matlab的分布式光伏发电并网系统电压稳定研究
摘 要随着中国经济的迅速增长，国家实力在极速提升，因而我们发展所需的化石能源燃料也在逐渐枯竭，快速发展是把双刃剑。由于加速的增长，环境也因此恶化，因此我们需要寻找新的清洁能源代替会带来极大环境问题的化石能源。如今我们发掘出风能、水能、太阳能这些清洁能源。然而前两种对于环境的要求很大，太阳能却没有这些限制，所以人们更向往用太阳并网系统发电。因为阳光是最容易采集的，地球表面都能接受阳光的照射。对照其他的清洁能源，我们就会发现太阳能是日前最可靠安全又易采集的可再生能源，没有之一。如今，全球都在注视着太阳能发电的所带来的收益。我国也对此存眷并小有成就，祝愿我国的光伏发电水平可以领超于国际。接下来我会用MATLAB软件进行仿真，用它建立起一个光伏发电系统用来研究其系统中的电压稳定性。我还需要有它里面自带的SPS模块组建一个配电网。然后我会用配电网模型去接之前组建好的光伏发电系统仿真。并仿真系统存在短路障碍时，观察电网电压是否不变或小幅度跳动。
目 录
第一章 光伏发电系统的背景 1
1.1概述 1
1.2为何要研究系统中的电压稳定性能 1
1.3研究步骤 2
第二章 电压稳定性 3
2.1前言 3
2.2电压稳定性 3
2.3静态电压的稳定性 4
2.4本章小结 5
第三章 光伏发电与电压稳定性 5
3.1索引 5
3.2分布式光伏发电并网系统电压稳定研究 5
3.3集中式光伏发电并网系统中的电压 6
3.4本章小结 7
第四章 基于MATLAB的分布式光伏发电并网系统电压稳定研究 7
4.1光伏发电系统模型 7
4.1.1电池原理 7
4.1.2光伏阵列仿真 8
4.1.3结果分析 10
4.2仿真光伏并网系统 11
4.2.1模块作用 11
4.2.2配电网特性 11
4.2.3设置短路故障 12
4.2.4改变并联负载容量时电压稳定性研究 13
4.2.5光照强度突降的系统暂态电压稳定性研究 22
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
/> 4.2.6采用并联电容器进行无功补偿 24
4.3本章小结 25
结论 26
谢辞 27
参考文献 28
第一章 光伏发电系统的背景
1.1 概述
当今社会的主要能源为化石燃料，但是随着化石能源的消耗殆尽造成的能源危机，以及燃烧化石燃料所带来的环境污染问题，大力发展清洁能源、可再生能源成为一项迫切的任务。
太阳能光伏发电作为新型能源，其资源丰富、分布范围广、受限制小，受到了国家高度重视。太阳能发电其实既是利用太阳能电池板的光生伏打效应(光生伏打效应为物体将光能转化成电能的一种现象这种物体为半导体，当他被太阳照射到后，自身的电荷就会随之发生变化于是形成电动势和电流)[1]。发电过程实现了无污染，同时，由于太阳能光伏发电相关科技的发展，如并网逆变器、MPPT技术。光伏发电已逐步走向现实。
光伏阵列吸收太阳能，将其转化为电能，并向负荷供电的电力系统称为光伏发电系统。电线、光伏阵列、电力电子变换器、用于储能的设备、负载等组成传统的光伏发电系统。光伏阵列吸收光照，产生直流电流经电缆输入电力电子变换器，变换器将直流电转化为交流电向负载供电。
其中，光伏电源与电网并联共同向负荷供电的系统就是光伏并网发电系统，即在负载接入点同时接上电网输入点。对于独立光伏系统来说，光伏发电会获得很大的益处。首先，不用考虑向负载供电的稳定性和供电质量问题，有大电网为其调整电压与频率[3]。光伏电源可以工作在最大功率点，提高了光伏电源的效率。还省却了储能装置，大电网接收多余电能或补充差额功率。
1.2 为何要研究系统中的电压稳定性能
电压稳定的性能在光伏系统中是及其重要的，假如系统中有干扰发生后，可是电压并没有自行修复，又或是并没有达到一定的允许误差范围之内，如此一来，发电系统必将崩溃。不难看出光伏并网系统一定存在电压不稳定的现象，所以现在首当其冲的就是找出并解决光伏系统中的电压失稳的问题。
1.3 研究步骤
我将会运用MATLAB中的SPS模块去模拟出光伏发电系统和光伏电站并将其仿真，并将两者连接。然后就观察发生系统单向短路时电压会如何反应。还有就是研究电动机的比值与电压变化是否存在着某种联系。研究方向第三个猜想就是在是否加一个并联电容时，电压是否又有一定的变化影响。通过这三个方向去研究是什么影响系统电压的，如此我需要学习如何熟练的使用MATLAB软件。在SPS仿真模块中模拟出这三种触发条件下，电压的反应。并导出电压变化的曲线图来直观的分析判断出这些条件与电压处于何种联系。我更要首当其冲就是了解光伏系统中电压稳定性的基本原理。并知晓其发电的原理和特性。从而我才能发掘出是何种原因才能影响到系统电压的稳定。
第二章 电压稳定性
2.1 前言
在电力系统某段时间里发生一定的颠簸时，随便是较大的波动或者是微小的波动，系统电压都会保持不变又或是处于在一个稳定可靠的范围，这么就说明电力系统电压便是稳定的[2]。
2.2 电压稳定性
电压作为电气设备工作状态之一，也是电气设备工作条件之一。当电压不稳定时，对电气设备的工作状态会产生严重的影响，如非正常工作、发热过度等，甚至会对电气设备造成永久性损坏。这里的电压指的是系统负荷母线电压。
普通的电力系统电压稳定性主要受到负载的影响。负载过重时，会使负载电压降低。突然接入或退出大功率负荷会导致系统负荷母线电压突然变化，电压不稳定，负荷工作状态发生变化，从而导致负荷母线电压崩溃[4]。
普通的电力系统存在着一定的电压稳定性的问题，同样，光伏并网发电系统也存在着这样的问题。
当电网接入光伏电源时，情况就发生了一些变化。因为光伏电源拥有着高度非线性的特性，将其接入电网必然会产生不利的影响，如频率、谐波、电压稳定等。本设计主要是对系统中负荷母线的电压的稳定性进行研究。
为分析系统负荷母线电压稳定的情况，可将光伏电源视为广义负载，与就地负载相并联接入电网，电网向这个复合负载系统输入功率，输入功率为负时，即光伏电源不仅向就地负荷供电，也向大电网输送电能。默认大电网为无限大理想电网，当复合负载功率发生变化时，系统电压就会受到一定的影响，可能导致系统负荷母线电压失稳。
复合负载功率发生变化的情况有两种，一种是光伏电源这个广义负载发生功率变化，另一种为就地负载发生变化。第一种是太阳光的变化导致光伏板中的电源输出功率变化[12]。对应天气的变化导致光照强度的变化，如晴转阴，还有光伏板受光面积的变化，如实物实验中，用棉布遮盖光伏板。而并网光伏电源往往工作在最大功率点，需要研究MPPT技术。同时也要对其控制系统进行一定的研究。第二种情况与大电网类似，如大功率负荷的突然接入或退出。可用分叉理论对其进行研究。除了稳态电压外，对其暂态电压也要进行一定的研究。这两种情况均可导致光伏并网发电系统电压不稳定。从而对电网和负荷产生不利影响。
目 录
第一章 光伏发电系统的背景 1
1.1概述 1
1.2为何要研究系统中的电压稳定性能 1
1.3研究步骤 2
第二章 电压稳定性 3
2.1前言 3
2.2电压稳定性 3
2.3静态电压的稳定性 4
2.4本章小结 5
第三章 光伏发电与电压稳定性 5
3.1索引 5
3.2分布式光伏发电并网系统电压稳定研究 5
3.3集中式光伏发电并网系统中的电压 6
3.4本章小结 7
第四章 基于MATLAB的分布式光伏发电并网系统电压稳定研究 7
4.1光伏发电系统模型 7
4.1.1电池原理 7
4.1.2光伏阵列仿真 8
4.1.3结果分析 10
4.2仿真光伏并网系统 11
4.2.1模块作用 11
4.2.2配电网特性 11
4.2.3设置短路故障 12
4.2.4改变并联负载容量时电压稳定性研究 13
4.2.5光照强度突降的系统暂态电压稳定性研究 22
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
/> 4.2.6采用并联电容器进行无功补偿 24
4.3本章小结 25
结论 26
谢辞 27
参考文献 28
第一章 光伏发电系统的背景
1.1 概述
当今社会的主要能源为化石燃料，但是随着化石能源的消耗殆尽造成的能源危机，以及燃烧化石燃料所带来的环境污染问题，大力发展清洁能源、可再生能源成为一项迫切的任务。
太阳能光伏发电作为新型能源，其资源丰富、分布范围广、受限制小，受到了国家高度重视。太阳能发电其实既是利用太阳能电池板的光生伏打效应(光生伏打效应为物体将光能转化成电能的一种现象这种物体为半导体，当他被太阳照射到后，自身的电荷就会随之发生变化于是形成电动势和电流)[1]。发电过程实现了无污染，同时，由于太阳能光伏发电相关科技的发展，如并网逆变器、MPPT技术。光伏发电已逐步走向现实。
光伏阵列吸收太阳能，将其转化为电能，并向负荷供电的电力系统称为光伏发电系统。电线、光伏阵列、电力电子变换器、用于储能的设备、负载等组成传统的光伏发电系统。光伏阵列吸收光照，产生直流电流经电缆输入电力电子变换器，变换器将直流电转化为交流电向负载供电。
其中，光伏电源与电网并联共同向负荷供电的系统就是光伏并网发电系统，即在负载接入点同时接上电网输入点。对于独立光伏系统来说，光伏发电会获得很大的益处。首先，不用考虑向负载供电的稳定性和供电质量问题，有大电网为其调整电压与频率[3]。光伏电源可以工作在最大功率点，提高了光伏电源的效率。还省却了储能装置，大电网接收多余电能或补充差额功率。
1.2 为何要研究系统中的电压稳定性能
电压稳定的性能在光伏系统中是及其重要的，假如系统中有干扰发生后，可是电压并没有自行修复，又或是并没有达到一定的允许误差范围之内，如此一来，发电系统必将崩溃。不难看出光伏并网系统一定存在电压不稳定的现象，所以现在首当其冲的就是找出并解决光伏系统中的电压失稳的问题。
1.3 研究步骤
我将会运用MATLAB中的SPS模块去模拟出光伏发电系统和光伏电站并将其仿真，并将两者连接。然后就观察发生系统单向短路时电压会如何反应。还有就是研究电动机的比值与电压变化是否存在着某种联系。研究方向第三个猜想就是在是否加一个并联电容时，电压是否又有一定的变化影响。通过这三个方向去研究是什么影响系统电压的，如此我需要学习如何熟练的使用MATLAB软件。在SPS仿真模块中模拟出这三种触发条件下，电压的反应。并导出电压变化的曲线图来直观的分析判断出这些条件与电压处于何种联系。我更要首当其冲就是了解光伏系统中电压稳定性的基本原理。并知晓其发电的原理和特性。从而我才能发掘出是何种原因才能影响到系统电压的稳定。
第二章 电压稳定性
2.1 前言
在电力系统某段时间里发生一定的颠簸时，随便是较大的波动或者是微小的波动，系统电压都会保持不变又或是处于在一个稳定可靠的范围，这么就说明电力系统电压便是稳定的[2]。
2.2 电压稳定性
电压作为电气设备工作状态之一，也是电气设备工作条件之一。当电压不稳定时，对电气设备的工作状态会产生严重的影响，如非正常工作、发热过度等，甚至会对电气设备造成永久性损坏。这里的电压指的是系统负荷母线电压。
普通的电力系统电压稳定性主要受到负载的影响。负载过重时，会使负载电压降低。突然接入或退出大功率负荷会导致系统负荷母线电压突然变化，电压不稳定，负荷工作状态发生变化，从而导致负荷母线电压崩溃[4]。
普通的电力系统存在着一定的电压稳定性的问题，同样，光伏并网发电系统也存在着这样的问题。
当电网接入光伏电源时，情况就发生了一些变化。因为光伏电源拥有着高度非线性的特性，将其接入电网必然会产生不利的影响，如频率、谐波、电压稳定等。本设计主要是对系统中负荷母线的电压的稳定性进行研究。
为分析系统负荷母线电压稳定的情况，可将光伏电源视为广义负载，与就地负载相并联接入电网，电网向这个复合负载系统输入功率，输入功率为负时，即光伏电源不仅向就地负荷供电，也向大电网输送电能。默认大电网为无限大理想电网，当复合负载功率发生变化时，系统电压就会受到一定的影响，可能导致系统负荷母线电压失稳。
复合负载功率发生变化的情况有两种，一种是光伏电源这个广义负载发生功率变化，另一种为就地负载发生变化。第一种是太阳光的变化导致光伏板中的电源输出功率变化[12]。对应天气的变化导致光照强度的变化，如晴转阴，还有光伏板受光面积的变化，如实物实验中，用棉布遮盖光伏板。而并网光伏电源往往工作在最大功率点，需要研究MPPT技术。同时也要对其控制系统进行一定的研究。第二种情况与大电网类似，如大功率负荷的突然接入或退出。可用分叉理论对其进行研究。除了稳态电压外，对其暂态电压也要进行一定的研究。这两种情况均可导致光伏并网发电系统电压不稳定。从而对电网和负荷产生不利影响。
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