论大规模光伏发电并网系统电压稳定分岔

张国祥

摘 要：随着我国科学技术的飞速进步，光伏发电已经在我国有着非常大的普及，但是在光伏发电的过程中由于光伏发电很容易受到天气的影响，光伏电源有功出力存在着较大的间歇性、随机性和波动性的特点，因此，从这个角度来看，光伏发电系统并网运行必然会给电网的动态运行带来极大的不确定性。本文从实际出发，结合当前国内外学者最新的研究成果，以电压稳定性的经典3节点系统为例，对于大规模光伏发电并网系统电压稳定分岔进行了深入地探析和研究。

关键词：大规模 光伏发电 并网系统 电压 稳定

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）04（a）-0140-02

随着全世界技术生产的革新，光伏发电已经在国内外得到了比较广泛和稳定的应用，截止到2018年年底，我国的光伏总装机容量已经达到了4000万kW的总体目标，而且从我国国内目前的发展水平来看，国内的兆瓦级较大规模的光伏电站的建设已经相当普及。但是在具体的运行过程中，由于容易受到天气等方面的影响，光伏电源有功出力具有很强的间歇性、波动性以及随机性的特点。从这个角度上来说，光伏发电系统并网运行就会必然会给电网的运行情况以及运行的状态带来比较不利的影响。在目前的学术研究中，大多数国内外学者主要在研究电压稳定性的时候还是采用了经典3节点系统为主要研究方向。

1 光伏发电并网系统的分岔分析

1.1 单参数分岔分析

在单参数的分岔分析中，主要是采用负荷母线处恒功率负荷的无功功率Q1来做为分岔参数来进行单参数的分岔分析的，在方法的采用中，我们主要还是采用了MATCONT来找到ODE中的平衡点，并且在曲线中显示出来，具体图示如图1。通过对图形的分析我们可以清晰地看出，在图中，曲线1是PPV=0，也就是说在不投入光伏电站时候的Q1-U的曲线图，而曲线2则是PPV=1p.u.的时候的Q1-U曲线图。

经过对图示的认真分析，我们还可以分析得出这两条曲线均可以搜索到亚临界Hopf分岔点H01、H11以及超临界Hopf分岔H02、H12的点。在具体的研究中，我们是将SNB看做系统电压稳定的临界点，也就是说，在系统运行到这一个点的时候，如果系统中的负荷受到了一个比较微小的扰动甚至没有受到微小的扰动都会导致负荷电压发生单调崩溃的现象。H01、H02点的附近是会产生一个先于分岔存在的不稳定极限环和稳定平衡点相互作用的情况的，这样的存在会使得稳定平衡点开始变得相当的不稳定，也就会导致一个振幅逐渐增大的振荡现象。所以，从这个角度来说，亚临界Hopf分岔点对于整个系统的稳定性是存在一定的危害作用的，也就是说亚临界Hopf分岔点是整个系统稳定性的临界点，如果系统在正常的运行过程中，再受到一个比较小的扰动那么负荷的电压就会发生较大强度的增幅，然后出现最终的崩溃现象。

1.2 双参数分岔分析

为了对于光伏电站系统的电压稳定性进行更加深入地研究，我们需要对ODE模式进行双参数的分岔分析。在下面的图示中，图3和图4分别是SNB边界曲线和UHB边界曲线，通过分析图我们可以清晰地看出，当PPV从0开始逐渐变大的时候，SNB处的Q1的值也开始增大，也就是说SNB被延迟的时候，是非常有利于电压的稳定性的，但是当PPV增大到B点的时候，Q1的值开始随着PPV的增大而出现了逐渐减小的趋势，也就是说开始出现了不利于系统电压稳定的现象发生，在另外一张图中我们也发现了类似的特点，所以，从这个角度上来说，并不是发生的有功越大就越利于整个系统电压的稳定性，而对于SNB和UHB这两个数值来说，他们都可以找到一个与之相对应的最大电压稳定域光伏用功出力值PPV，但是当PPV一旦超过了PPV的最大值，那么SNB点和UHB点处Q1的值就会随着PPV的增大而出现下降的趋势，也就是说减小了系统的电压稳定域。从这几个图中我们可以明显得到，系统在投入到光伏电站运行之后，PPV的值是越来越大的，分岔点处的电压U就会逐步地增高，这就会使得电压相对比较稳定的区域的平衡点的电压均值就会相应地提升，在另外的一种极端情况之下，也就是说光伏电站的有功出力PPV的值过于大的话，这样就会使得负荷电压U过于高就会达到不合格的状态中。所以，从上述的研究中，如果要想使得整个系统稳定在一个电压的稳定区域中，我们需要满足的是UHB点应当在系统电压稳定的临界点中，而且其光伏电站的最大有功出力也应当保持在P PVMAXUHB的附近最好。

2 结语

随着我国科学技术的飞速进步，光伏发电已经在我国有着非常大的普及，而且有着较好的应用前景。随着全世界技术生产的革新，光伏发电已经在国内外得到了比较广泛和穩定的应用，光伏电源有功出力具有很强的间歇性、波动性以及随机性的特点。从这个角度上来说，光伏发电系统并网运行就必然会给电网的运行情况以及运行的状态带来比较不利的影响。本次研究也是从这个课题出发，对于大规模光伏发电并网系统电压稳定分岔的相关内容进行了深入地讨论，希望能够进一步促进该领域的发展。

参看文献

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