计及功率预测信息的光伏电站有功功率控制策略的研究

【摘要】：并网光伏电站容量的不断增大给电力系统的安全稳定运行带来了巨大压力。其中,光伏发电接入对电网功率平衡的影响是一个重要研究方面,为此国家电网公司制定了相应规程,要求并网光伏电站应具备一定的有功功率调节能力。制定合适的光伏电站有功功率控制策略对提高其可调度性、降低功率波动对电网功率平衡的不利影响具有积极的意义。针对传统有功功率控制下逆变器转换效率低、输出电能质量差等问题,提出了一种基于目标优化的光伏电站有功功率控制策略,综合考虑了电网调度计划及电站功率预测信息,调节光伏电站出力使其能够准确跟踪电网调度指令。在电网调度值大于光伏电站最大可发的总功率时,使用最大功率跟踪策略(Maximum Power Point Tracking,MPPT)使电站实现功率满发,在电网调度值小于光伏电站最大可发功率时,通过合理的有功功率分配方法控制各并网逆变器以满足调度要求。本文采用一种变步长扰动观察法来实现MPPT控制,通过Matlab/Simulink平台搭建模型进行仿真,验证了该方法可以准确有效地跟踪光伏电池的最大功率点,并有较高的稳定性和精度。功率预测方面,采用支持向量机法对光伏电站输出功率进行预测,应用LIBSVM软件包训练历史数据得到预测模型,通过进一步优化模型参数,建立光伏出力预测模型,给出了甘肃某光伏电站预测时刻之后连续24h的功率预测曲线,并与Elman神经网络模型的预测结果比较,验证了支持向量机算法在小样本预测中的优越性。在此基础上,对整个光伏电站的输出功率进行协调控制,优化有功功率分配算法,在准确追踪电网调度指令的基础上,缩短了各台光伏逆变器的平均运行时间,使设备的寿命延长,间接减少了维护光伏电站的经济投入。Matlab/Simulink仿真结果的分析表明,所提出的控制策略较现有的功率控制策略更具合理性和先进性。 【关键词】：光伏发电 MPPT控制 功率预测 支持向量机 有功功率控制
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-17
• 1.1 选题背景与意义7-8
• 1.2 国内外光伏产业的发展现状8-12
• 1.3 研究现状12-16
• 1.3.1 最大功率点追踪控制12-13
• 1.3.2 光伏功率预测13-15
• 1.3.3 光伏电站有功功率控制15-16
• 1.4 本文的主要工作16-17
• 2 太阳能光伏系统概述17-29
• 2.1 光伏发电系统简介17-21
• 2.1.1 光伏发电系统原理及组成17-20
• 2.1.2 影响光伏系统输出功率的因素20-21
• 2.2 光伏电池输出功率特性的仿真分析21-23
• 2.3 基于变步长扰动观察法的光伏阵列MPPT控制策略23-28
• 2.3.1 变步长扰动观察法实现MPPT技术23-26
• 2.3.2 仿真及结果分析26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 基于支持向量机的光伏功率预测29-43
• 3.1 支持向量机理论29-34
• 3.1.1 统计学习理论29-31
• 3.1.2 支持向量分类机31-32
• 3.1.3 支持向量回归机32-33
• 3.1.4 核函数的选择33-34
• 3.2 基于支持向量机回归的光伏发电短期预测34-41
• 3.2.1 数据的预处理34-36
• 3.2.2 模型参数寻优36-39
• 3.2.3 预测及结果分析39-41
• 3.3 本章小结41-43
• 4 光伏电站有功功率控制策略研究及仿真分析43-59
• 4.1 光伏电站并网要求43-45
• 4.1.1 光伏电站并网规范43-44
• 4.1.2 光伏电站并网运行模式44-45
• 4.2 光伏电站有功功率控制原理45
• 4.3 光伏电站有功功率控制策略研究45-46
• 4.4 光伏电站有功功率控制策略46-57
• 4.4.1 现有的光伏电站有功功率控制策略46-47
• 4.4.2 基于目标优化的光伏电站功率控制策略47-53
• 4.4.3 仿真及结果分析53-57
• 4.5 本章小结57-59
• 5 总结与展望59-61
• 参考文献61-65
• 作者攻读学位期间发表论文清单65-66
• 致谢66

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