变电站光伏发电系统的电能质量研究

【摘要】：在能源形势日益严峻的今天,光伏发电的作用与应用前景正日益得到社会的普遍认同,开展光伏发电的应用推广研究也更具有现实意义。由于光伏并网发电特性有别于常规发电方式,需要对并网光伏发电系统的特性进行充分研究,才能使太阳能发电资源得到最大程度的利用。 通过对光伏发电系统在封周变电站和蒙自变电站中的应用研究,掌握了实际光伏发电系统的组件参数、地理位置及方位设置等基本信息。在封周变电站光伏发电系统统计数据的基础上,研究了温度、光照强度、时间等因素对光伏发电系统效率的影响。 对光伏发电系统结构、运行特性及控制策略开展研究,分析了光伏发电系统的主要电能质量问题及其影响因素,并提出相应的改善措施以提高电能质量。对光伏发电系统并网逆变器的控制策略进行改进,使其能实现最大有功功率输出、谐波抑制及无功功率补偿三重功能的复用,从源头处改善了电网的电能质量。在Matlab/simulink平台上搭建了光伏发电系统的仿真模型,通过仿真研究光伏发电系统的电能质量问题,分析所提出的各种改善措施的效果。 针对运行阶段提出基于改进AHP和加权TOPSIS法的电能质量综合评估方法。通过分析判断矩阵的不一致性与比较矩阵的关系,改进了判断矩阵的一致性,得到更为合理的指标权重。针对加权TOPSIS法可能出现的逆序问题以及只对各个评价对象排序而无法进行定性分级的不足,将电能质量国标的规定值设为绝对理想解,限制值设为绝对负理想解,从而判断各个综合评估结果是否合格并对各个评估结果进行定性分级,结合改进AHP所得的权值,使得评估方法更加具有实用性。光伏发电系统的发展趋势之一是应用于微网,因而提出了含微网的配电网规划阶段的电能质量的综合评估方法。考虑分布式电源的容量系数以及配电网的结构,用改进AHP求解微网中各类型分布式电源和单项电能质量指标的权重矢量,将单项电能质量指标综合量化,得到配电网中单个微网和所有微网对电能质量影响的综合评价结果。最后将两种方法分别应用于蒙自站和封周站光伏发电系统以及含微网的配电网方案中。 【关键词】：光伏发电系统 电能质量 光伏逆变器 Matlab仿真 层次分析法 加权TOPSIS法 综合评估 配电网
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-23
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 国外光伏发电现状11-12
• 1.2.2 国内光伏发电现状12-13
• 1.2.3 光伏发电研究现状13-15
• 1.2.4 电能质量评估研究现状15
• 1.3 国内外相关标准15-21
• 1.3.1 电能质量相关标准15-18
• 1.3.2 分布式电源相关标准18-21
• 1.4 本文主要工作21-23
• 第二章 光伏发电系统运行工况分析23-37
• 2.1 引言23
• 2.2 光伏发电系统的组成23-27
• 2.2.1 独立光伏发电系统23-24
• 2.2.2 并网光伏发电系统24-27
• 2.3 光伏发电在变电站站用电系统中的典型应用27-29
• 2.3.1 封周变电站28-29
• 2.3.2 蒙自变电站29
• 2.4 光伏发电系统的效率分析29-36
• 2.4.1 光伏发电系统效率的概念30
• 2.4.2 温度与效率的关系30-32
• 2.4.3 光照强度与效率的关系32-33
• 2.4.4 时间与效率的关系33-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第三章 光伏发电系统的电能质量分析37-58
• 3.1 引言37-38
• 3.2 光伏电池模型及输出特性38-42
• 3.2.1 光伏电池模型38-40
• 3.2.2 光伏电池的输出特性40-42
• 3.3 最大功率点跟踪算法的电能质量分析42-45
• 3.3.1 定电压跟踪法42
• 3.3.2 扰动观察法42-43
• 3.3.3 电导增量法43-44
• 3.3.4 其它因素的影响44-45
• 3.3.5 改进措施45
• 3.4 DC-DC变换器的电能质量分析45-47
• 3.5 三相光伏并网逆变器的电能质量分析47-54
• 3.5.1 并网逆变器的结构和数学模型47-50
• 3.5.2 并网逆变器的控制策略50-51
• 3.5.3 并网逆变器的电能质量影响因素51-54
• 3.6 光伏发电系统改善电能质量的措施54-56
• 3.6.1 谐波及无功电流检测的实现54-56
• 3.6.2 逆变器的合成指令电流设计56
• 3.7 本章小结56-58
• 第四章 光伏发电系统的仿真分析58-70
• 4.1 光伏发电系统的电能质量仿真分析58-65
• 4.1.1 光伏电池模型58-59
• 4.1.2 MPPT和Boost电路仿真模型59-61
• 4.1.3 三相逆变电路仿真模型61-63
• 4.1.4 光伏发电系统的仿真分析63-65
• 4.2 光伏发电系统改善电能质量仿真分析65-68
• 4.2.1 光伏发电系统对负荷无功功率的补偿效果65-66
• 4.2.2 光伏发电系统对谐波及无功补偿效果66-68
• 4.3 本章小结68-70
• 第五章 电能质量综合评估研究70-85
• 5.1 引言70
• 5.2 层次分析法和加权TOPSIS法的改进70-76
• 5.2.1 层次分析法的改进70-73
• 5.2.2 加权TOPSIS法的改进73-76
• 5.3 基于改进AHP和加权TOPSIS法的电能质量综合评估76-77
• 5.4 含微网的配电网规划阶段电能质量评估77-80
• 5.4.1 评估方法及步骤77-79
• 5.4.2 储能设备的考虑79-80
• 5.5 实例应用分析80-83
• 5.5.1 运行阶段的评估80-81
• 5.5.2 规划阶段的评估81-83
• 5.6 结论83-85
• 第六章 结论与展望85-87
• 参考文献87-91
• 致谢91-92
• 攻读硕士学位期间已发表或录用论文92-94

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