論大規模光伏發電并網系統電壓穩定分岔

張國祥

摘 要：隨著我國科學技術的飛速進步，光伏發電已經在我國有著非常大的普及，但是在光伏發電的過程中由于光伏發電很容易受到天氣的影響，光伏電源有功出力存在著較大的間歇性、隨機性和波動性的特點，因此，從這個角度來看，光伏發電系統并網運行必然會給電網的動態運行帶來極大的不確定性。本文從實際出發，結合當前國內外學者最新的研究成果，以電壓穩定性的經典3節點系統為例，對于大規模光伏發電并網系統電壓穩定分岔進行了深入地探析和研究。

關鍵詞：大規模 光伏發電 并網系統 電壓 穩定

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2019）04（a）-0140-02

隨著全世界技術生產的革新，光伏發電已經在國內外得到了比較廣泛和穩定的應用，截止到2018年年底，我國的光伏總裝機容量已經達到了4000萬kW的總體目標，而且從我國國內目前的發展水平來看，國內的兆瓦級較大規模的光伏電站的建設已經相當普及。但是在具體的運行過程中，由于容易受到天氣等方面的影響，光伏電源有功出力具有很強的間歇性、波動性以及隨機性的特點。從這個角度上來說，光伏發電系統并網運行就會必然會給電網的運行情況以及運行的狀態帶來比較不利的影響。在目前的學術研究中，大多數國內外學者主要在研究電壓穩定性的時候還是采用了經典3節點系統為主要研究方向。

1 光伏發電并網系統的分岔分析

1.1 單參數分岔分析

在單參數的分岔分析中，主要是采用負荷母線處恒功率負荷的無功功率Q1來做為分岔參數來進行單參數的分岔分析的，在方法的采用中，我們主要還是采用了MATCONT來找到ODE中的平衡點，并且在曲線中顯示出來，具體圖示如圖1。通過對圖形的分析我們可以清晰地看出，在圖中，曲線1是PPV=0，也就是說在不投入光伏電站時候的Q1-U的曲線圖，而曲線2則是PPV=1p.u.的時候的Q1-U曲線圖。

經過對圖示的認真分析，我們還可以分析得出這兩條曲線均可以搜索到亞臨界Hopf分岔點H01、H11以及超臨界Hopf分岔H02、H12的點。在具體的研究中，我們是將SNB看做系統電壓穩定的臨界點，也就是說，在系統運行到這一個點的時候，如果系統中的負荷受到了一個比較微小的擾動甚至沒有受到微小的擾動都會導致負荷電壓發生單調崩潰的現象。H01、H02點的附近是會產生一個先于分岔存在的不穩定極限環和穩定平衡點相互作用的情況的，這樣的存在會使得穩定平衡點開始變得相當的不穩定，也就會導致一個振幅逐漸增大的振蕩現象。所以，從這個角度來說，亞臨界Hopf分岔點對于整個系統的穩定性是存在一定的危害作用的，也就是說亞臨界Hopf分岔點是整個系統穩定性的臨界點，如果系統在正常的運行過程中，再受到一個比較小的擾動那么負荷的電壓就會發生較大強度的增幅，然后出現最終的崩潰現象。

1.2 雙參數分岔分析

為了對于光伏電站系統的電壓穩定性進行更加深入地研究，我們需要對ODE模式進行雙參數的分岔分析。在下面的圖示中，圖3和圖4分別是SNB邊界曲線和UHB邊界曲線，通過分析圖我們可以清晰地看出，當PPV從0開始逐漸變大的時候，SNB處的Q1的值也開始增大，也就是說SNB被延遲的時候，是非常有利于電壓的穩定性的，但是當PPV增大到B點的時候，Q1的值開始隨著PPV的增大而出現了逐漸減小的趨勢，也就是說開始出現了不利于系統電壓穩定的現象發生，在另外一張圖中我們也發現了類似的特點，所以，從這個角度上來說，并不是發生的有功越大就越利于整個系統電壓的穩定性，而對于SNB和UHB這兩個數值來說，他們都可以找到一個與之相對應的最大電壓穩定域光伏用功出力值PPV，但是當PPV一旦超過了PPV的最大值，那么SNB點和UHB點處Q1的值就會隨著PPV的增大而出現下降的趨勢，也就是說減小了系統的電壓穩定域。從這幾個圖中我們可以明顯得到，系統在投入到光伏電站運行之后，PPV的值是越來越大的，分岔點處的電壓U就會逐步地增高，這就會使得電壓相對比較穩定的區域的平衡點的電壓均值就會相應地提升，在另外的一種極端情況之下，也就是說光伏電站的有功出力PPV的值過于大的話，這樣就會使得負荷電壓U過于高就會達到不合格的狀態中。所以，從上述的研究中，如果要想使得整個系統穩定在一個電壓的穩定區域中，我們需要滿足的是UHB點應當在系統電壓穩定的臨界點中，而且其光伏電站的最大有功出力也應當保持在P PVMAXUHB的附近最好。

2 結語

隨著我國科學技術的飛速進步，光伏發電已經在我國有著非常大的普及，而且有著較好的應用前景。隨著全世界技術生產的革新，光伏發電已經在國內外得到了比較廣泛和穩定的應用，光伏電源有功出力具有很強的間歇性、波動性以及隨機性的特點。從這個角度上來說，光伏發電系統并網運行就必然會給電網的運行情況以及運行的狀態帶來比較不利的影響。本次研究也是從這個課題出發，對于大規模光伏發電并網系統電壓穩定分岔的相關內容進行了深入地討論，希望能夠進一步促進該領域的發展。

參看文獻

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