考虑功率振荡的光伏电站并网运行稳定性分析

石耀宇

摘要: 为解决传统光伏电站并网运行稳定性分析残差高的问题，考虑功率振荡的前提下，设计光伏电站并网运行稳定性分析方法。通过提取光伏电站并网运行稳定性多源信息，考虑功率振荡计算光伏电站并网运行稳定系数，分析光伏电站并网运行稳定性水平。设计实例分析，结果表明，设计方法稳定性分析残差明显低于对照组，能够解决传统光伏电站并网运行稳定性分析残差高的问题。

关键词：功率振荡; 光伏电站; 并网运行; 稳定性;

中图分类号: TP343.7 文献标识码:A

0引言：

对光伏电站并网运行进行稳定性分析，对于提高光伏电站并网运行的稳定性和安全性具有重要的现实意义。我国目前对光伏电站并网运行稳定性的研究，普遍停留在理论阶层，未结合实际功率振荡对光伏电站并网运行稳定性的影响进行深入分析，导致分析结果与实际残差大[1]。功率振荡是指在功率过度补偿的情况下，会产生相应的振荡，进而干扰线路原有的稳定性。因此，有理由在考虑功率振荡的前提下，分析光伏电站并网运行稳定性。本文以此作为光伏电站并网运行稳定性分析的重要考量依据，致力于通过考虑功率振荡，降低光伏电站并网运行稳定性分析残差，以达到确保光伏电站并网运行稳定、安全的目的，进而为有关部门提供更加科学、客观、准确的数据参考。

1考虑功率振荡的光伏电站并网运行稳定性分析方法

本文考虑功率振荡的光伏电站并网运行稳定性分析方法流程图，如图1所示。

图1考虑功率振荡的光伏电站并网运行稳定性分析流程

结合图1所示，本文主要针对图中三步主要流程加以详细分析。

1.1提取光伏电站并网运行稳定性多源信息

在光伏电站并网运行稳定性分析过程中，必须预先提取光伏电站并网运行稳定性多源信息。本文提出了一种求节点位移连续时光伏电站并网稳定峰值的离散元方法，并基于功率振荡中的分片函数，修正光伏电站并网运行稳定性分析过程中存在的误差，利用修正系数使得光伏电站并网运行稳定性分析的权重比例总是向着峰值训练误差减小的方向修改[2]。通过考虑功率振荡，迭代求解分析峰值修正系数，能够提取光伏电站并网运行稳定性多源信息。设此过程的目标函数为，可得公式（1）。

（1）

1.2考虑功率振荡计算光伏电站并网运行稳定系数

在提取光伏电站并网运行稳定性多源信息的基础上，为进一步提高稳定性分析精度，本文考虑功率振荡，优化传统的光伏电站并网运行稳定系数计算方程，提高光伏电站并网运行稳定性[3-4]。设考虑功率振荡下光伏电站并网运行稳定系数计算表达式为P，可得公式（2）。

（2）

公式（2）中：i指的是光伏电站并网运行稳定性取值范围，通常为[0-1]；e指的是光伏电站并网运行过度补偿功率振荡幅值。结合上述计算公式，可得出考虑功率振荡下光伏电站并网运行稳定系数。除此之外，应考虑光伏电站并网运行稳定系数压缩形变的绝对大小，获取稳定性压缩形变绝对数值，绘制稳定性压缩形变位移与稳定性压缩形变时间的直接关系，拟合曲线方程，为后续分析光伏电站并网运行稳定性提供数据。

1.3分析光伏电站并网运行稳定性

以上文计算得出的考虑功率振荡下光伏电站并网运行稳定系数作为光伏电站并网运行稳定性分析的核心参数[5]。本文采用静力平衡原理，分析光伏电站并网运行稳定性，设光伏电站并网运行稳定性准确解的计算表达式为F，可得公式（3）。

（3）

公式（3）中，a指的是光伏电站并网运行最大承载电流。通过公式（3），得出光伏电站并网运行稳定性准确解，F数值越大，证明光伏电站并网运行稳定性越高；反之，则越低。以此为分析标准，判断光伏电站并网运行稳定性水平。

2实例分析

2.1实验准备

为构建实例分析，实验对象选取某光伏电站。首先使用本文设计方法，通过黑盒工具 -QAcenter测得稳定性分析残差，记为实验组；再使用传统方法，分析光伏电站并网运行稳定性，同样通过黑盒工具 -QAcenter测得稳定性分析残差，记为对照组。实验主要内容为测试两种方法的稳定性分析残差，稳定性分析残差越低证明分析精度越高。针对黑盒工具 -QAcenter测得的稳定性分析残差，记录实验结果。

2.2实验结果分析与结论

整理实验结果，稳定性分析残差对比结果，如下表1所示。

通过表1可知：本文设计方法稳定性分析残差明显低于对照组。通过实验结果证明，所设计的方法针对光伏电站并网运行稳定性分析精度更高，具有现实应用价值。

3结束语

本文通过实例分析的方式，证明了设计稳定性分析方法在实际应用中的适用性，以此为依据，证明此次考虑功率振荡优化设计的必要性。因此，有理由相信通过本文设计，能够在一定程度上解决传统光伏电站并网运行稳定性分析中存在的残差高的缺陷。但本文同样存在不足之处，主要表现为未对本次实例分析测定结果的精密度与准确度进行检验，进一步提高测定结果的可信度。这一点，在未来针对此方面的研究中可以加以补足。与此同时，还深入研究光伏电站并网的优化设计，以期为提高光伏电站并网运行的质量提供建议。

参考文献

[1] 刘佳宁, 于淼, 夏杨红,等. 受弱电网影响光伏并网系统不同频段稳定性分析[J]. 电网技术, 2020(1):86-95.

[2] 黄宏志. 基于Simulink的光伏发电并网系统建模与稳定性分析[J]. 电气开关, 2019, 057(003):75-80.

[3] 魏敏, 刘锋, 王红伟,等. 光伏发电并网系统对配电网电压稳定性影响分析[J]. 自动化与仪器仪表, 2019, 001(005):149-152.

[4] 张前进, 周林, 李海啸,等. 考虑SVG补偿装置的大型光伏并网系统振荡分析与抑制[J]. 中国电机工程学报, 2019, 39(09):138-146.

[5] 杨明, 杜少通, 郑征,等. 大规模光伏并网系统谐振机理及稳定性分析[J]. 电源学报, 2019, 17 (01):57-65.