光伏电站接入孤立电网的优化运行与稳定性研究

在当前环境保护和能源短缺的压力下，以太阳能作为主要能源的光伏发电越来越受到重视。进入新世纪以来，我国光伏发电行业获得了高速的发展，光伏电站在电网电源中所占的比例在不断地上升。然而，由于光伏发电的间歇性和随机性，光伏电站接入孤立电网势必又会对电网的稳定性和经济性造成影响，因此有必要针对光伏电站接入孤立电网的稳定性和优化运行进行分析和研究。本文的主要内容包括： (1)开发了基于PSASP的光伏电站仿真模型及其储能系统控制策略。利用PSASP的用户自定义模型（UDM），设计了完整的适于工程应用的光伏电源模型、并网逆变器模型、DC-DC升压器和MPPT控制模型、并网保护模型，通过它们之间的连接关系组合完成单级式并网光伏电站模型和两级式并网光伏电站模型。同时，还建立了蓄电池储能装置模型，分析了储能系统的工作原理，确定了蓄电池储能系统的容量配置方法和并网控制策略。 (2)为了分析光伏电站接入孤立电网的可靠性和稳定性，以接入光伏电站的实际孤立电网为案例，研究了光伏电源不同容量、不同功率因数接入方式对电网潮流的影响，以及故障扰动下的暂态稳定影响,并进行了仿真分析。仿真结果表明，在发生光照强度变化和三相短路故障的情况下，蓄电池储能系统能够维持电网的功率平衡以及并网点的电压水平，减小故障后的系统振荡，确保了孤立电网的稳定性，证明了该系统及其控制策略稳定可靠。 (3)在满足系统能量平衡约束条件和各电源运行约束条件的前提下，建立了以系统运行费用最低为目标函数的光伏电站接入孤立电网优化运行数学模型，并利用基于相似度的粒子群优化算法（SPSO）对上述模型进行求解，深入分析了在给定的运行策略下孤立电网中各电源的功率分配及电网整体的运行成本情况。此外对未接入光伏电站和储能系统之前的孤立电网运行情况也进行了计算，与光伏电站接入孤立电网后的优化运行结果进行比较，验证了模型和算法的有效性和可行性，表明在光伏电站接入孤立电网后可以确保系统更安全可靠的运行，且降低系统的总发电成本，具有更高的经济性。