题之一,并将其作为了将来经济 增长的要紧内容。1.2.2光伏虚拟同步发电机调频控制方案研究近况近年来,很多以光伏、风电为代表的基于可再生能源的分布式电源被集成到传统电力系统中[15-17]。DGs中光伏发电系统没旋转部分产生 惯性响应,但可以通过电子逆变器添加虚拟惯性来参与频率支持,而在传统发电机组中, 同步发电机通过其转子运动在遭到干扰期间提供频率支持。然而,与电力系统或电网进行 电子连接的 DGs 显示出与传统发电机组不一样的特质。在电子接口式 DGs 中, DGs 一次侧 产生的功率由电子逆变器调节,但没办法向电网提供所需的惯性和阻尼[18,19]。因此,电子接 口的 DGs 没办法提升系统稳定性。然而,通过将适合的控制技术应用于并网逆变器,并控制- 4 - 其开关模式,从而模仿同步发电机的特质使其作为同步发电机工作可以有效的解决这个问 题。模拟同步发电机稳态和瞬态特质的并网逆变器称为虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG) [20,21]。VSG 控制使得新能源发电可以模拟常规同步发电机的行为特质,提供有功和无功支 撑能力,是一种很具备吸引力的控制技术[22-24]o但,VSG控制并不可以直接应用于光伏 发电系统,重要原因有:(1)常规VSG控制中,一般假定直流侧为恒电压源。如此可以 解放有功控制回路来提供惯性响应。但,光伏并网逆变器的有功控制回路一般用来控制 直流母线电压或者光伏阵列电压。(2)常规VSG控制中,一般假定直流侧为理想功率源, 其容量“无限” [25]o但,光伏发电输出功率受外部环境影响,其输出功率有限且不断变 化。因此,为应用VSG控制方案,光伏系统一般在直流侧或交流侧并入储能,架构光储 联合系统[26-29]o对于无储能光伏发电系统,系统一般需要工作在有功备用控制模式,预留 部分有功功率参与电网频率调节。而有功备用控制中,实时估算目前最大可用功率是其难 [30-34, 36]点 o文献[30]中,通过拟合多项式函数最大可用功率和光照、温度的关系,然后依据目前 光照和温度计算最大可用功率。但,该类办法需要额外的传感器。文献[31]中,光伏阵 列 P-V 特质曲线使用二次函数近似表示,并依据三个采样点实时估算二次函数参数和最大 功率点。该办法容易且不需要额外的传感器,但不同采样点会致使二次曲线存在较大差异, 且对噪声较为敏锐。文献[32]使用光伏阵列单二极管模型,依据多个采样点数据,使用最 小均方值估算模型参数,进而估算最大功率。但,单二极管模型为非线性指数函数,算 法达成复杂。文献[33]中,光伏发电系统周期性的交替工作在MPPT和有功备用控制模式, 依据MPPT模式下的最大功率进行减载控制。但,周期性模式交替会引起直流电容电压 波动,甚至越限。文献[34]中,多个光伏发电系统工作在主/从模式。主模式光伏发电系统 工作在 MPPT 模式下以获得最大可用功率,从模式光伏发电系统直接借助该最大功率进行 有功备用控制。但,该办法需要多个光伏发电系统处于同一光照水平下,且依靠通信系 统。文献[35]提出基于dp/dv跟踪的变减载率跟踪控制办法,可以依据电网频率达成改变减 载水平,并与MPPT算法无缝融合。但,该办法dp/dv为微分量,容易受噪声影响,且 不可以估算最大可用功率。文献[36]依据在恒流地区依据两个采样点估算短路电流,然后根 据短路电流与光伏最大功率呈线性关系的特质估算光伏最大可用功率。但,该办法只能 对系统工作的恒流地区进行估算,当系统工作在非恒流区时需要强迫系统进入恒流地区。最近已有少量文献探讨无储能光伏发电的VSG控制办法。文献[37]中,DC/DC侧使用 MPPT控制,网侧逆变器使用改进的VSG控制抑制直流电压跌落。但,因为没有功备 用控制,该办法只能提供“减”功率响应。文献[38]中,DC/DC侧使用有功备用控制,网 侧逆变器使用VSG控制。文献[39]中,网侧逆变器通过修改锁相环提供惯性支撑,DC/DC 侧使用有功备用控制,并引入下垂提供虚拟电容惯性支持。上述三种方案是针对双级式光 伏逆变器,需要依赖 DC/DC 侧进行电压或减载控制,从而解放网侧逆变器来进行 VSG- 5 -控制。对于单级光伏发电系统,网侧逆变器需要同时兼顾功率跟踪和直流电压稳定功能。文 献[40]提出一种计及光伏源动态特质 VSG 控制办法。该办法在典型 VSG 控制外引入直流 电压附加控制,结合对最大可用功率的考虑,通过对直流电压的控制防止逆变器受功率上 限影响而出现输出直流电压降低。但,该办法有功功率指令源自外部调度,没涉及 有功备用控制。张兴教授提出一种有功备用光伏VSG控制方法[41,42],光伏发电系统预先工 作在有功备用模式,依据系统频率偏差和频率变化率计算调频功率,再通过功率跟踪控制 来提供惯性和一次调频响应。文献[43]提出变步长功率跟踪提升控制速度。但,该 VSG 控制方法使用功率跟踪控制来产生频率响应,不同于同步发电机因为角频率变化而“自发” 释放转子动能的响应行为。另外,电网频率信息需要通过锁相环获得,存在测量延迟和误 差,且频率变化率对噪声敏锐,影响控制成效。2016年,由天津电力研究所拓展的分布式光伏VSG项目已达成并网。2017年,张 北风光储输 VSG 示范项目成立完成。迄今为止,国内已有不少 VSG 的实质应用,但 它们还存在受能量存储设施限制的问题。因此还需要进一步研究以促进 VSG 在大型电网 中的应用。1.3本文研究的主要内容本文对独立微电网光伏主动参与调频的 VSG 控制方案进行了研究,针对独立微电网 中光伏发电具备低惯性且缺少频率支撑的缺点,考虑光伏电源的固有特质,在已有研究工 作的基础上,设计了基于离线拟合的光伏减载控制办法。针对光伏高渗透率系统惯性支撑 能力不足的问题,提出了基于电压偏移的 VSG 控制方案。搭建了仿真模型验证了上述控 制方案的有效性。本文各章研究内容如下:第一章介绍课题研究背景,提出新能源像光伏发电设施在并入主电网时对主电网带来 的频率扰动和惯性不足问题,剖析说明光伏发电设施并网与主电网频率波动的影响关系。 综述微电网的国内外进步近况和光伏VSG调频控制方案的研究近况和存在的不足。第二章介绍光柴储独立微电网的拓扑结构和基本模型,并详细讲解了柴油发电机、电 池储能、光伏发电的数学模型和工作原理,指出了其中存在的缺点和改进的方向,为后续 的微电源的控制提供有效的理论指导。第三章介绍光伏阵列的模型与电气特质,提出基于离线拟合的光伏减载跟踪方案。在 多种不一样的光照条件下,选取坡度突变的数据点作为分段点,借助测量的数据进行线性拟 合,得到拟合参数,打造了光伏减载功率四段线性函数,得到光伏减载功率函数表达式。 另外,本文使用变步长电压跟踪方案来预防功率波动。所提光伏减载控制办法算法容易, 在辐照度迅速连续变化的条件下可以依据拟合光伏减载功率表达式自动获得减载功率并 进行平缓的跟踪。为了预防光伏系统在下坡路段运行,对光伏电压设置了饱和限制器,设- 6 -计光伏最大电压Fmpp估计办法使光伏最大运行电压低于Vnpp。借助搭建的仿真模型验证 不同辐照度下所提光伏减载跟踪办法的有效性和靠谱性。第四章设计应用于两级式光伏发电系统的基于电压偏移的 VSG 控制方案。介绍所提 VSG控制方案原理及数学推导过程,详细介绍了通过改变光伏电压跟踪减载功率的迭代收 敛过程。所提的 VSG 控制方案自发地产生惯性响应,不需要电网频率信息,不只能有效避 免锁相环和滤波器的延迟,还具备同传统发电机相近的惯性特质。通过搭建光柴储独立微 电网仿真模型,剖析了虚拟转动惯量对系统频率调节的影响。将该方案与常规的 VSG 控 制方案和光伏不参与调频进行仿真对比,证实了本文所提 VSG 控制方案调频性能的优越 性。通过对不同光伏渗透率水平的系统仿真对比得出结论,光伏渗透率水平越高,系统频 率响应表现性能更出色。第 2 章 光柴储独立微电网的拓扑结构与基本模型光柴储微电网作为一种多能互补发电系统,其运行特质易遭到光伏发电间歇性和随机 性的影响。为了对微电网进行健全改进,本章第一给出独立运行光柴储微电网的拓扑结构 并介绍其工作原理;第二,分别打造了柴油发电机、电池储能和光伏发电系统的静态数学 模型,对三种发电系统分别采取下垂控制、常规VSG控制和MPPT控制方法,为后续章 节的改进研究奠定基础。2.1光柴储独立微电网的拓扑结构及工作原理图 2-1 为某海岛微电网模型示意图,包含一台柴油发电机、三台两级式光伏电站、一 台电池储能机组和分布式负载。此时,微电网没连接到任何公用电网,它作为一个独立 系统运行。除此之外,岛上微电网的调频取决于柴油发电机和电池储能,而光伏电站在MPPT 模式下运行,不参与调频[44]。图 2-1 微电网结构图图 2-1 所示的独立运行光柴储微电网系统,包含可控分布式电源、不可控分布式电源、 储能及负荷于一体,整个系统通过源荷储之间的协调运行来合理借助能源,满足负荷需要, 最后达成系统的经济、靠谱、环保运行。柴油发电机是可控分布式电源,光伏的能量出处遭到气象原因的影响,是相对不可控分布式电源。鉴于现在国家绿色节能政策愈加 严格的变化趋势,从容量优化配置的角度看,构建微电网期望尽可能借助更多的可再生能源 为负荷供电,但资源和负荷一般很难同步,因此需要光柴储各部分一同支持系统调频。当可再生能源充沛,光柴储系统输出的功率之和大于负荷需要时,光伏系统在减载后功率 基础上再减小大多数的输出功率进行频率调节,柴油发电机和储能系统以低于额定功率的 输出功率进行频率调节;当可再生能源匮乏,光伏输出的功率之和小于负荷需要时,光柴 储系统释放能量补充缺额功率,光伏系统在减载功率基础上再增加强部分的输出功率进行 调频,最大调节范围能达到光伏最大功率(Maximum Power Point,MPP),柴油发电机 和储能系统以高于额定功率的输出功率进行频率调节。2.2 柴油发电机模型对于微电网容量优化配置而言,配置少量的柴油发电机很必要。由于假如单用 储能来达成转移不匹配的资源与负荷之间的能量,将需要配置容量很大的储能,显然, 这是不经济的[45]。现在储能设施与柴油发电机的制造价格昂贵,而且一次性投资和后期 运营、维护成本也非常高,对于负荷容量在数百兆瓦级或数千兆瓦级的工业孤立电力系统, 建设大型柴油发电机直接影响经济性和环保性。柴油发电机主要由调速器、实行器、柴油机、同步发电机和励磁系统组成。本文中使用的柴油发电机结构框图如图2-2所示。2.2.1柴油机和调速系统数学模型安装于同步发电机的转速传感器用于测量发电机转速,所测量转速数据被发送至调速 系统,为调速系统调节控制信号提供数据支撑。调速系统在接收实测转速数据后,将其于 预设参考值进行比对,获得目前发电机转速偏差指令值并以此为依据调节控制信号。实行 器通过指令值来改变开度l调整燃油提供量,从而改变柴油机的输出转矩Tm,进而改变柴 油发动机的转速,维持同步发电机频率稳定。因为 l 与 Tm 为正比关系,因此△心=k M (2-1)式中:ATm为转矩变化量,Al为实行器开度变化量,k为比率系数。设机械和燃料做功延 时时间为Td,对式(2-1)进行拉氏变换后为△几 = k Me® 柴油机的传递函数为G = A7m = ke® Al对其进行泰勒展开得kG 1+TDs柴油机和调速系统模型[46]如图2-3所示。图 2-3 柴油机和调速系统模型调速器的参数为下垂常数kd,用于消除稳态频率误差。Pset表示系统的复合功率设定 点。实行器和柴油机用一阶滞后表示,时间常数分别用Tsm和Td表示。柴油机和调速系统 其各项参数如表2-1所示。表 2-1 柴油发电机模型参数参数 符号 数值下垂系数 kd 20时间常数 TD 0.5s伺服机构时间参数 TSM 0.05s惯性时间常数 Hd 3s2.2.2同步发电机和励磁系统数学模型模型使用IEEE I型自动电压调节器和励磁系统,同步发电机使用Matlab/Simulink库 中提供的规范六阶dq模型。同步发电机的输出电压和励磁机的输出电压由传感器测量获 得,所获得电压信息被用于同参考电压进行比较,比较结果即电压偏差用于生成控制信号, 达成对励磁机输出电压的调节,进而达成机端输出电压收敛于参考值。同步发电机的电压方程为"d Wd _°Wd ~ra id"q "q °Wq Ta iqU0 d W0 + 0 -r0i0= + "f dt Wf 0 rf if"d Wd 0 rDiD_"q _ _Wq _ 0 一 Qq_式中:"d、Uq、"f、"d、Uq分别代表定子和转子绕组电压;7d、7q、7f、7d、7q分别代表定子 和转子绕组电流;旳、旳、屮f、肖D、屮Q分别代表定子和转子绕组磁链;ra、f rD、、Q分 别代表定子和转子绕组磁链;e为转子电角速度。磁链方程为- 10 -屮d 仇 00 屮f 0D 学Q 式中: Xad、Xaq 为定子和转子间 Xq为转子绕组自感系数。其转子运动方程为2比字=P - PeD d t t e式中:惯性常数Hd表示系统上所有发电机和负载的总惯性。Pt、Pe为同步发电机机械功 率和电磁功率。励磁系统用于调节励磁电压,在保证机端电压稳定的同时对无功功率进行分配。该系 统主要由四个部分组成,包含:测试环节、电压调节器、励磁机和励磁系统稳定器。励磁 系统结构框图如图 2-4 所示。励磁系统第一通过测试环节获得发电机的机端电压U,在此基础上,将所采集电压 U同参考电压U-ef和励磁反馈电压U进行比较。经过电压比较所获得的电压偏差被输入至 电压调节器,由其输出电压调节控制信号Ur。控制信号用于调节励磁机输出电压的调节。 除此以外,励磁系统内安装由励磁系统稳定装置,用于提升励磁系统输出水平,保证励磁 系统输出电压的稳定。图 2-5 励磁系统模型本文中,测试环节、电压调节器、励磁机均用一阶惯性环节表示,考虑到实质状况, 需要对 UR 进行限幅,另外,励磁系统稳定器包括电压测试和积分环节,所以其传递函数 为sKf/。图2-5展示了励磁系统模型,各项参数如表2-2所示。- 11 -表 2-2 励磁系统模型参数参数 符号 数值测试时间常数 t 0.02s电压调节比率系数 Ka 400电压调节时间常数 Ta 0.02s励磁时间常数 Te 0.05s励磁稳定器积分系数 Kf 0.03s励磁稳定器时间常数 Tf 1s2.3电池储能发电系统电池储能单元的框图如图2-6所示。电池代表具备内阻Rs的理想电压源。本文电池储 能单元使用 VSG 技术,其目的在于解决电力电子接口处低惯量、低阻尼的问题,是在下 垂控制基础上增加同步机功频、励磁调节的逆变器控制方案。对VSG进行建模,其内部 结构详细分为虚拟转子、调速器、励磁调节器三个部分。虚拟转子的输出角频率经过积分 生成相位角5,与励磁调节器的输出电压一同合成三相电压相量,作为电压电流双闭环控 制的参考信号。DC/AC图 2-6 电池储能单元框图2.3.1 虚拟转子模型在典型的VSG控制用于DC/AC转换器[47],摆动方程是VSG的一个要紧过程,J - = Tm - Te - D© - %) dt其中J是转动惯量; Tm,Te和D分别为虚拟机械转矩,虚拟电磁转矩, 和阻尼系数; ◎是VSG的转子角频率;是VSG的额定角频率。结合公式得到虚拟转子运动控制框图如图2-7所示。- 12 -图 2-7 虚拟转子控制框图J的存在对系统的动态过程影响显著,它使系统具备了惯性,J越大对系统频率的支撑 成效越强。等效阻尼D的存在使得逆变器型并网发电装置也具备抑制电网功率振荡的能力。 J和D在提升微电网运行性能的方面发挥着极其要紧有哪些用途。通过达成该虚拟转子结构, 成功模拟了同步发电机的惯性和阻尼,但除去转子部分,同步发电机的调频、励磁调压 特质还需要进一步深入剖析,从而达到保持电压频率和励磁电压稳定的目的。2.3.2调速器模型在设计调速器部分时,因为不再受真实原动机的机械限制,调速器的输出可以改为功 率值而不再是原动机的某控制量,频率差值与输出功率差值之间的比率系数即为一次调频 下垂系数。在逆变器控制中,一般一次调频已经足够满足系统的功率需要,因此省略了二 次调频,对调速器进行控制,可表示为Pm = Pref + Dp 图 2-8 调速器控制框图调速器的结构如图2-8所示。Dp为一次调频下垂系数。虚拟转子和调速器的一同构成 了虚拟同步机的有功频率调节部分。可见,虚拟同步电机具备了惯性和阻尼特质,也同时 具备了有功调节特质。这类特质对于以电力电子逆变器作为接口的分布式电源来讲起到了 保护用途。因此,电池既能够自动调整有功功率输出,为又可以系统提供惯性和频率支持。2.3.3 励磁调节器模型在电力系统中,电压也是电能水平的要紧指标,为抑制机端电压随负载变化的波动, 励磁调节器是通过改变转子绕组励磁的大小改变感生电动势,补偿定子端电压差值,从而 保证机端电压的稳定,其工作原理如图 2-9所示。UmQref图 2-9 励磁调节器控制框图- 13 -虚拟励磁调节器将VSG输出无功功率值Qe与系统无功功率参考值Qref进行比较,二 者差值作为调节量,借助无功电压的下垂控制模式,得到相应的电压参考值Uef,再与实 际系统输出端电压的幅值Um作比较,由此获得的电压偏差被作为PI调节器的输入,用于 调节PI控制器输出控制信号的调节,进而保证输出电压可以收敛至参考值并准确跟随参考 值。经上述步骤可以获得励磁电动势幅值£0,从而以闭环形式控制输出电压Umo2.4光伏发电系统模型通常来讲,光伏电池具备输出电压较电网峰值电压低的特质,为保证光伏电池输出电 压在并网过程中不会对电网导致电压影响,用DC/DC升压电路对光伏电池输 出电流进行升压,使其可以同电网峰值电压维持同步,然后输出到逆变器,从而形成交流 电并入电网 [48]o在双级式光伏系统中,Boost电路的输入电压即为光伏阵列的输出电压Vpv,输出电压 即为逆变器直流侧输入电压Vdco由此可得,Vdc = b 因此调节Boost电路的占空比D即可调节光伏电池的输出电压Vov,从而达到MPPT 的目的。本文使用两级光伏发电,其框图如图2-10所示。在典型的光伏发电控制中,DC/AC 逆变器将直流电压调节到其参考值。DC/DC转换器控制光伏阵列的电压,以跟踪最大功率 工作点。Vmppt与Vpv进行比较,通过PI控制器生成升压变换器的占空比。通过调整升压 电路的占空比可以获得最大功率。对于光伏发电的典型控制,光伏发电在MPPT模式下工 作,不参与微电网系统的调频。图 2-10 两级式光伏发电模型框图常规微电网由柴油发电机和电池储能进行调频,而光伏发电在MPPT模式下运行不参 与频率调节。光伏阵列是光伏发电系统中最基本的组成部分,其工作状况的变化受外面辐 照度和工作环境温度等原因影响。由光伏电池工作特质理论剖析,在光伏电池的负载阻抗 同其输出阻抗具备相等关系状况下,光伏阵列可以以最大输出功率为负载提供电能。然而- 14 - 在不同光照条件下,光伏阵列的输出存在较大差异。因此,怎么样提升光伏电池的工作效率 成为了大家关注的问题之一。因此,MPPT技术应运而生。最常用 MPPT 的办法为扰动察看法[49-50],该办法用传感器获得阵列输出电压和输出 电流信息,以功率反馈方法获得阵列输出功率信息。假如光伏组件在工作点附近出现较大 变化时,其输出特质会发生相应的变化。假如AP>0,表示电压调整为正确方向,则初始 方向扰动或许会继续增加;假如AP<0,表示电压调整为错误方向,则应改变初始方向扰 动。其控制步骤图如图 2-11 所示。该办法本钱低,算法容易,然而,在实质应用过程中,光伏阵列输出功率受输出电压 波动的影响而出现损耗,致使没办法直接预测阵列输出功率是不是达到最大功率点。针对这一 不足,可以通过变步长跟踪办法[51,52]进行改变,因此,变步长扰动察看法在原有扰动察看 法的基础上增加了步长可变功能,使其在原有办法控制本钱低等优点的基础上,有效抑制 阵列输出功率在最大功率点处的波动,可以解决响应实时性和输出稳定性没办法兼得的问 题。返回图 2-11 扰动察看法控制步骤图除此之外,大容量柴油发电机和电池储能系统对于将频率维持在允许范围内至关要紧。如 果光伏系统可以提供频率支持,则可以提升微电网的调频能力,并减少所需的柴油发电机 和储能容量。VSG可能是DGs提供频率支持的一种最好的办法。然而,典型的VSG控制不适用 于两级光伏发电。缘由如下:(1)如图2-3所示,典型VSG需要恒定直流电压源。因此,可以借助DC/AC逆变器 的有功功率控制回路来达成仿真的摆动方程。然而,对于两级光伏发电,有功功率控制回- 15 - 路用于调节直流电压。(2)光伏系统没固有些惯性或可用的备用功率。其输出功率由环境条件决定,是 随机且可变的。然而,对于典型的VSG, DG具备已知的备用功率,一般觉得并网逆变器 直流侧电源是具备无限大容量的恒定直流电压源。因此,本文研究的重点是设计一种改进 的两级光伏发电VSG方案。2.5 本章小结本章主要讨论的对象是课题应用的主体,即光柴储独立微电网系统。对柴油机、电池 储能系统、光伏发电系统的控制原理进行了详细的描述,并依据其物理特质进行了数学建 模,便捷进行仿真计算。其中还讲解了光伏发电并网前级电路的控制方法,指明了 MPPT 算法的重要程度。除此之外,本节在电池储能系统中应用了 VSG技术,并详细介绍了典型的VSG 控制的构成与原理,为第4章节提出新的VSG控制方案做了铺垫。- 16 -第 3 章 基于离线拟合的光伏减载跟踪方案为了改变光伏独立微电网的频率响应,本章设计了基于离线拟合的光伏减载跟踪策 略,来替代第2章光柴储孤岛微网中光伏单元所使用的MPPT控制方案。相较于电池储能, 光伏运行于减载模式减小了成本本钱,更具经济性。本章依据光伏阵列电气特质设计了基 于离线拟合的减载功率跟踪办法,可以自动依据辐照度的变化获得对应的减载功率。3.1光伏阵列模型及电气特质剖析光伏电池是整个光伏发电系统中最为要紧的部件之一,也是光伏阵列的基本组成单 元,光伏电池以特定串并联结构组合成阵列。所用光伏电池本质为借助光生伏特效应实 现光-电能转化的P-N结。辐照度不变时,其光电流的状况不受电池工作状况的影响,因此 可以将其视为恒流电流源。工程上,光伏阵列常使用单二极管模型表述[53],光伏电池等效电路模型如图3-1所示。RsV\A/― +►丄丄 厶『①辛/d字h [ = AkT/q]ov图 3-1 光伏电池等效电路模型PV阵列模块的五参数数学模型为:3-2)SSSTCIsc,STC t1 + a]3-3)3-4)3-5)电流,q为电荷,其大小为1.6x10- 19C,k为波兹曼常数,Vpv为光伏电池输出电压,Rs为 串联电阻,Rsh为并联电阻,A为二极管理想因子,S为辐照度,Voc和Isc分别是光伏阵列 的开路电压和短路电流,SsTc=1000W/m2、Tstc=25°C为标准试验条件下的辐照度和温度, Isc,STC和Voc,STC分别是标准试验条件下的短路电流和开路电压;a和B为热有关系数。式(3-1)为非线性隐函数,为了剖析其曲线特质,需要做肯定简化。一般Rsh»V-+RsIpv, 从而使(Vpv+RsIpv)/Rsh非常小,相对于光生电流源Iph可忽视不计,式(3-1)可简化为,VpvIpv -1ph -厶(占-1) (3-6)进一步的,工程允许的假设下,Iph=Isc,Isc为短路电流。另外,一般Rs值的非常小,从 而使RsIpv<< Vpv。由上述假设可简化式(3-6)为,VpvIpv = Isc[1 - G(e 页-1)] (3-7)式中,C1,C2为相应系数。在本研究中,选择了 SunPower的SPR-305E-WHT-D (串联数N=5,并联数Np=66) 光伏阵列。表3-1 中列出了参数值。光伏电池的输出特质与外面环境的辐照度和温度条件有着密不可分的联系,本文在 Matlab/Simulink 仿真平台打造光伏列阵模型得到标准温度、不同光照强度和标准光照强度、不同温度时的I-V、P-V特质曲线如图3-2、3-3所示。(a) I-V特质曲线 (b) P-V特质曲线图3-2温度为25C时,不同辐照度下光伏电池特质曲线由图 3-2 可知,在固定的温度下,辐照度越高,光伏电池可以输出更大的电流,但 其开路电压呈现维持不变特质。这样来看,光伏电池的输出电流伴随辐照度的升高而增大, 从而光伏电池的输出功率伴随辐照度的升高而增大。由图 3-3 可知,在固定辐照度下,温度越高,光伏电池的开路电压越小,但光伏电池 的短路电流基本维持不变。这样来看,光伏电池的输出功率伴随温度的升高而减小。- 18 -12溼400300左200 — — £ -./i- U 100 200 300 0 100 200 300V / V V / Vpv pv I-V特质曲线 P-V特质曲线图3-3辐照度为1000 W/m2时, 不同温度下光伏电池特质曲线由图3-2、3-3可知,光伏P-V特质曲线是呈非线性变化的,伴随光伏电压的升高,光 伏输出功率呈现先增大后减小的特征,在此过程中会达到一个最大点。该点即为MPP,对 应着光伏最大功率Pmpp和光伏功率最大点电压Vmppo表 3-1 光伏阵列主要参数参数 符号 数值标准试验条件下的开路电压 Voc,STC 62.4V标准试验条件下的短路电流 Isc,STC 5.96A短路电流热有关系数 a 0.061745开路电压热有关系数 -0.27269二极管理想因子 A 0.94504开路电压 Voc 64.2V短路电流 Isc 5.96A串联电阻 Rs 0.37152Q并联电阻 Rsh 269.5934Q3.2基于离线拟合的减载功率跟踪与风力发电不同,光伏发电没转子动能。因此,为了参与调频,有必要为光伏发电 保留一部分有功功率,即减载功率,从而不需要储能节省本钱。文献[54]中提出了一种功率 储备控制办法并进行了介绍。功率减载率d概念为[55]:3-8)本文选择标准温度,不同辐照度条件,打造了光伏减载功率四段线性函数[54]o选取坡 度突变的数据点作为分段点。在确定分段点后,借助测量数据进行线性拟合,得到拟合参 数。拟合的分段线性曲线如图3-4所示。- 19 -图 3-4 中展示了六种辐照度下的光伏 P-V 特质曲线及 12 种辐照度下的光伏最大功率 点,可以看出相邻几种辐照度的光伏最大功率点的可近似为一条线段的连线,本文选取原 点和光照分别为100W/m2、400W/m2、900W/m2、1200W/m2时的光伏减载功率点作为分段 函数的分段点,光伏减载功率函数可表示为:4$, 0 < Vpv < 厶p 」aXv + b Vd1 < Vpv < 比p \a3Vpv + b3, Vd2 < Vpv < Vd3。4$ + b4, Vd3 < Vpv式(3-9)中有很多拟合系数,借助标准温度条件下的减载功率和电压测量数据,通过 离线线性拟合得到减载功率系数(如a1~a4和b2~b4)o拟合系数数值如表3-2所示。标准温度(T=25°C)下拟合曲线数据与实测数据之间的误差分布如图3-5所示。3-10)功率减载控制过程如图3-6所示。以Pde-Vov曲线为边界,将P-V特质曲线分为左右两 段。假设初始工作点是坐落于P-V特质曲线左边地区的A。显然,Pa大于坐落于Pde-V^ 曲线处的Pdeo因此,依据等式的控制规则,APpv为正,Vfi+1)将增加。即, A向交点B移动。当工作点在左边地区时,APpv一直为正,PV电压继续增加, 直到到达交点Bo同理,若PV刚开始工作在P-V特质曲线的右边地区,则APpv 一直为负值,那样V-ef通过式的控制规则朝着减载工作点B持续减小。 而且,这是一个自动的功率跟踪过程,与光照无关。图 3-6 减载功率点跟踪原理为了预防减载功率点周围的运行点振荡,本文用变步长跟踪办法,3-11)SignAVmax |AV >AVmax式中,AVmax是最大电压偏差。本文中,AVmax=0.5o本文控制算法中,光伏系统需要工作在上坡段。重要原因有:上坡段地区,光伏阵列电压增大使光伏输出功率增大,为正确的调频方向。光 伏阵列电压最后会稳定在某个值。相反的,在下坡段,光伏电压增大会引起功率降低,会 致使系统频率持续降低,为错误的调频方向,最后光伏发电系统会因电压持续降低而崩溃。光伏阵列P-V特质下坡段地区很陡峭。假如光伏系统下坡段地区运行,当外 部辐照度忽然减少时,光伏功率或许会忽然降低甚至为0o这可能致使系统功率突变甚至 控制不稳定。为了预防光伏系统在下坡段运行,对光伏电压设置了饱和限制器,使光伏最大运行电 压低于光伏最大功率点电压Vmppo- 21 -3.3光伏最大电压估计针对光伏电压饱和限制器的需要,为使光伏运行电压低于Vmpp,本文设计光伏最大 电压Vmpp估计办法。该办法是借助光伏P-V特质曲线的上坡段的近似线性的关系和光伏最 大功率曲线大陡度的特质,通过求二者的交点来近似确定光伏最大运行电压。在P-V特质曲线的上坡段,PpV几乎与VpV呈线性关系,可近似表示为,Ppv = kVpv 式中,k为斜线的斜率。其次,最大功率-电压曲线也可以近似为分段线性曲线,相似地,与 光伏减载功率曲线拟合办法一致,光伏最大功率曲线的拟合同样选择标准温度,不同光照 条件,打造了最大功率曲线四段线性函数。设置温度T=25C,辐照度从100W/m2开始以 100W/m2为间隔逐步增加至1200W/m2并测得不同辐照度条件下的最大功率离线数据。对获得的数据进行离线剖析,可得到光伏最大功率的拟合分段线性曲线,表达式为: 也, 0 < Vpv < Vp1c^Vpv + d2, Vp1 < Vpv < Vp^"cVv + d3, Vp^ < Vpv < Vp3cVv + d4, Vp3 < Vpv 拟合参数如表3-2所示。拟合分段线性曲线如图 3-7所示。如图 3-8 所示,600 W/m2和1000 W/m2的P-V特质曲线上的点。斜线穿过A、和A3。显然,方程式对应的斜线与方程式的Pmpp-Vpv曲线之间存在交点。它们的交点分别坐落于C1、C2 和C30 D1、D2和D3是实质MPPo由图可知,虽然C点与D点相距一段距离,但两点电 压的差距并不大。- 22 -在本研究中用光伏阵列建模,得到C1和D1之间的电压偏差为0.4069V, C2和D2之间的电压偏差为0.1653V, Cs和Ds之间的电压偏差为0.0058Vo因为该误差非常小,可以 忽视不计。其重要原因是Pmpp-Vpv曲线的斜率相当大。因此,交点与实质MPP之间的误差 很小。最大功率曲线的斜率越大,误差越小。因此,交点处的电压可近似为MPP电压。启动段(图3-8中①段)的光伏输出功率很小,在这里可以忽视。然后,通过联立求解方 程(3-12)、(3-13),可依据以下公式计算近似MPP电压:说/© — k)片 < Vmpp < Vp^Vmpp £说/6 - k),$ < Vmpp < Vp3 (3-14)_-d4/(C4 - k),V,3 < Vmpp其中, k 可以从光伏功率和电压的电流测量中获得,3-15)表3-2光伏减载功率曲线和光伏最大功率曲线的拟合参数值参数 数值 参数 数值a1 38.6888 c1 36.77674654a2 2459.477551 c2 2391.15873a3 12688.5 c3 11803.25581a4 120668 c4 75417.5b2 -472053.8024 d2 -603717.4559b3 -2566957.6 d3 -3135787.107b4 -25026693.6 d4 -20523016.81Vd1 195 Vp1 256.4229Vd2 204.8 Vp2 269.0229Vd3 208 Vp3 273.32293.4 仿真验证为了验证所提光伏减载控制办法的有效性,在图2-10的基础上,将MPPT跟踪改为减 载功率跟踪搭建仿真模型,设计了不同辐照度变化的场景,验证所提减载控制方案跟踪目 标减载功率的合理性和靠谱性。仿真模型各参数如表3-3所示。表 3-3 仿真模型主要参数参数 符号 数值光伏阵列最大功率点电压 ^mpp 273.5V光伏阵列减载功率点电压 Vde 208V光伏阵列最大功率点电流 Impp 368.28A光伏阵列额定容量 Pmpp 100kWBoost 变换器电感 L 5mHBoost 变换器开关管开关频率 fk 20kHz直流母线电容 Cdc 6mF电网电感 Lf 250呎场景 1:温度固定不变,辐照度阶跃变化设定温度T固定为25C,辐照度S按图3-10中黑色实线阶跃变化,目的减载功率为 减载20%的光伏功率,仿真结果如图3-11所示。图3-10辐照度阶跃变化波形图24减载率稳定在0.2, 30-35s时,辐照度阶跃降低,频率减小,暂态过程中最大频率变化量为 0.12Hz,伴随减载功率跟踪的进行,光伏功率会渐渐趋于目的减载功率,频率也会逐步趋 于稳定并向50Hz挨近。35-40S时,辐照度第三发生阶跃回到标况条件,光伏功率第三趋 于目的减载功率,最后系统频率第三稳定在50Hz,减载率稳定在0.2o 40-50s时仿真结果 与30-40S时的仿真结果正好相反,但在辐照度变化后,同样都是逐步向目的减载功率挨近, 最后达到稳态。由图3-11和图3-11中的光伏电压和并网电流波形也可以看出,本文中 的减载曲线具备好的拟合成效,跟踪方案也具备好的控制性能。因此,在辐照度阶跃 变化的场景下,所提减载跟踪方案仍然可以非常不错地追踪目的减载功率,使系统维持稳定。表 3-4 辐照度阶跃变化时光伏系统参数变化参数 25~30s 30~35s 35~40s 40~45s 45~50s极值频率 50Hz 49.88Hz 50.05Hz 50.12Hz 49.95Hz稳态频率 50Hz 49.92Hz 50Hz 50.08Hz 50Hz极值减载率 0.2 0.38 0.14 0.02 0.25稳态减载率 0.2 0.31 0.2 0.09 0.2场景 2:温度固定不变,辐照度连续变化设定温度T固定为25。。辐照度S根据图3-12中黑色实线连续变化,目的减载功率光伏电压并网电流 图3-13辐照度连续变化时的仿真结果由图3-13可知,标况条件下,光伏系统频率为50Hz,减载率为0.2, 25-30S时,辐照 度以5W/m2/s的斜率持续降低,光伏输出功率随之减小,减载率增大,频率减小;30-35s 时,辐照度持续上升,光伏输出功率增大,减载率减小向目的减载率 0.2 挨近,频率渐渐 增大向50Hz挨近。35-40S时,辐照度继续上升,减载率渐渐原理目的减载率,40-45s时, 辐照度降低,减载率又向目的减载率挨近。45-50S时系统处于标况状况,频率经轻微波动 后最后达到稳态。图3-11所示的并网电流波形验证了所提减载跟踪方案在辐照度连续变 化的条件下跟踪性能好。3.5 本章小结本章设计了基于离线拟合的减载功率跟踪方案,该办法中减载功率会伴随辐照度的变 化自动得到与之对应的减载功率且没复杂的数学计算。在减载功率估计办法的基础上采 用变步长电压跟踪方案,以预防目的运行点附近的功率波动。为了预防光伏系统在下坡路 段运行,设计Vmpp估计办法来限制光伏运行电压。搭建两级式光伏减载发电系统仿真模型, 对辐照度变化的场景下,对所提减载控制办法的跟踪性能进行了仿真测试。验证了减载曲- 27 -线好的拟合成效和跟踪方案的有效性。- 28 -第 4 章 基于电压偏移的虚拟同步发电机控制方案常规的VSG控制方案中%来自PLL,存在肯定的测量延迟和误差。除此之外,d%/dt对 噪声敏锐,或许会减少控制稳定性并恶化调频性能。但为了使光伏发电系统具备像常 规同步发电机的调频能力和惯性支撑能力,在第3 章提出的光伏减载跟踪方案的基础上, 本章依据类比原理提出了基于电压偏移的虚拟同步发电机控制方案,由角频率变化自然产 生的惯性支撑,从而改变系统频率响应。4.1基于电压偏移的虚拟同步发电机控制方案类比原理由电力系统中的功角特质方程可知,同步发电机的输出功率可以表示为,P = EU sind sX5=J 血-%冲 式中,Ps是同步发电机的输出有功功率,E是同步发电机电动势的振幅,U是电网电压矢 量的振幅,5是两个矢量之间的功率角,X是虚拟阻抗,◎是同步发电机电动势的转速,% 是并网电压的转速。典型的光伏阵列P-V特质曲线和同步发电机输出有功功率与功率角曲 线如图4-1和卩)所示。显然,这两条曲线有一些相似之处。同步发电机的功角特质曲线为正弦曲线,与光伏 阵列取相同额定功率,如图4-1 所示。显然,该曲线为单峰值曲线。在5=[0°, 180°时, Ps随5增加,变化率dPs/d5持续减少。当5=90°时,dPs/d5=0,曲线达到峰值。当5非常小时, sinSM, Ps和5近似线性线性关系。工程上,光伏阵列使用单二极管模型如式表述,在式的基础上,为简 化模型,对exp进行泰勒展开,并忽视高阶项,得到尹脸)=1 + Vv/ CVc ) 则,式可以进一步简化为Ipv -1 sc-eg CVoc) 光伏阵列的输出功率可以表示为Ppv = IpvVpv - Vv I sc - Vpv2 由式可知,光伏阵列P-V特质为具备单峰值的二次曲线。在 抵=[0, Vmpp]时, Ppv随Vpv的增大而增大,且随变化率dPpV/d^v渐渐减小。当5v=Vnpp时,dPpV/d^v=0,系- 29 -统达到峰值功率。当Vpv较小时,式中的高阶项Vpv2可以近一步忽视得到 Ppv=VpvIpv,近似为线性关系。光伏阵列曲线如图4-1所示。相同功率条件下,VPv-3对应曲线如图4-1所示,可 见Vpv和5成近似线性关系。虽然,光伏阵列P-V特质曲线形状不一模一样,但光伏阵列P-V特质曲线和同步发 电机功角特质曲线具备相似性。基于这类相似性,本文拟将光伏电压Vpv类比于功角5,这 使得Vpv随电网频率变化而直接变化,并产生类似的“自然”惯性行为,当电网频率变化8=^ + J A® dtsg基于Vpv与功角5一样的原理有,Vpv = Vde +J dVdt 式中,Vde为初始电压,dV为微分电压。在离散控制中,式可以重新表示为,Vpv = Vde +工AVAV = Vpv - Vpv与式和相比,^V可以类比为3。容易地说,大家假设3与AV呈线 性关系,即AV = AA^ 式中, A 为类比系数。4.2基于电压偏移的虚拟同步发电机控制方案偏移原理基于上述剖析,图 4-2 给出了所提出的两级式光伏系统 VSG 控制框图。 虚拟机械转矩 Tm 来自下垂控制,即:心=Pde + AP 其中,AP = Dp 式中,Dp为下垂系数;VSG的额定角频率盹减去电网角频率%得到APs Z乘以类比 系数A获得PV电压变化量AV。功率曲线变化过程中存在一个电压累积过程,女口,Pde = Pde 式中,Vpv为目前光伏阵列电压。在每次控制循环中,Vw值都将更新一次。即,Vpv = Vpv-AV = Vpv—工 AV 图 4-2 所提 VSG 控制方案参与调频控制框图在功率曲线跟踪控制中,减去 AV 意味着减载曲线向右移动,交点向上移动,从而导 致光伏输出功率增加。该过程可以在图 4-3 中示出。- 31 -图 4-3 功率跟踪控制原理图Pde是初始减载功率曲线。Vde减去AV会致使Pde%v曲线在下一个控制周期向 右移动。Pde-Vov曲线与P-V特质曲线的交点功率也增加。在下一个控制周期中,Vpv减去 AV,即^e-AV-AV, Pde-Vov曲线继续向上移动,交点功率继续增加。这是一个潜在 的积累过程。交点是功率曲线跟踪控制的唯一平衡工作点。当Aeg=0时,来自Pde-Vw曲线的参考功率Pde直接反馈至虚拟机械转矩Tm。因此,Ae 为零,AV为零。也就是说,在Aeg=0的条件下,转子运动方程模块被禁用,只有功率减 载控制被启用。当电网频率变化时,将AP加到Pde中,受转子运动方程模块的影响,AW0, 并随Aeg渐渐变化。AV加到测量的光伏电压Vpv中。它会改变Pde-Vov曲线。该曲线的偏 差致使稳定运行点伴随输出功率的变化而移动。所提出的VSG方案的步骤图如图4-4所示。图 4-4 所提 VSG 控制方案步骤图所提VSG控制方案需要光伏系统在P-V特质曲线的上坡段运行。这是由于在上坡段,- 32 -Ppv随Vpv的增加而增加,这是频率支持的正确方向。不然,若光伏在下坡段运行,Ppv会 伴随Vpv的升高而飞速减少,功率变化方向会致使频率恶化。为了预防光伏系统在下坡路 段运行,在控制框图中对V-ef添加了饱和限制器,如图4-2所示。上限设置为Vmpp,以确 保光伏系统一直在上坡段运行。下限设置为d=40%减载曲线的最小允许电压(见图4-3)。 在本研究中,Vmin=150 V。Vmpp是一个未知值,由于它受环境影响,需要进行估计。大家 设计了一种容易的办法来迅速估算Vmpp,如3.3节所述。4.3 算例剖析为了验证本文所提出的VSG控制方案的调频成效,用Matlab/Simulink 2018 Student Suite Version, MathWorks, Natick, MA, USA打造了如图2-1所示的光柴油储独立微电网 模型。4.3.1 系统介绍本节搭建了 IEEE14 节点光柴储独立微电网仿真模型,并将某海岛微电网的发电机参 数引入到该模型中,研究所提基于电压偏移的虚拟同步发电机控制方案在辐照度和负荷变 化的条件下参与系统频率调节的性能。IEEE14节点仿真模型中共包括5个电源,分别为三 个光伏阵列PV1、PV2、PV3和一个柴油发电机组G1和一个电池储能机组B1。节点13- 33 -现在该海岛微电网是主如果由容量为1100kW柴油机发电机供负荷发电,为了减小柴 油发电机发电本钱,本文使用容量为400kW柴油发电机,400kW电池储能,100X3kW光 伏阵列进行发电。此时,柴油发电机和储能发电容量为800kW,而该岛白天最高峰的负荷 为700kW,若在机房改造期间柴油发电机发生问题不可以正常运行,由光伏发电来补充功率 也不会对系统有太大影响。而晚上系统所带负荷降低,即便辐照度为 0,仅由柴油发电机 和电池储能发电是足够的。仿真模型电源容量参数配置如表 4-1 所示,各节点有功负荷参 数配置如表 4-2 所示。所提虚拟同步发电机控制参数如表4-3 所示。表 4-1 IEEE14 节点仿真模型电源容量参数配置参数 符号 数值光伏阵列额定容量 Ppv1N、Ppv2N、Ppv3N 100kW初始减载率 d 0.2柴油发电机额定容量 PG1N 400kW柴油机初始出力 PG0 320kW电池储能额定容量 PBN 400kW电池储能初始出力 PB0 240kW初始负荷 PL0 800kW表 4-2 各节点有功负荷参数配置节点编号 有功功率 节点编号 有功功率1 0 8 02 110kW 9 130kW3 100kW 10 04 100kW 11 100kW5 0 12 180kW6 0 13 07 0 14 80kW表 4-3 所提 VSG 控制方案控制参数参数 符号 数值下垂系数 Dp 40转动惯量 J 1.06阻尼系数 D 0.1类比系数 A 5PI控制器比率系数 kp 0.0002PI 控制器积分系数 k 0.014.3.2惯性验证 第一,验证所提控制方案提供惯性支撑。为了消除下垂控制对惯性响应成效的干扰,本文所提 VSG 办法中禁用了下垂控制,只提供惯性响应,并与光伏不参与调频控制进行 仿真对比。光伏系统的运行环境为标准条件。光伏发电刚开始保留20%- 34 -的减载功率,负荷在30s时增加50kW,致使频率降低。仿真结果如图4-6所示。3032363850Q49.934'/ s40系统频率360a、340D320—所提VSG控制方案 —PV不参与调频28303234t / s36384028030323638乂 240柴油发电机输岀功率2602834t / s40电池储能输岀功率88 p862 84- 、82 - 戶0- 工78-76 L283032341 / s36—所提VSG控制方案 —PV不参与调频3840光伏输出功率0.220,2 JIS0.160.140.1228303234363840光伏减载率-35 -光伏电压图4-6惯性验证的仿真结果由图4-6所示的仿真结果可知,当负荷突增时,所提控制方案可以为系统提供肯定的 惯性支撑,减小了频率变化率,而且提升了系统最低点频率。当光伏不参与调 频时,最低点频率为49.84Hz;当光伏仅依赖所提VSG控制方案的惯性参与系统调频时, 系统最低点频率为49.87Hz。二者系统稳定频率均为49.9Hz。这样来看,所提方案提供惯 性支撑,改变了微电网的频率控制。4.3.3 调频成效验证[56]提出了 PRC-VSG控制使减载光伏系统参与调频。类似的辅助频率控制回路也可在 文献[57-60]中找到。PRC-VSG的控制图如图4-7所示。控制图可用式表示Pf = -J% d: + Dp%。-%) 其中%来自PLL, d%g/dt通过带时间常数为0.1的wash-out滤波器获得,如图4-7所 示。 PLL 存在肯定的测量延迟和误差。除此之外, d%g/dt 对噪声敏锐。这或许会减少控制稳定 性并恶化调频性能。除此之外,对于 PRC-VSG 控制,惯性支撑通过功率跟踪控制产生。它与 SG 的惯性响应完全不同,后者是依据角频率变化自然产生的。通过比较,本文所提方案 的惯性响应取决于模拟的转子运动方程模块,它无需d%g/dt信息。除此之外,因为SG电动 势%s的转速是自发的,因此PLL对%的影响减弱。将功角0替换为光伏电压抵,使Vpv 直接响应电网频率变化,并产生输出功率自动增加或降低的“自然”惯性行为。如此可以 更好地模拟SG的惯性行为。所提方案的优点概要如表4-4所示。在仿真中,将提出的VSG方案、PRC-VSG控制方案、PV不参与调频三种状况进行 比较。其中,PRC-VSG控制方案和提出的VSG控制方案的下垂系数Dp和惯性常数J相同。 Dp 为 40, J 为 1.06。- 36 -t / s光伏输出功率-37 -光伏电压图4-8负荷突增时系统的动态响应尽管三台100kW光伏发电站坐落于微电网的不同地方,但在本研究中,三台光伏发电机 用相同的环境参数设置,因此其输出功率在理论方面应相同。因此,在这样的情况下,只 给出了光伏发电的一条有功功率曲线。如图 4-8 所示, 30s 前,光伏发电的总输出功率为 80X3kW,跟踪减载20%的光伏功率。即,当A/=0时,光伏系统在PRC模式下运行。30s 后,系统频率减少。对于不参与调频的PVs,其输出功率维持在80kW,微电网的稳定频 率为49.89Hz,频率最低点为49.84Hz。频率调节仅取决于柴油发 电机和电池储能。柴油发电机和电池储能的输出功率随频率降低而增加。柴油发电机的峰 值功率为337.71kW,稳定输出功率为349.18kW。电池储能的峰值功率为271.25kW,稳定 功率为 260.82kW。对于PRC-VSG的PV系统,伴随频率的减少,PV系统输出更多的有功功率以提供频 率支持。每台光伏发电站的峰值功率为87.07kW,其稳定功率为86.07kW。柴油发电机的 峰值功率为327.62kW,稳定功率为337.44kW。电池存储单元的峰值功率为262.32kW,稳 定功率为254.35kW。微电网的稳定频率为49.93Hz,比没PV调频的频率高0.04Hz□ FN 是49.89Hz,比没PV FR的高0.05Hz。但,在暂态过程中会出现功率和频率振荡。相比之下,对于使用所提出的VSG控制方案的PVs,因为相同的下垂控制回路,其稳 态与PRC-VSG方案的稳态相同。然而,因为惯性响应的不同,它们的暂态过程也会不同。 在使用所提 VSG 控制方案的 PVs 中,每一个光伏系统、柴油发电机和电池储能的峰值功率 分别为88.11kW, 325.91kW和260.26kW。所提出的VSG控制方案的FN为49.9Hz,高于 PRC-VSG控制方案0.01Hz。另外,功率和频率显示出平稳的动态过程。这也验证了对 PRC-VSG控制讨论。PRC-VSG的惯性响应取决于d%g/dt。%从PLL输入到一个d%g/dt 滤波器,以获得d%g/dt 。d%g/dt的测量遭到滤波器延迟和衰减的影响,进而影响 控制性能。图4-9给出了 30s时负载突增50kW的d%g/dt曲线,显示了强烈的振荡。- 38 -仿真结果表明,在所提出的VSG方案和PRC-VSG方案中,光伏系统可以与柴油发电 机和电池储能系统一同承担频率调节任务,改变系统的频率响应。而且,提出的 VSG 控 制方案的调频成效优于 PRC-VSG。场景 2:负荷突减光伏发电在初始阶段有20%的功率储备,则在30s时负载突减50kW,致使频率上升。 场景2的仿真结果如图 4-10所示。光伏输出功率0.3 I 1 ! , Illi —所提VSG控制方案 —PRC-VSG控制方案 —PV不参与调频t / s光伏电压图4-10负荷突减系统动态响应付于无VSG的PVs,每台光伏发电的输出功率一直为80kW。频率峰值为50.17Hz。 稳定频率为50.11Hz。对于带有PRC-VSG的PV, PV发电的有功功率伴随系统频率的增加 而减少。每台光伏发电的最低功率为72.86kW,稳定功率为74.06kW。最高频率为50.12Hz, 比没VSG的低0.05Hz。最后,新的稳态频率为50.08Hz,比没VSG的低0.03Hz。相比之下,对于使用所提出的VSG的PVs,它们在暂态过程中减少了更多的有功功率 以抑制系统频率的增加,每一个光伏系统最低功率为71.95kW,其稳态与PRC-VSG方案相 同。而且,所提的VSG的最高频率为50.11Hz,比PRC-VSG低0.01Hz。从两种状况的仿真结果来看,带有所提出VSG的PVs可以更好、更平滑地与柴油发 电机和电池储能一同调节微电网频率,改变频率峰值和稳态频率。光照变化下的负荷突变该组仿真在考虑光照变化的状况下测试了所提的 VSG 方案。场景 3 中,负荷突增, 而辐照度持续减少。场景4中,负荷突减,而辐照度持续增加。光照趋势的变化与负荷相 反。场景5 中,负荷在实质辐照度测量条件下随机变化。场景 3:辐照度减小的条件下负荷突增光伏系统在初始阶段维持20%的功率储备,光照S从t=30s开始以10W/m2/s的斜率持 续降低。在t=45s时,负载突增50kW。仿真结果如图4-12所示。- 40 -7001——1 1 1 1 1 1 30 35 40 45 50 55 60系统频率柴油发电机输岀功率电池储能输岀功率光伏输出功率光伏减载率-41 -1 1 1 1 \nL 1 240230 —所提VSG控制方案2201 45 46 1 1 一PRC-VSG控制方案—PV不参与调频30 35 40 45 50 55 60光伏电压图4-12光照减小负荷突增的状况下系统动态响应图4-12中,在30-45s期间,伴随辐照度的减少,光伏系统的输出功率减少,系统频 率略有减少。45s后,因为负载突增,系统频率显著减少。对于没VSG的PV, PV输出 功率伴随光照的减少而继续减少,而功率减载率维持在20%,如图4-12所示,验证了本 文中的减载控制可以跟踪不同辐照度条件下的预设减载功率。在PV不参与调频的系统中,只有柴油发电机和电池储能用途于调频,FN为49.78Hz。 除此之外,受光照减少的影响,稳定频率持续略微减少。60s时,系统频率为49.81Hz。对于采 用所提VSG和PRC-VSG控制方案的系统,在30-45s时,受光照影响频率略微减少,输出 功率略大于PV不参与调频系统的输出功率,如图4-12所示。使用两种 VSG 控制方案的系统都在初始减载功率的基础上增加了额外的有功功率, 它们均表现出输出功率随光照变化的能力。两种方案在60s时的最后频率是相同的。然而, 使用PRC-VSG方案的PV的FN为49.84Hz,比无VSG的PV高0.06Hz。除此之外,在60s时, 系统频率为49.87Hz。而所提的VSG的PVs的FN为49.85Hz,也就是比PRC-VSG方案 的频率高 0.01Hz。场景 4:辐照度增加的条件下负荷突减从t=30s开始,辐照度S以10W/m2/s的斜率持续增加,如图4-13所示。当t=45s时,柴油发电机输岀功率电池储能输岀功率光伏输出功率光伏减载率光伏电压图4-14光照增加负荷突减的状况下系统动态响应如图4-14所示,在30-45s时,光照增加致使光伏输出功率增加,频率略微增加。在45s时,负荷突减使频率上升。无VSG光伏系统不参与调频。其频率峰值为50.22Hz。光伏输岀功率伴随光照的增加而增加,而减载率维持在20%。伴随光照的增加,系统频率继续增加,稳定频率上升到60s时为50.19Hz。对于带有PRC-VSG的PVs,其频率峰值为50.16Hz,比无VSG的PV低0.06Hz。除此之外,在60s时,系统频率为50.14Hz。对于使用所- 43 -提VSG的PVs系统,其频率峰值为50.15Hz,比PRC-VSG低0.01Hz。在60s时,系统频 率也上升到50.14Hz,与PRC-VSG方案相同。光伏系统依据频率变化降低减载功率上的一 部分有功功率来调节频率。场景5:随机辐照度和负荷仿真模型中输入的实质光照和负荷数据持续160s,如图4-15所示。随机光照随机负荷t / s系统频率t / s柴油发电机输岀功率电池储能输岀功率-44 -光伏输出功率图4-16随机光照和负荷下系统动态响应仿真结果如图4-16所示,带有VSG的光伏系统的频率波动远小于不带VSG的光伏系 统的频率波动。在微电网中,包含无VSG的光伏发电,最大频率偏差为0.17Hz,均方根 为50.0129Hz,均方根误差为0.0816Hz。在使用PRC-VSG方案的光伏发电中,最大频率 偏差为0.13Hz,均方根为50.0105Hz,均方根误差为0.0689Hz。相比之下,当光伏系统采 用所提出VSG控制方案参与电网调频时,最大频率偏差仅为0.11Hz,均方根为50.0091Hz, 均方根误差为0.0596Hz。在实质负荷和辐照度条件下,带有VSG的PVs显著改变了微电 网的频率响应性能。4.4不同光伏渗透率对频率影响的研究光伏渗透率水平概念为光伏发电量与负载需要电量的比值。在本文中,微电网负荷的总容量维持在800kW。在这样的情况下,测试了 20%、30%和 40%三种光伏渗透率的系统在负荷突变时的频率响应。所有渗透水平的柴油发电机、每一个 光伏电站、电池储能的容量相同,分别为400kW, 100kW, 300kW。电池储能的初始功率 也是相同的,均为 270kW。为了达到不一样的渗透水平,光伏发电功率增加,柴油发电机发电功率减少。表 4-2 总 结了孤岛微电网中DGs的容量。在标况下,负荷在30s时突增50kW,不同渗透率水平的 对比仿真结果如图 4-17、 4-18 所示。表 4-2 孤岛微电网中 DGs 的初始功率配置分布式电源 光伏渗透率20% 光伏渗透率30% 光伏渗透率 40%光伏发电 80x2kW 80x3kW 80x4kW柴油发电机 370kW 290kW 210kW电池储能 270kW 270kW 270kW光伏不参与调频的系统频率图4-17不同渗透率下的系统频率在图4-17 中,假如PV中无VSG方案,则不同PV渗透率的微电网频率很相似。FN 是49.87Hz,稳定频率为49.91Hz。当PV不参与调频时,频率响应由柴油发电机和电池储 能决定。三种策略下的柴油发电机和电池储能模型都是相同的,这意味着三种渗透率下的 柴油发电机模型参数都是相同的,他们的惯性和频率调节能力在所有三种状况下都是相同 的。因此,三种状况下的频率最低点几乎相同。相比之下,当PV使用VSG方案进行调频时,系统频率的动态响应会有所差异。电池储能输岀功率图4-18不同渗透率水平的光伏参与调频输出功率在20%渗透水平的状况下,FN为49.9Hz,稳态频率为49.93Hz;在30%渗透水平的状况下,FN为49.91Hz,稳态频率为49.94Hz。在40%渗透水平的状况下,FN为49.92Hz,稳态频率为49.95Hz。为了比较柴油发电机与参与调频的PV的动态响应,图4-18给出了- 46 -不同渗透率水平下DGs的输出有功功率。伴随光伏渗透率水平的增加,FN和稳态频率都 会更接近50Hz。因此,光伏渗透率越高,系统频率响应性能越好。4.5 本章小结本章节介绍了一种用于两级光伏发电的新型 VSG 控制方案,为孤岛微电网提供频率 支持。基于同步发电机功角特质曲线和光伏阵列P-V特质曲线的相似性,光伏电压VPv可 类比为功角5, AV可以类比为血。因此,它适用于DC/DC变换器,可以模拟同步发电机 的转子运动方程模块。借助本文所提的VSG控制方案,光伏电压可以直接响应电网频率, 不需要电网频率测量,提供类似同步发电机“自然”惯性响应,产生额外的有功功率,并将 其加入到减载功率中,以提供频率支持。通过对不同光伏渗透率水平模型仿真,得到结论,所提岀的 VSG 控制方案可以有效 地使光伏发电在不一样的光照条件下提供频率支持,从而提升微电网的调频能力。伴随光伏 渗透率水平的提升,峰值频率和稳定频率表现岀更好的性能。- 47 -结 论光伏发电系统接入微电网存在惯性和调频能力匮乏等问题,而光伏发电参与电网频率 响应是缓解上述问题的渠道之一。本文对独立微电网光伏减载VSG控制方案进行了研究, 获得了如下成就:(1)设计了基于离线拟合的光伏减载跟踪办法。在多种不一样的光照条件,选取了坡 度突变的数据点作为分段点,借助测量数据进行线性拟合,得到拟合参数,推导岀光伏减 载功率四段线性函数表达式。使用变步长电压跟踪方案来预防功率波动。该办法算法容易, 在辐照度迅速连续变化的条件下可以依据拟合曲线表达式自动获得减载功率并进行平缓 的跟踪。为预防光伏系统在下坡段运行,设置了饱和限制器,设计了光伏最大电压Vmpp估 计办法使光伏最大运行电压低于Vmpp。仿真结果证明,在辐照度变化的条件下可以迅速 准确地跟踪减载功率。(2) 设计了应用于两级式光伏发电系统的基于电压偏移的VSG控制方案。介绍了该 方案原理和数学模型推导,基于光伏阵列P-V特质曲线和同步发电机功角特质曲线的相似 性,将AV可以类比为Ae。详细剖析了通过改变光伏电压跟踪减载功率的迭代收敛过程。(3) 打造了光柴储独立微电网的仿真模型,剖析了虚拟转动惯量对惯性响应的影响。 将所提基于电压偏移的VSG控制方案与常规的VSG控制方案和光伏不参与调频三种状况 进行对比。仿真结果表明,无论是在辐照度和负荷突变还是随机变化的场景下,本文所提 岀的 VSG 方案的调频性能均优于另外两种方案。不同光伏渗透率水平的系统仿真对比表 明,光伏渗透率水平越高,系统频率响应表现性能更好。- 48 -参考文献[1]张希良,黄晓丹,张达,等•碳中和目的下的能源经济转型路径与政策研究J]•管理 世界, 2022, 38:43-74.[2]张继红,李华,杨培宏,等.分布式多能互补微电网协调控制方案J].可再生能源, 2015, 33: 11-15.[3]叶婧,林涛,张磊,等•考虑动态频率约束的含高渗透率光伏电源的孤立电网机组组 合J]•电工技术学报,2017, 32: 194-202.[4]花赟昊,朱武,郭启明•光伏发电系统MPPT算法研究综述[J].电源技术,2020, 14 : 1855-1858.[5]Tun T T, Kirschen D S. 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