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光伏发电技术
★ 5.0
基于嵌套快速同步求解的大规模光伏电站实时建模方法
Real-Time Modeling Method for Large-Scale Photovoltaic Power Stations Using Nested Fast and Simultaneous Solution
| 作者 | Shiwei Xia · Jianzhong Xu · Linhong Guo · Shengwei Li · Haiping Guo |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2024年8月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 大规模光伏电站 实时建模方法 实时仿真 FPGA硬件 高精度 |
语言:
中文摘要
实时仿真是验证大型光伏电站性能的重要手段,但它面临着精度、仿真规模和硬件资源之间的矛盾。为解决这一问题,本文提出了一种大型光伏电站实时建模方法。该方法通过引入嵌套快速同步求解(NFSS)在单元级构建接口并在电站级优化求解过程,能够实现高精度、适用性良好的实时仿真。同时,搭建了基于现场可编程门阵列(FPGA)硬件的仿真平台,以验证其正确性和可扩展性。与同规模光伏电站的离线模型相比,最大相对误差小于 4%。此外,在 2.5 微秒的时间步长内实现了 100 个单元电站的实时仿真。
English Abstract
Real-time simulation is an important means of verifying the performance of large-scale photovoltaic (PV) power stations, but it faces a contradiction among accuracy, simulation scale, and hardware resources. To address this issue, a real-time modeling method for large-scale PV stations is proposed in this article. By introducing nested fast and simultaneous solution (NFSS) to construct interface at the unit level and optimize the solution process at the station level, the proposed method can realize high accuracy and good applicability real-time simulation. Meanwhile, a simulation platform based on the field programmable gate array (FPGA) hardware is built to verify its correctness and scalability. Compared with the offline model of the same scale PV station, the maximum relative error is less than 4%. Moreover, the real-time simulation of a 100-units station is realized within 2.5-µs time step.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项基于FPGA的大型光伏电站实时建模技术具有重要的战略价值。该技术通过嵌套快速同步求解(NFSS)方法,在2.5微秒时间步长内实现了100个单元的实时仿真,相对误差小于4%,这为我们的光伏电站集成解决方案提供了关键的验证工具。
对于阳光电源而言,这项技术的应用价值体现在多个维度。首先,在产品研发阶段,可以显著缩短1500V高功率组串逆变器和集中式逆变器的测试周期,通过实时仿真替代部分现场测试,降低研发成本。其次,针对我们正在拓展的"光储氢"一体化解决方案,该技术能够在虚拟环境中验证多能互补系统的动态响应特性,特别是在复杂工况下的协调控制策略。再者,对于海外大型地面电站项目,可在投标阶段提供更精准的系统性能预测,增强技术方案的说服力。
从技术成熟度评估,FPGA平台的硬件可靠性和计算效率已得到验证,但单元级建模的精细度能否完全覆盖阳光电源多样化的逆变器拓扑结构,仍需进一步适配。技术挑战主要在于如何将我们自主研发的控制算法无缝集成到仿真模型中,以及如何处理储能系统、SVG等多类型设备的混合仿真。
建议与相关研究机构建立联合实验室,将该技术应用于智慧能源管理平台的数字孪生系统开发,这将成为我们构建"源网荷储"全场景仿真能力的重要突破口,提升在大型新能源基地项目中的系统集成竞争力。