[发明专利]一种大型光伏电站集电系统中谐波传递网络的建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型光伏电站集电系统中谐波传递网络的建模方法，尤其涉及一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络的建模方法。

背景技术

我国目前正加快资源节约型、环境友好型社会的建设，电能等绿色能源的使用比例将不断加大，家庭能源也由传统能源向绿色能源转换。现在家庭光伏发电逐渐受到广泛的使用。光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式。

2015年，我国新能源发电持续快速增长，光伏装机容量首次超过德国跃居世界第一。由于我国太阳能资源主要富集于西北部地区，距离负荷中心较远，需要采用高压远距离输电，因此光伏电站的规模化和大型化已经成为光伏产业的重要发展趋势之一。

随着家庭光伏发电的不断增长，光伏电站装机容量爆发式增长，大规模光伏电站的接入及电力电子装置的广泛应用使得大量非线性负载也加入到电力系统中，对电力系统造成污染，出现电能质量问题。目前，谐波问题是制约光伏电站并网最主要的问题之一，很多大型并网光伏电站存在谐波超标问题，且在低光照运行条件下更加突出。大型光伏电站中，每组并网逆变器系统的输出电流经站内集电系统汇集后向外送出。即使单台并网逆变器的输出电流谐波较小，多台并网逆变器并联后输出电流的谐波也有可能超标。由于大型并网光伏电站一般采用LCL滤波器，且很多光伏电站通过长距离输电线缆接入弱电网，滤波电容可能引起谐振从而造成某些次谐波放大。因此，在对大规模光伏电站进行谐波分析时，不仅要考虑光伏系统与电网之间日益显著的相互作用，也应当考虑由滤波器、变压器、电缆线路等元件构成的集电系统对谐波传递所造成的影响。

所以，通过对大型光伏电站集电系统中谐波传递网络进行有效地建模，以便通过对建模后的谐波传递网络进行研究，实现对谐波问题以及各个节点各次谐波电压相对于该点基波电压的放大倍数的分析处理，十分必要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种大型光伏电站集电系统中谐波传递网络的建模方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种大型光伏电站集电系统中谐波传递网络的建模方法，包括如下步骤：

S1，确定大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的建立等效模型的各元件；

S2，为确定的所述各元件建立等效模型；

S3，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据所述等效阻抗结构以及所述各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，即得到谐波传递网络节点导纳矩阵。

其中较优地，在步骤S1中，所述建立模型的各元件包括：光伏发电单元中包含的元件、输电线路和电缆、主变压器、高压电网与负荷。

其中较优地，所述光伏发电单元中包含的元件为光伏逆变器LCL滤波器和双分裂变压器；

其中，所述光伏逆变器LCL滤波器的谐波阻抗用如下公式表示：

其中，Z_L为电感的谐波阻抗；X_L为电感的基波电抗；h为谐波次数；Z_c为电容的谐波阻抗；X_c为电容的基波电抗，j为转换系数。

其中较优地，所述双分裂变压器的等效阻抗用如下公式表示：

其中，X_t1为双分裂变压器原边绕组的基波等效电抗；X_t2、X_t3分别为两个副边绕组的基波等效电抗，h为谐波次数。

其中较优地，所述主变压器谐波阻抗模型为：

Z_T＝h^1.15R_T+hX_T

其中，Z_T为主变等效谐波阻抗，R_T和X_T分别为基波下主变的等效电阻和电抗，h为谐波次数。

其中较优地，所述高压电网与负荷在h次谐波下的等值阻抗为：

其中，Z为系统或负荷的谐波等效阻抗，R和X分别为其基波等效电阻和电抗。

其中较优地，在步骤S2中，为谐波传递网络构建等效模型是根据谐波传递网络结构，得到节点导纳矩阵Y；

其中，Y为(6mn+3)阶方阵，令k＝6mn，则有：