← 返回
光伏发电技术 SiC器件 低电压穿越LVRT ★ 5.0

考虑低电压穿越下内在动态特性的光伏电站群体响应数学建模

Mathematical Modeling for Collective Response of Photovoltaic Station Considering Intrinsic Dynamics Under Low Voltage Ride Through

作者 Guopei Zhang · Xiaohui Wang · Feng Gao
期刊 IEEE Transactions on Energy Conversion
出版日期 2025年9月
技术分类 光伏发电技术
技术标签 SiC器件 低电压穿越LVRT
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 可再生能源发电 光伏电站 集体响应 外部公式 低压穿越
语言:

中文摘要

随着可再生能源发电大规模接入,现代电力系统呈现出日益复杂和脆弱的特征。可再生能源电站的集体响应在动态研究中起着重要作用。然而,传统上将整个电站视为一次性同时脱网的处理方式,过度简化了站内的局部内在动态,可能导致对系统级动态的估计不可靠。本文考虑站内多阶段动态特性,提出了一种描述光伏电站在电网扰动下聚合集体响应的外部表达式。该表达式为闭式形式,无需迭代。它是在合理简化的基础上对电压分布模型中的状态变量进行解耦,并随后进行修正而得到的。所提出的表达式形式简洁,若将其融入系统级研究中,可提高仿真的真实性。它明确指出了哪些变量主导着光伏电站的局部动态。基于MATLAB平台的验证结果表明,所提出的模型能够有效且准确地描述光伏电站在低电压穿越期间的内在多阶段动态特性。

English Abstract

Modern power system features growing complication and vulnerability with largely-penetrating renewable generation. The collective response of renewable power stations plays an important role in the dynamic study. However, the conventional disposal of an entire station as a one-off simultaneous trip-off oversimplifies the local intrinsic dynamics within station, probably resulting in unreliable estimation on system-level dynamics. In this paper, an external formulation describing the aggregation collective response of photovoltaic (PV) power station under grid disturbance is proposed, considering the multi-step -shaped in-station dynamics. Such a formulation is in a closed-form rather than dependent on iteration. It is achieved by decoupling the state variables in the voltage distribution model on the basis of reasonable simplification and correction afterwards. The proposed formulation is straightforward so that it can improve the simulation authenticity if integrated into system-level studies. It explicitly illustrates which variables dominate the local dynamics within PV station. The validation based on MATLAB platform confirms that the proposed model can efficiently and accurately describe the intrinsic multi-step -shaped dynamics of PV station during low voltage ride through.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项研究针对光伏电站低电压穿越(LVRT)期间的集群响应建模具有重要的工程应用价值。

传统电力系统仿真中,光伏电站常被简化为单一节点的同步脱网模型,这种处理方式忽略了站内电压分布、逆变器响应时序差异等本质动态特性。该论文提出的多阶梯式集群响应数学模型,通过解耦电压分布模型中的状态变量,以闭式解的形式描述了站内逆变器的非同步响应过程。这对阳光电源的光伏逆变器产品设计和电站级控制策略优化具有直接指导意义。

**业务价值方面**:该模型能更准确预测大型光伏电站在电网故障时的实际功率输出曲线,有助于优化阳光电源1500V高压逆变器的LVRT控制算法,提升电站在弱电网环境下的并网稳定性。对于公司储能系统业务,该建模方法可延伸至光储耦合场景,精确评估储能系统在电网扰动时的支撑能力需求。

**技术成熟度评估**:研究基于MATLAB平台验证,属于理论模型阶段,距离工程化应用尚需进行实际电站数据校验和控制器嵌入式实现。关键挑战在于模型参数的实时辨识和不同厂家逆变器混用场景的适配性。

**战略机遇**:随着新型电力系统对新能源场站提出更高的主动支撑要求,阳光电源可将此类精细化建模技术集成到智慧能源管理平台中,开发具有预测性维护和自适应控制功能的新一代电站解决方案,强化在高比例新能源接入场景下的技术领先优势,特别是在国际大型地面电站项目竞标中形成差异化竞争力。