CN102013700A - 大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于新能源发电及输电技术领域，公开了一种大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法。包括建立适应工程阶段的光伏电池阵列数学模型，建立适应于工程阶段的光伏逆变器数学模型，建立基于MATLAB软件的大中型光伏电站并网仿真模型，建立基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型，进而研究其并网特性，并就其输出电能质量进行评估，为业主设备选型及电网公司决策方案提供依据。

Description

大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法

技术领域  本发明涉及太阳能光伏发电与输电技术领域，特别是涉及大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法。

背景技术  在能源和环境问题备受关注的当今，太阳能等新能源发电技术作为一种洁净的可再生能源在许多国家得到了迅猛发展。虽然我国各地各个大、中型光伏电站已经逐步并网，但是目前缺乏一套完整的光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法，随着我国各地各个大型光伏基地示范工程的逐步并网，光伏发电***等分布式电源的整体建模分析、并网特性研究与电能质量评估等迫在眉睫。

发明内容  本发明要解决的技术问题在于提供一种建立了一种大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法，为业主设备选型及大中型光伏电站并网后对电网的影响进行评估提供依据，为我国光伏发电产业的发展提供决策依据和借鉴经验。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法，包括如下步骤：

a、建立适应工程阶段的光伏电池阵列数学模型

$I=I_{\mathrm{ph}}-I_0\left\{\exp \right[\frac{q(V+{\mathrm{IR}}_s)}{\mathrm{AkT}}]-1\}-\frac{V+{\mathrm{IR}}_s}{R_{\mathrm{sh}}}---\left(1\right)$

$I_o=I_{\mathrm{or}}{\left[\frac{T}{T_r}\right]}^3\exp \left[\frac{q{E}_{\mathrm{GO}}}{\mathrm{Ak}}(\frac{1}{T_r}-\frac{1}{T})\right]---\left(2\right)$

I_ph＝[I_scr+K_l(T-298)]λ/1000                       (3)

U_oc＝U_ocs+K_T(T-298)                                (4)

其中：

I——输出电流，

V——输出电压，

I_d——反向饱和电流，

q——电子电荷，

k——玻尔兹曼常数，

T——绝对温度，

T_r——参考温度，

λ——光照强度，

I_scr——标准条件下短路电流，

I_ph——光照电流，

E_GO——硅的带宽，

I_o——T_r下电池饱和电流，

R_s——串联等效电阻，

R_sh——并联等效电阻，

A——PN结理想因子，

K_l——短路电流温度系数，

K_T——开口电压温度系数，

b、建立适应于工程阶段的光伏逆变器数学模型

$\left\{\begin{array}{c}P=\frac{E_{1}E}{X}\sin \mathrm{\δ}\\ Q=\frac{E_{1}E\cos \mathrm{\δ}-E^2}{X}\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中：P为有功功率，Q为无功功率，X为光伏逆变器输出阻抗，δ为光伏逆变器输出电压矢量与电网电压矢量

之间的夹角。

c、依据光伏电池阵列数学模型和光伏逆变器数学模型，利用MATLAB软件内部集成的函数发生器结合数学和逻辑运算，建立基于MATLAB软件的大中型光伏电站并网仿真模型，利用基于MATLAB的大中型光伏电站并网仿真模型分析大中型光伏电站的输出谐波电压、谐波电流、直流分量等电能质量指标，同时分析光照扰动或公网电压波动情况下大中型光伏电站暂态输出特性、短路电流特性；

每个工程以当地具体电网参数为依据，建立起基于MATLAB的电网仿真模型。

基于MATLAB的大中型光伏电站并网仿真模型光伏电站部分如图1所示。

基于MATLAB的大中型光伏电站并网仿真模型电网部分如图2所示。

d、依据光伏电池阵列数学模型和光伏逆变器数学模型，利用PSASP软件内部集成的新能源发电模块、各种变压器模块和输电线路模块等，建立基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型，利用基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型分析大中型光伏电站并网特性，包括电压波动、无功损耗特性、低电压耐受能力等，进而确定动态无功补偿设备容量与形式的选择标准，进一步研究大中型光伏电站与动态无功补偿设备的关联性、打捆或并行输出时各大中型光伏电站所安装动态无功补偿设备之间的关联性；

每个工程以当地具体电网参数为依据，建立起基于PSASP的电网仿真模型。

基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型光伏电站部分如图3所示。

基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型电网部分如图4所示。

e、利用PSASP和MATLAB之间的接口程序，将两者有机的结合在一起，建立基于MATLAB和PSASP建立的大中型光伏电站混合仿真模型；各自独立计算时，相同部分相互校验，验证仿真结果的正确性，不同部分相互补充，完善仿真结果；联合计算时，完善计算结果，进一步验证仿真的科学性；通过上述方法实现了一种大中型光伏电站并网特性与电能质量评估方法。

该评估方法不仅可以对光伏逆变器选型、光伏电站并网特性研究、光伏电站动态无功补偿设备容量与形式的选择、光伏电站低电压耐受能力分析、光伏电站低电压耐受能力与动态无功补偿设备关联性分析等进行科学、***的仿真评估，也可对光伏电站输出电压电流谐波、直流分量、电压波动与三相不平衡度等电能质量指标进行评估，为业主设备选型及电网公司决策提供依据，社会经济效益明显。

实现本发明的基础及原理分析如下：

第一、通过和多家光伏电池组件制造厂商沟通能够取得各种光伏电池阵列的基础数据，建立起光伏电池阵列的可用于工程阶段的数学计算模型，如公式(1)～(4)所示。

根据公式(1)～(4)可知，温度主要影响太阳能电池的输出电压，而日照强度主要影响输出电流。在不同日照强度和环境温度下，其输出特性曲线不同，且均为非线性。

在一定的日照强度和环境温度下，只有使太阳能电池工作在特定的电压或电流下才能使其输出最大功率。但相对于光强的变化来说，光伏电池表面温度的变化是非常缓慢的，因此，在分析过程中，假定光伏电池的表面温度保持不变。

光伏电池阵列输出特性及其运行策略如图6～图9所示。

第二、通过和多家光伏逆变器制造厂家沟通能够取得光伏逆变器的基础数据，建立起光伏逆变器的可用于工程阶段的数学计算模型，如公式(5)所示。

大中型光伏电站并网即光伏逆变器与电网并联运行，滤波支路容量相对较小，线路阻抗主要呈现为感性。逆变器输出视在功率为：

$\stackrel{\‾}{S}=P+\mathrm{jQ}$

$=\stackrel{\→}{E}{\stackrel{\→}{I}}^{*}$

$=E{\left[\frac{E_1\cos \mathrm{\δ}+{\mathrm{jE}}_1\sin \mathrm{\δ}-E}{\mathrm{jX}}\right]}^{*}---\left(6\right)$

$=\frac{E_{1}E}{X}\sin \mathrm{\δ}+j\left[\frac{E_{1}E\cos \mathrm{\δ}-E^2}{X}\right]$

其中，X为光伏逆变器输出阻抗，δ为光伏逆变器输出电压矢量与电网电压矢量

之间的夹角。

从而可以得出光伏逆变器输出有功功率和无功功率如式(5)所示。

从式(5)得知：光伏逆变器输出有功功率受功角δ的影响，无功功率决定于输出电压幅值E₁。因此，光伏逆变器输出电压的相位与幅值与其输出有功功率和无功功率近似线性耦合。光伏逆变器输出电压幅值可以直接控制，而相位可以通过调节输出频率来实现；通过光伏逆变器输出电压幅值即可达到调节输出无功功率的目的，通过调节频率可以达到输出有功功率的目的。

从直流侧来看，光伏电池阵列工作点处的电压决定了其输出电流，即决定了光伏逆变器输入功率；从交流侧来看，电网可以看成恒压电源，并网功率可由并网电流的大小来体现。

第三、光伏电池阵列和光伏逆变器的数学模型建立与相应分析为大中型光伏电站并网策略、无功配置策略及运行策略等后续研究奠定了基础。

以日照强度为输入变量，建立起光伏电池数学模型并对其进行运算，经过曲线拟合得出特性曲线如图6与图7所示。由于光伏电池表面温度变化较慢，从图6与图7可看出：光伏电站输出起主要作用的为光照强度，温度相对为次要因素。日照强度增大，光伏电池短路电流增大，输出电流增大，从而输出功率也增大，一旦过了最大功率点输出值急剧下降。即光伏逆变器实际工作在一个较稳定的矩形区域内，见图10。

光伏电池输出功率是外界温度、日照强度等因素的非线性函数，在同一外部条件下，光伏电池存在唯一最大功率输出点。为充分发挥光伏电池的效能，实际应用中要使光伏电池始终工作在最大功率点。在特定的太阳光照强度和温度下，当负载R_L从0变化到无穷大时，输出电压U范围在0到U_oc之间变化，同时输出电流范围在I_sc到0之间变化，由此得到电池的输出特性曲线，如图10所示。

由图10可以看出，在一定的光照强度和温度下，光伏电池输出的电压、电流在一条曲线上移动，输出的功率P也在变化。其中，MPP(Maximum Power Point)点处代表了最大输出功率，称为最佳工作点，其对应的电流为最大功率点电流I_m，对应的电压值为最大功率点电压U_m，由I_m和U_m构成的矩形面积也是该曲线所能包揽的最大面积，称为光伏电池的最佳输出功率或最大输出功率P_m。

结合光伏逆变器的跟踪特性，可得光伏逆变器对光伏电池阵列的最大功率跟踪曲线如图8与图9所示，即光伏逆变器的运行控制策略。图8与图9实现了光伏逆变器对光伏电池阵列最大输出功率的跟踪。

第四、依据各设计单位的各个大中型光伏电站初步设计成果和业主拟选用光伏电池阵列及光伏逆变器搭建的大中型光伏电站并网框图，如图5所示。

大中型光伏电站主要包括光伏电池阵列***、直交转化***、交流并网***和控制***、滤波***五大部分。

光伏电池阵列***利用光伏电池的伏打效应将光能转化为直流电能；直流电能经直交变换电路转化为并网交流电能；交流并网***主要解决光伏电站的并网措施；控制***则为光伏逆变器提供所需的控制信号及保护措施；滤波***包括直流滤波环节和交流输出滤波环节，从软件和硬件上减小直流输入扰动和交流输出谐波。

第五、通过各个数学模型的建立和各个设计单位的初步设计成果，在PSASP和MATLAB中搭建大中型光伏电站混合仿真模型，进而研究大中型光伏电站出力特性及电能质量方面的特性。结合光伏组件特性、安装容量、光伏逆变器特性，能够制定出适合当地电网的科学合理的***接入方案，并就送出线路线径选型、路径规划、箱变及升压变容量与接线形式配置、低压电缆汇流箱选型方法、动态无功形式与容量的配置、大中型光伏电站稳定问题、大中型光伏电站电能质量问题、大中型光伏电站短路特性、消谐消弧措施、大中型光伏电站低电压耐受能力问题、动态无功补偿设备与大中型光伏电站低电压耐受能力关联性问题、打捆或并行送出大中型光伏电站动态无功补偿设备配合问题等进行翔实而科学的论证。为我国太阳能产业的发展奠定坚实的理论和实践基础。

在MATLAB仿真环境中，利用各种函数发生器和逻辑关系组合可得光伏电池阵列直流模拟输出，利用其内部集成开关管电路模拟各种光伏逆变器，再利用其各种控制模块组合而成光伏逆变器控制回路，继而结合电网模型得到了大中型光伏电站并网模型，最后通过仿真计算得出大中型光伏电站各种输出电能质量指标、相电流电压暂态特性、短路特性等。在PSASP仿真环境中，利用其集成新能源模块结合电网仿真模型，可以得到潮流无功电压特性、潮流暂态特性、短路特性等。

基于PSASP和MATLAB的大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估混合仿真模型，相同部分可以相互校验，证明了仿真评估的正确性；不足部分相互补充，完善了仿真评估结果；另外，通过PSASP/MATLAB接口程序两个仿真模型可以有机的结合，从而实现了一种具有灵活操作性的大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估混合仿真模型。

附图说明

图1是基于MATLAB的大中型光伏电站并网仿真模型光伏电站部分，

图2是基于MATLAB的大中型光伏电站并网仿真模型电网部分，

图3是基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型光伏电站部分，

图4是基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型电网部分，

图5是大中型光伏电站并网框图，

图6是某型光伏电池阵列不同光照下输出电压-电流曲线和输出电压-功率曲线图，左侧纵坐标代表电流值，单位为A；右侧纵坐标代表功率值，单位为W；横坐标代表电压值，单位为V，M是输出电压-电流曲线，N是输出电压-功率曲线，

图7是光伏电池阵列温度-功率曲线、温度-短路电流曲线、温度-开口电压曲线图，纵坐标为某型光伏电池阵列不同温度下最大输出功率、开口电压和短路电流百分比值，横坐标为温度，单位℃，X是温度-功率曲线、Y是温度-短路电流曲线、Z是温度-开口电压曲线，

图8是不同光照强度下光伏逆变器跟踪光伏电池阵列电压-功率曲线图，其中纵坐标为光伏电池阵列输出功率标幺值，横坐标为光伏电池阵列输出电压标幺值；N为不同温度下伏电池阵列电压-功率曲线，Q为逆变器跟踪曲线，

图9是不同光照强度下光伏逆变器跟踪光伏电池阵列电压-电流曲线，其中纵坐标为光伏电池阵列输出电流标幺值，横坐标为光伏电池阵列输出电压标幺值，M为不同温度下伏电池阵列电压-电流曲线，P为逆变器跟踪曲线，

图10是光伏电池阵列的输出特性图，

图11是光伏电站晴天和阴天典型日出力曲线，

图12是光伏电站连续一周典型日出力曲线。

图1～5中：1-光伏电池阵列***，用以产生直流电能；

2-为直流滤波***，通过硬件措施减少直流输入扰动，尽量使直流输入保持恒定，减少因直流输入带来的谐波及波动等；

3-为交流滤波***，包括硬件措施和软件措施，减小各种干扰和光伏逆变器输出电压、电流谐波，提高输出精度；

4-为光伏逆变器直交转换***，即利用电力电子电路可将两相直流电能转化为三相交流电能，

5-为交流并网***，将光伏逆变器输出交流电能通过电缆、架空线和各级箱式变压器或变压器并入交流电网；

6-光伏逆变器控制***，即利用双闭环控制算法实现各个功率器件的动作时序；C点为直流电压测量环节，A为交流电流、电压测量环节，B点为光伏逆变器内部功率开关管触发脉冲控制极，通过C点直流电压闭环控制和A点交流电流闭环控制双闭环控制得到B点触发脉冲；

7-逆变器出口箱式变压器等效电气支路，

8-电站内部各级电缆、架空线等效支路，

9-其他各级变压器、线路等效支路。

具体实施方式  工程应用实例1

甘电投及中节能凉州光伏电站，共2站，合计20MW；

根据甘肃电投辰旭投资开发有限责任公司和中节能太阳能科技有限公司委托，甘肃省电力设计院承担甘电投及中节能凉州光伏电站的接入***设计和电能质量评估工作。

根据甘肃省水电勘测设计研究院、中环光伏***有限公司、安徽省电力设计院等单位的本体设计单位初步设计成果存在的问题，甘肃省电力设计院对其不足本分进行优化，进而进行并网方案设计、武威电网环境下光伏电站并网特性研究和其各个光伏电站电压电流谐波评估及其他电能质量指标评估、并提出了合理的无功配置方案。

工程背景：

甘电投及中节能凉州光伏电站两站打捆接入皇台110kV变，送出线路远近结合按110kV线路设计，本期35kV降压运行。甘电投及中节能凉州光伏电站并网框图如图5所示。

针对甘肃电网特性及各光伏电站拟采用光伏逆变器特性，对本体设计中提出的箱式升压变容量与形式进行修改。由于甘肃武威地区光照资源丰富，***正午会出现10％过负荷的现象，因此将箱式变压器容量由1000kVA增加至1250kVA。

按照本发明提供的方法，对甘电投及中节能凉州光伏电站进行并网特性研究与电能质量评估：

第一步，甘肃电网较为薄弱，电网电气参数对逆变器电气参数影响很大，按照本发明提供的方法可知，光伏电站35kV母线侧谐波含量较大，因此将箱式变压器接线组别由原来设计的D\yn11\yn11更改为YN\d11\d11，以减小箱式变压器烧毁概率和注入电网谐波含量。

第二步，依据当地气象资料及已投运小型光伏电站出力数据，建立光伏电池阵列的可用于工程阶段的数学计算模型，根据公式(1)～(4)，同时考虑各种电气损耗，计算出甘电投及中节能凉州光伏电站出力，如图11与图12。进而可以研究甘电投及中节能凉州光伏电站的出力特性及与公网接入点处的负荷相关性，为电网调度提供依据。

根据本体设计中拟选用的光伏电池阵列特性，并结合武威凉州区光资源特性在MATLAB中搭建光伏电池阵列模型；

根据业主拟采用光伏逆变器参数，在MATLAB中还原所选光伏逆变器；利用式(5)建立适应于工程阶段的光伏逆变器数学模型；

如图1与图2所示：进一步结合MATLAB光伏电池阵列模型和电网模型，研究其输出谐波电压电流、直流分量等指标，同时校验所选光伏逆变器暂态性能。

附图5为甘电投光伏电站与中节能凉州光伏电站两个光伏电站并网框图，

经计算甘电投光伏电站所选用光伏逆变器在武威皇台变电网环境下，满功率运行时输出电压电流谐波、直流分量等电能质量指标及低电压耐受能力均不达标。经与业主沟通后，决定暂不更换光伏逆变器，考虑通过装设动态无功补偿设备后再判断是否满足相应并网要求。

经计算中节能光伏电站选选用光伏逆变器满足相应规程要求。

另外，通过仿真计算可知，光伏逆变器输出功率越低，电压电流谐波等电力质量指标越差；光伏逆变器输出电能质量还受电网电压波动、光照扰动等影响；以上因素均会造成光伏电站输出各项电能质量指标增大。因此，甘电投和中节能凉州光伏电站动态无功补偿设备需装设5次、7次滤波支路，在降低光伏电站注入电网谐波电流的同时降低了其注入电网谐波电压。

第三步，依据本体设计中拟选用的光伏电池阵列特性和光伏逆变器特性在PSASP仿真环境中还原甘电投光伏电站和中节能光伏电站如图3与图4；并结合电网模型和动态无功补偿设备模型分析两个光伏电站对外输出特性。

经计算，甘电投和中节能凉州光伏电站出力变化时引起的***各主要节点电压波动和闪变等指标满足相应规程要求。

经计算，装设动态无功补偿设备后在电网异常情况下可明显抬升光伏电站各母线电压，甘电投光伏电站动态响应能力和低电压穿越能力等指标可得到加强，降低了脱网概率，可以满足并网要求；中节能光伏电站各项动态指标可进一步得到改善，降低了其谐波电压电流等对武威电网的干扰。

考虑箱式变压器、电缆、送出电路等无功损耗，光照扰动和电压波动时光伏电站无功损耗，光伏逆变器空载损耗及事故无功备用等确定甘电投光伏电站需安装的动态无功补偿设备容量为容性2.3170MVar～感性1.6219MVar，中节能为容性2.6830MVar～感性1.8781MVar，两站合计安装容性5.0MVar～感性3.5MVar。

另外，甘电投和中节能凉州光伏电站打捆送出时，动态无功补偿设备需协同配合，鉴于目前调度的原因，确定动态无功补偿设备的控制策略为控制开关站侧35kV母线电压，将来调度机制完善后可考虑改为控制公网接入点皇台变35kV母线侧功率因数。

第四步，另外，在MATLAB和PSASP仿真环境中可从不同电网运行方式分析光伏电站的运行方式的优缺点，推荐甘电投和中节能凉州光伏电站均采用恒功率因数形式并网；采用不同光伏逆变器时甘电投和中节能凉州光伏电站的短路特性等。

第五步，通过上述基于PSASP和MATLAB的大中型光伏电站混合仿真模型，可以准确的研究其并网特性和电能质量问题，相同部分相互校验证明了仿真的正确性，不同部分相互补充完善了计算结果。PSASP和MATLAB的接口程序可以使两种仿真工具有机的结合在一起，从而实现了一种大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法。

甘电投及中节能凉州光伏电站打捆送出设计报告中详细论证了其输出电能质量指标、低电压耐受能力问题、动态无功补偿设备与大中型光伏电站低电压耐受能力关联性问题、打捆或并行送出大中型光伏电站动态无功补偿设备配合特性等问题。

以上研究成果各业主和电网公司已经采纳，并顺利通过评审，各项工作正在逐步实施。

工程应用实例2

国投及中广核敦煌光伏发电特许权示范项目(共2站，合计20MW)。

该项目为当时世界上最大的光伏发电项目，根据本发明提供的方法，按照实施例1相同步骤建模仿真，计算结果由国网电力科学研究院和甘肃省电力公司联合组织审查，国投及中广核敦煌光伏发电特许权示范项目相关审查意见部分如下：

国投敦煌光伏电站安装容量10.0832MW，中广核敦煌光伏电站10.044MW，两站打捆以一回35kV线路接入敦煌110kV变。在敦煌变35kV电网环境下，国投和中广核光伏电站所选用光伏逆变器具备一定的低电压耐受能力，为满足接入点处功率因数为1.0的目标，国投光伏电站安装的动态无功补偿设备容量为容性1.3MVar、中广核光伏电站安装的动态无功补偿设备容量为容性1.8MVar。国投及中广核光伏电站接入电网后，***各主要节点短路电流有所增加，但幅度不大，现有设备满足相关要求。按照本发明提供的方法进行仿真研究，结果表明：国投及中广核光伏电站接入电网后不会对现有电网暂态特性产生实质性影响。国投和中广核光伏电站各自所选用光伏逆变器输出谐波满足相应规程要求，对其主要谐波可根据具体电网要求装设相应滤波支路。

以上批复意见和相关研究成果相符，国投及中广核敦煌光伏电站现已投运，相关测试结果证明了仿真分析的正确性。

工程应用实例3

甘电投、国电及强生金塔光伏电站(共3站，合计23MW)。

甘电投、国电及强生金塔光伏电站三站打捆以一回35kV线路接入金塔变，甘肃省电力设计院完成了三个光伏电站各自的接入***设计报告和电能质量评估报告，根据本发明提供的方法，按照实施例1相同步骤建模仿真，依据本发明的评估方法完成了上述两个报告，报告中详细论证了三种不同的光伏逆变器组成的光伏电站打捆送出时的不同响应特性问题，包括电压电流谐波、直流分量、波动及闪变等电能质量指标和大中型光伏电站动态无功补偿设备容量与形式的选择标准，动态无功补偿设备与大中型光伏电站低电压耐受能力的关联性、打捆或并行送出大中型光伏电站动态无功补偿设备配合特性等问题，并提出了相应解决措施。

以上研究成果已经通过甘肃省电力公司的评审，相关工作正积极开展。

Claims (1)

1.一种大中型光伏电站并网特性研究与电能质量评估方法，包括如下步骤：

a、建立适应工程阶段的光伏电池阵列数学模型

$I=I_{\mathrm{ph}}-I_0\left\{\exp \right[\frac{q(V+{\mathrm{IR}}_s)}{\mathrm{AkT}}]-1\}-\frac{V+{\mathrm{IR}}_s}{R_{\mathrm{sh}}}---\left(1\right)$

$I_o=I_{\mathrm{or}}{\left[\frac{T}{T_r}\right]}^3\exp \left[\frac{q{E}_{\mathrm{GO}}}{\mathrm{Ak}}(\frac{1}{T_r}-\frac{1}{T})\right]---\left(2\right)$

I_ph＝[I_scr+K_l(T-298)]λ/1000                   (3)

U_oc＝U_ocs+K_T(T-298)                            (4)

其中：

I——输出电流，

V——输出电压，

I_d——反向饱和电流，

q——电子电荷，

k——玻尔兹曼常数，

T——绝对温度，

T_r——参考温度，

λ——光照强度，

I_scr——标准条件下短路电流，

I_ph——光照电流，

E_GO——硅的带宽，

I_o——T_r下电池饱和电流，

R_s——串联等效电阻，

R_sh——并联等效电阻，

A——PN结理想因子，

K_l——短路电流温度系数，

K_T——开口电压温度系数，

b、建立适应于工程阶段的光伏逆变器数学模型

$\left\{\begin{array}{c}P=\frac{E_{1}E}{X}\sin \mathrm{\δ}\\ Q=\frac{E_{1}E\cos \mathrm{\δ}-E^2}{X}\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中：P为有功功率，Q为无功功率，X为光伏逆变器输出阻抗，δ为光伏逆变器输出电压矢量

与电网电压矢量

之间的夹角。

c、依据光伏电池阵列数学模型和光伏逆变器数学模型，利用MATLAB软件内部集成的函数发生器结合数学和逻辑运算，建立基于MATLAB软件的大中型光伏电站并网仿真模型，利用基于MATLAB的大中型光伏电站并网仿真模型分析大中型光伏电站的输出谐波电压、谐波电流、直流分量等电能质量指标，同时分析光照扰动或公网电压波动情况下大中型光伏电站暂态输出特性、短路电流特性；

每个工程以当地具体电网参数为依据，建立起基于MATLAB的电网仿真模型；

d、依据光伏电池阵列数学模型和光伏逆变器数学模型，利用PSASP软件内部集成的新能源发电模块、各种变压器模块和输电线路模块等，建立基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型，利用基于PSASP的大中型光伏电站并网仿真模型分析大中型光伏电站并网特性，包括电压波动、无功损耗特性、低电压耐受能力等，进而确定动态无功补偿设备容量与形式的选择标准，进一步研究大中型光伏电站与动态无功补偿设备的关联性、打捆或并行输出时各大中型光伏电站所安装动态无功补偿设备之间的关联性；

每个工程以当地具体电网参数为依据，建立起基于PSASP的电网仿真模型；

e、利用PSASP和MATLAB之间的接口程序，将两者有机的结合在一起，建立基于MATLAB和PSASP建立的大中型光伏电站混合仿真模型；各自独立计算式，相同部分相互校验，验证仿真结果的正确性，不同部分相互补充，完善仿真结果；联合计算时，完善计算结果，进一步验证仿真的科学性；通过上述方法实现了一种大中型光伏电站并网特性与电能质量评估方法。

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