光伏—蓄电池系统为电网提供有功无功支持研究

大量间歇性和波动性新能源并网发电发展到一定规模,对传统电网运行规则、调峰调频及能源消纳带来了新的挑战。本文在保证用户用电经济性和电网安全稳定运行的前提下,提出了利用多功能光伏-蓄电池发电系统参与电网有功和无功调节的控制策略和能量管理方法,提高含高渗透率分布式电源电网的安全性和稳定性,增加光伏-蓄电池发电系统供电的经济性和电网友好性,提升高成本光伏发电利用价值,进一步促进分布式光伏的发展。本文主要工作如下：1、设计了多功能光伏-蓄电池发电拓扑结构,提出了一种利用多功能光伏-蓄电池组合发电系统提高并网点功率因数的新方案。在综合考虑并网逆变器的额定容量、光照条件及负荷功率瞬时变化等实际情况下,分析系统多种运行模式,提出一种分层控制策略。上层中心控制器实现系统运行模式的选择及切换、底层控制器选择、控制器参考值计算和蓄电池充放电管理。底层控制器包括并网逆变器的最大功率跟踪控制、恒功率控制及蓄电池充放电控制。该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换,在逆变器额定容量下输出有功的同时提供无功补偿以动态提高并网点功率因数。当电网需求逆变器输出无功较多导致有功输出受限而光伏仍有更多有功输出时,将光伏剩余有功储存至蓄电池以尽可能减少弃光,提升光伏利用率。在夜间或光照较弱时,由蓄电池放电保证逆变器直流母线电压,使其可继续提供无功补偿,同时实现光伏软关闭。2、利用并网逆变器的瞬时功率响应能力,提出了一种基于多功能光伏-蓄电池发电系统参与电网二次辅助调频的方案。当电网频率异常时,根据并网逆变器的额定容量、光照条件、蓄电池充放电状态等实际情况,分析了光伏-蓄电池参与电网调频的静态特性和系统的多种运行模式,制定参与电网二次辅助调频的分层控制策略。上层中心控制器根据电网的调度指令和实时检测的电网频率,协调底层控制实现光伏出力、蓄电池充放电和逆变器电能供需平衡。该光伏-蓄电池能量管理方案,实现了电网频率异常时快速恢复并保证光伏利用率,同时在电网频率正常时将光伏所发电能尽可能输送至电网以保证其经济性。当电网频率异常超过一定响应时间,光伏蓄电池发电系统实现为子网负荷提供UPS功能。