多光伏發電單元并聯接入弱交流系統的穩定性分析

賈 祺, 嚴干貴, 李泳霖, 蔡玉汝, 張華魯

(東北電力大學電氣工程學院, 吉林省吉林市 132012)

0 引言

光伏發電是推進能源轉型和應對環境挑戰的重要途徑。截至2016年底,中國光伏發電累計裝機容量達到77.42 GW,預計2020年光伏裝機容量達150 GW,每年新增容量20 GW左右,光伏發電呈現快速發展態勢[1]。

由于受資源稟賦約束,大規模光伏發電多處于電網結構薄弱的沙漠/半沙漠地帶,經逆變器并網,呈現多光伏發電單元并聯結構。理想電網條件下,并網點電壓較穩定,各光伏逆變器之間弱耦合,交互影響較小。隨著光伏并網發電容量的增加,電網阻抗不可忽略,導致所接入電網呈現弱交流電網特性[2-3],理想電網條件被破壞。并網點電壓受各光伏陣列輸出功率擾動、電網擾動等多方面影響,易產生波動[4],各光伏逆變器之間強耦合,交互影響較大,多光伏發電并聯運行穩定性面臨挑戰[5-11]。

為分析弱交流系統條件下光伏發電運行穩定性,文獻[6]將光伏發電系統等效為受控電流源,提出阻抗比判據,據此分析其運行穩定性。該分析方法在小功率并網光伏系統中得到了廣泛的應用[7]。文獻[8]基于Nyquist穩定判據分析電網阻抗對給定控制策略下光伏發電系統運行穩定性的影響,提出一種控制器參數整定方法。文獻[9]建立了光伏發電系統的諾頓等效模型,推導了逆變器并網電流和并網點電壓表達式,基于光伏發電系統閉環特征方程的根軌跡分析電網阻抗對其穩定性的影響。文獻[10-11]從諧振特性、動態響應和運行穩定性方面分析了電網阻抗對光伏發電系統運行特性的影響,為光伏發電規劃設計提供參考。……