基于粒子群优化算法的并网光伏发电单元建模//孙黎霞，林雪，金宇清，潘磊，施浩波
《电网技术》年第5期（-）项目背景光伏并网发电系统模型是对含有光伏电源的系统进行仿真研究的基础，能否准确地反映光伏发电系统的动态特性依赖于它合理的模型结构以及精确的模型参数。光伏发电单元、电站的暂态特性主要取决于具有控制器的逆变器性能，DC/AC变流器及其控制器是并网光伏发电单元的核心部件，建立合理的变流器及其控制器的模型以及准确获得其参数是并网光伏发电单元建模的关键技术，也是本文的研究重点。
团队介绍孙黎霞，河海大学能源与电气学院，副教授，主要研究方向为电力系统建模和控制。
林雪，硕士，河海大学能源与电气学院，主要研究方向为光伏发电系统的建模与控制。
金宇清，河海大学能源与电气学院，讲师，主要研究方向为新能源发电系统的建模与控制。
潘磊，江苏省电力设计院，助理工程师，主要研究方向为新能源发电系统的设计。
施浩波，中国电力科学研究院，高级工程师，主要研究方向为电力系统分析及规划。
主要创新点针对单级式的光伏发电单元进行建模，主要包含光伏阵列的建模，DC/AC逆变器以及控制器的建模和LC滤波器、升压变压器、线路等环节的建模。
考虑大规模光伏电站的建模，在工程精度允许的情况下，强调的是实用性与精确性的结合，尽可能地简化光伏电池的模型，光伏电池的工程计算数学模型，通过厂家建立的四参数光伏阵列的模型可以反映其特性。通过分析光伏阵列的特性曲线，可以看出：当外界环境(光照强度S和电池板的温度T)不变时，其最大功率点是固定的，可认为是直流电压源；当外界环境(光照强度和电池板的温度)变化时，其最大功率点会发生变化。因此，可将其认可为一个受控型的直流电压源，即忽略最大功率点跟踪的动态过程。
在逆变器的控制器建模的过程中，考虑了光伏逆变器输出滤波环节以及由滤波电感引起的耦合，忽略了控制器前馈解耦环节，分别建立电流内环和电压外环的控制模型。首先建立电流内环模型；然后在对电压外环控制器进行建模前，将电流内环控制器的模型进行非机理建模等效，采用一阶惯性环节等效内环控制器的特性，建立等效内环控制模型；最后建立电压外环模型。综上，提出了光伏发电单元的模型。但是，模型参数是不确定的，文中采用粒子群算法分步辨识模型中的未知参数，并提出参数辨识的步骤。
解决的问题和意义提出采用状态空间平均法建立DC/AC逆变器及其控制器的模型，采用粒子群优化算法优化并网光伏发电系统单元的逆变器及其控制器、滤波器和线路的等效电路的参数，对并网光伏发电单元进行建模。
后续研究模型建立的过程中，忽略了MPPT控制过程以及逆变器PI控制系统的前馈和耦合项，且仅考虑了PI控制策略，但不同厂家的逆变器的控制策略是不一样的，如PR控制器等。下一步的研究内容可为考虑不同控制策略下的光伏发电单元的建模，以及如何将该模型参数辨识的方法应用到实际的光伏发电系统，做到真正的实用化。
声明：本文为原创作品，所涉及文字及图片版权均属电网技术编辑部所有，根据国家版权局最新规定，纸媒、网站、微博、白癜风根治的方法土方治疗白癜风