光伏发电系统暂态建模与等值

分布式光伏发电系统建模与分析随着能源需求的不断增长和对可再生能源的关注度提高，光伏发电系统作为一种清洁、可再生的能源技术正逐渐变得越来越重要。

分布式光伏发电系统是一种将光伏发电机组安装在建筑物或区域内，以满足特定用电负荷的发电系统。

在分布式光伏发电系统中，建模和分析是其中重要的一部分，能够帮助我们更好地了解系统特性、优化系统设计，并提高发电系统效率和可靠性。

建模是分析和优化光伏发电系统的前提。

在进行光伏发电系统建模时，我们需要考虑到多个因素，如光伏组件的特性、方位角和倾角、清洁度、阴影、温度等。

建模的目的是更准确地描述分布式光伏发电系统的运行和性能，并为系统的分析和优化提供依据。

在建模过程中，首先需要对光伏组件进行建模。

光伏组件的建模通常采用电路等效模型，其中包括光伏元件的I-V特性曲线和光照条件对光伏组件输出功率的影响。

根据光伏电池的特性和温度效应等因素，可以建立数学模型来描述光伏组件的输出功率。

其次，需要考虑光照条件和方位角、倾角对光伏组件的影响。

分布式光伏发电系统建模和分析通常使用天文学方法来预测太阳的位置和光照条件。

通过计算方位角、倾角和太阳高度角等参数，可以对光伏组件在不同时间和地点的实际光照条件进行建模。

这些数据可用于评估光伏组件的发电潜力和预测系统的发电量。

另外，建模还需要考虑影响光伏系统性能的其他因素，如系统的清洁度和阴影情况。

清洁度是指光伏组件表面的污染情况，影响光照的透射和反射，进而影响发电效率。

阴影是指附近建筑物、树木或其他遮挡物对光伏组件的遮挡，会导致局部光照不均匀，降低光伏系统的发电效率。

对于这些因素，可以通过建模来分析其影响，并提出相应的优化方法，以提高光伏发电系统的效率。

分布式光伏发电系统建模后，可以进行系统性能分析和优化。

系统性能分析主要包括系统的发电能力、系统的可靠性和系统的经济性等方面。

发电能力分析可以评估分布式光伏发电系统在不同条件下的发电量，进一步预测系统的发电潜力。

电力系统及其自动化学报Proceedings of the CSU-EPSA Vol.31No.4 Apr.2019第31卷第4期2019年4月大型光伏电站等值建模综述韩平平1，林子豪1，夏雨1，董玮2，张征凯3（1.安徽新能源利用与节能省级实验室（合肥工业大学），合肥230009；2.中国电力科学研究院南京分院，南京210008；3.国网安徽省电力公司，合肥230061）摘要：现阶段对大型光伏电站详细模型的研究较多，而对等值模型的研究较少。

本文对光伏电站的稳态等值模型和暂态等值模型进行了概述。

对于稳态等值，考虑节点处理方法与整体等值模型，其模型的建立有利于潮流计算和静态稳定性分析。

对于暂态等值，单机等值基于容量加权或参数辨识进行处理，多机等值则考虑不同的分群指标和分群方法，其模型的建立有利于进行系统的大扰动仿真分析。

然后对等值参数的计算和集电网络的等值作简要介绍。

最后提出了需要进一步改进和研究的问题。

关键词：光伏电站；等值模型；稳态等值模型；暂态等值模型；等值参数中图分类号：TM743文献标志码：A文章编号：1003-8930（2019）02-0039-09DOI：10.19635/ki.csu-epsa.000036Review on Equivalent Modeling of Large-scale Photovoltaic Power PlantHAN Pingping1，LIN Zihao1，XIA Yu1，DONG Wei2，ZHANG Zhengkai3（1.Anhui Provincial Laboratory of New Energy Utilization and Energy Conservation,Hefei University of Technology,Hefei230009，China；2.Nanjing Branch of China ElectricPower Research Institute，Nanjing 210008，China；3.State Grid Anhui Electric Power Company，Hefei230061，China）Abstract:At present，there are more studies on the detailed models of large-scale photovoltaic（PV）power plants.How⁃ever，the studieson the corresponding equivalent models are relatively fewer.In this paper，the steady-state and tran⁃sient equivalent models of a PV power plant are summarized.In the steady-state equivalent model，the node processing method and the overall equivalent model are considered，and the establishment of its model facilitates the power flow calculation and static stability analysis.In the transient equivalent model，single-machine equivalence is processed based on capacity weighting orparameter identification，while multi-machine equivalence considers different grouping indexes and grouping methods.The establishment of its model is beneficial tothe large disturbance simulation analysis of the system.Afterwards，the calculation of equivalent parameters and the equivalence of collector network are briefly introduced.Finally，the problems that need further improvement and research are put forward.Keywords:photovoltaic（PV）power plant；equivalent model；steady-state equivalent model；transient equivalent model；equivalent parameter光伏发电系统的大型化和规模化是可再生能源发展战略研究的重点，也是光伏产业发展的前景[1-2]。

新能源光伏发电系统的建模与仿真近年来，随着能源消耗的不断增加和环境污染的严重性日益加剧，新能源的开发和利用变得越来越重要。

而光伏发电作为新型能源的代表之一，具有环保、经济、可持续等多种优势，已成为全球范围内发展最快的新能源之一。

光伏发电系统的建模和仿真是光伏发电研究中的重要一环，下面将结合实际案例探讨光伏发电系统的建模与仿真。

一、光伏发电系统的构成光伏发电系统主要由光伏组件、逆变器、电池及控制器等部分组成。

其中，光伏组件是光伏发电的核心部件，逆变器是将直流电转换成交流电的重要设备，而电池和控制器的作用则是优化光伏发电的效果。

二、建模与仿真的意义光伏发电系统的建模和仿真是指通过一系列计算模型和工具，对光伏发电系统的关键性能指标进行评估和优化，并从理论上验证和改进光伏发电系统的设计与控制方法。

这一过程对于光伏发电系统的研究和发展具有重要的意义。

具体来说：1.优化光伏组件的选择和设计。

通过建立光伏组件的计算模型，评估光伏电池片的效率、温度、光谱响应等因素，分析不同光伏组件的性能，最终选取最佳的设计方案进行光伏组件的选择和制造。

2.优化逆变器的设计和控制。

逆变器是将直流电转换成交流电的关键设备。

通过建立逆变器的计算模型，评估逆变器的效率、损耗等因素，分析不同逆变器的性能，优化逆变器的设计和控制，提高光伏发电的效率和经济性。

3.分析光伏发电系统稳定性。

建立光伏发电系统的全局模型，评估系统的稳定性和可靠性，识别并解决可能出现的问题，确保光伏发电系统能够长期稳定、可靠地运行。

三、光伏发电系统建模与仿真的方法目前，光伏发电系统建模和仿真的方法主要有以下几种：1.电路模型法。

该方法利用电路模型对光伏组件进行电气特性建模，通过计算模型评估光伏组件的性能和效果。

该方法以简单、高精度为特点，常用于对小型光伏发电系统进行建模和仿真。

2. 均衡方程法。

该方法基于物理均衡方程，建立光伏组件的热学特性模型，用于评估光伏组件的温度和效率等性能指标。

光伏发电系统建模与仿真简介光伏发电系统是一种利用太阳光能直接转化为电能的设备，逐渐成为一种重要的可再生能源发电方式。

建立光伏发电系统的数学模型，并进行仿真，可以帮助我们更好地了解光伏发电系统的运行原理以及优化系统性能的方法。

在本文中，我们将讨论光伏发电系统的建模方法，并介绍如何使用仿真工具进行系统仿真。

本文将包含以下几个部分：1.光伏发电系统的基本原理2.光伏发电系统的数学建模方法3.仿真工具介绍与使用方法4.光伏发电系统的仿真案例分析5.结论与展望光伏发电系统的基本原理光伏发电系统主要由光伏电池阵列、逆变器和电网连接组成。

光伏电池阵列是光伏发电系统的核心部件，通过将太阳能转化为直流电能。

逆变器则将直流电转化为交流电，并将其与电网连接起来，以实现电能的输出和调节。

光伏电池的工作原理是通过光生电效应将太阳光能转化为电能。

在光照条件下，光线照射到光伏电池上，光能被光伏电池吸收，进而激发光伏电池中的电子。

这些电子在光伏电池中形成电流，经过光伏电池上的导线和电子器件，通过负载最终输出电能。

光伏发电系统的数学建模方法为了更好地理解光伏发电系统的工作原理和性能，我们需要建立数学模型对其进行描述。

光伏发电系统的数学建模主要包括以下几个方面：1.光伏发电效率模型：光伏发电效率是指光伏电池将太阳能转化为电能的能力。

建立光伏发电效率模型可以帮助我们了解光伏电池在不同光照条件下的工作效果。

2.光伏电池阵列模型：光伏电池阵列是由多个光伏电池组成的。

建立光伏电池阵列模型可以帮助我们了解光伏电池之间的相互影响以及整个光伏发电系统的总体性能。

3.逆变器模型：逆变器是将光伏电池阵列输出的直流电转化为交流电的设备。

建立逆变器模型可以帮助我们了解逆变器的工作原理以及对电网连接的影响。

4.功率调节策略模型：光伏发电系统在不同的工作条件下需要采用不同的功率调节策略。

建立功率调节策略模型可以帮助我们优化光伏发电系统的性能。

通过建立以上数学模型，我们可以对光伏发电系统进行仿真研究，从而更好地理解和优化系统的性能。

建立光伏发电系统的数学模型并进行参数计算【引言】光伏发电作为一种将太阳能转化为电能的可再生能源，受到越来越多的关注。

为了实现光伏发电系统的最佳性能和效益，建立一个精确的数学模型并进行参数计算非常重要。

本文将介绍建立光伏发电系统数学模型的方法，并通过参数计算来评估光伏发电系统的性能。

【光伏发电系统模型】光伏发电系统可以分为光伏组件、直流/交流逆变器和电网三个主要部分。

为了建立光伏发电系统的数学模型，我们需要考虑以下几个关键因素：1. 光伏组件模型：光伏组件是将太阳能转化为直流电能的核心部件。

它的输出电流和电压受到光照强度、温度和阻抗等因素的影响。

可以使用等效电路模型来描述光伏组件的特性，其中包括理想电流源、二极管和串联电阻。

通过测量光伏组件的电流和电压，并利用等效电路模型的参数，可以计算出组件的功率。

2. 逆变器模型：光伏组件输出的是直流电能，需要通过逆变器转化为交流电能供给电网使用。

逆变器有功率转换效率、响应时间等关键参数。

可以建立逆变器的数学模型，包括输入和输出电压、电流的关系，并考虑逆变器的损耗。

3. 电网模型：光伏发电系统的最终目的是将产生的电能输送到电网中。

电网的电压和频率是固定的，光伏系统需要保持并调整其输出以适应电网的运行。

可以建立电网的数学模型，表达光伏系统和电网之间的功率平衡关系。

【参数计算】完成光伏发电系统模型的建立后，可以进行参数计算来评估系统的性能和效益。

以下是一些常见的参数计算：1. 组件的工作点计算：通过测量光伏组件的电流和电压，结合组件的等效电路模型参数，可以计算出组件的工作点即输出功率。

工作点的计算可以帮助我们了解光伏组件在不同光照强度和温度下的性能。

2. 逆变器效率计算：逆变器作为光伏发电系统的核心设备之一，其效率直接影响系统的总发电量。

逆变器的效率可以通过测量输出功率与输入功率的比值来计算。

高效的逆变器能够最大程度地将光能转化为电能，提高系统的发电效率。

3. 系统的总发电量：根据光伏组件的工作点和逆变器的效率，可以计算光伏系统的总发电量。

光伏发电系统的建模与仿真随着节能减排的要求越来越高，光伏发电系统的应用越来越广泛。

然而，在建造光伏发电站前，需要进行大量的建模与仿真工作，以保证系统的稳定性和可靠性。

本文将介绍光伏发电系统的建模与仿真过程。

一、建模建模是光伏发电系统仿真的第一步。

建模的目的就是将光伏发电系统从实际中抽象出来，使之成为一套数学模型，以便在计算机中进行仿真。

光伏发电系统包括发电机组、直流充电器、储能器、逆变器、变压器等基本部件。

对于这些部件，需要进行建模和参数设定。

建模的方法主要有等效模型、电路模型和物理模型等。

1. 等效模型等效模型的思路是将光伏发电系统转换成等效电路，从而进行仿真计算。

例如，将光伏电池板简化成一个电流源加一个二阶低通滤波器。

2. 电路模型电路模型则是基于光伏发电系统的电路特性进行建模。

例如，可以将光伏电池板建模成参数为光强、温度等的电路模型。

3. 物理模型物理模型基于光伏发电系统的物理特性进行建模，涉及光学、热学等多个方面。

例如，可以将光伏电池板建模成空间点的热辐射传递方程。

根据仿真需要，建模时需要进行精度把握和建模方法选择。

在建模完成后，需要进行模型验证，以确保建模工作的准确性。

二、仿真在建模完成后，就可以进行仿真计算了。

仿真是指在计算机中模拟光伏发电系统的工作状态，获得系统的电气参数、性能指标等。

仿真需要使用仿真软件，常见的有PSIM、Matlab/Simulink等。

根据建模的具体方法，仿真算法也存在差异。

1. 辅助设计仿真计算可以对光伏发电系统的组成部分进行电气参数分析，例如组件的最大输出功率、充电器的电流等。

这有助于系统生成流程中的产品选型和设备配套工作。

2. 故障分析仿真计算可对光伏发电系统的故障进行分析。

例如，可能会对电路短路、系统离线等进行典型故障模拟，并从故障指标的角度来改进优化系统。

3. 性能分析仿真计算可以对光伏发电系统的电能转换效率进行性能分析。

例如，可以对系统每个环节的能量损失进行计算，以掌握发电系统的总体能源利用与性能表现。

第42卷第3期电力系统保护与控制V ol.42 No.3 2014年2月1日Power System Protection and Control Feb.1, 2014 并网光伏发电系统的通用性机电暂态模型及其与电磁暂态模型的对比分析孙 浩1，张 曼2，陈志刚1，刘志文1，谢小荣2，姜齐荣2（1.中国能源建设集团广东省电力设计研究院，广东 广州 510600；2.电力系统国家重点实验室, 清华大学电机系，北京 100084）摘要：针对并网光伏发电系统电磁暂态模型复杂、计算速度慢的问题，提出了一种并网光伏发电系统的通用性机电暂态模型。

该模型不包含电器元件及高频开关器件，由纯粹的数学计算完成，模型简单、计算速度快。

在PSCAD/EMTDC中对该机电暂态模型进行了仿真，得到的结果与电磁暂态模型的仿真结果吻合，且仿真时间大大减少，从而验证了该机电暂态模型的正确性及有效性。

该通用性机电暂态模型为大规模并网光伏电站的仿真建模等提供了模型参考，具有实用价值。

关键词：光伏发电；并网；机电暂态模型；电磁暂态模型；仿真对比Comparative study on electromechanical and electromagnetic transient model for grid-connectedphotovoltaic power systemSUN Hao 1, ZHANG Man2, CHEN Zhi-gang 1, LIU Zhi-wen 1, XIE Xiao-rong 2, JIANG Qi-rong2(1. Guangdong Electric Power Design Institute, China Energy Engineering Group Co., Ltd, Guangzhou 510600, China;2. State Key Lab of Power Systems Department of Electrical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China)Abstract: The computing speed of electromagnetic transient model for grid-connected photovoltaic power system is very slow because of its complexity. To solve this problem, a general electromechanical transient model for grid-connected photovoltaic power system is proposed, in which there are not electrical components and high frequency switching device, and it only consists of pure mathematic calculations, is simple and has fast calculation speed. By comparing the simulation results of this electromechanical transient model with electromagnetic transient model in PSCAD/EMTDC, we found that the simulation time is reduced greatly and the results are agreeable basically, which verifies the correctness and validity of the electromechanical transient model. The electromechanical transient model provides reference model for simulation and modeling of large scale grid-connected photovoltaic power station and is of great practical value.This work is supported by National Natural Science Foundation of China (No. 51322701).Key words: photovoltaic power; grid-connected; electromagnetic transient model; electromechanical transient model; simulation comparison中图分类号：TM76；TM743 文献标识码：A 文章编号：1674-3415(2014)03-0128-060 引言随着新能源、智能电网和微电网技术的发展，并网光伏发电系统已经取得广泛的应用，并具有广阔的发展前景[1-2]。

新能源发电系统稳态与暂态分析建模与仿真随着全球对环境保护的重视和对传统能源资源的枯竭，新能源发电系统的发展逐渐受到广泛关注。

为了确保新能源发电系统的可靠性和安全性，对其稳态和暂态性能进行准确的分析和建模是非常重要的。

本文将介绍新能源发电系统稳态和暂态分析的基本原理以及建模与仿真方法。

一、新能源发电系统稳态分析稳态分析是对电力系统的长期行为进行分析，研究其在稳定工作条件下的性能。

稳态分析主要考虑系统的功率平衡、电压和频率稳定性、电力质量等因素。

1. 功率平衡分析稳态时，新能源发电系统的总输出功率应满足负荷的需求，并保持电网功率平衡。

因此，需要对各个组件的功率输出进行分析和计算，确保系统的总输出功率满足需求。

2. 电压和频率稳定性分析电压和频率的稳定性是衡量新能源发电系统能否正常工作的关键指标。

通过对系统中各个元件的电压和频率进行分析和计算，可以评估系统的稳定性。

同时，也需要考虑并解决主要的电压和频率异常情况，如瞬态过电压和频率偏差等。

3. 电力质量分析由于新能源发电系统使用的是不同的能源源，如风能、太阳能等，其本身会对电力质量产生影响。

因此，需要对系统中的电力质量进行分析和评估，确保满足电网的要求，避免对用户和其他电网设备造成不良影响。

二、新能源发电系统暂态分析暂态分析是对电力系统在短时期内（如突发故障）的反应进行分析，研究其对电网的稳定性和可靠性的影响。

暂态分析主要包括电压暂态稳定和短路电流等方面。

1. 电压暂态稳定分析在新能源发电系统中，突发故障可能导致电压暂态的变动。

因此，需要对系统的暂态过程进行分析和建模，以确保电压的暂态稳定性。

在分析中，需要考虑并解决可能出现的电压暂降、电压暂升等异常情况。

2. 短路电流分析短路故障是指电路中出现短路路径，导致电流异常增大。

在新能源发电系统中，短路故障可能对系统的稳定性产生不利影响。

因此，需要对短路过程进行分析和建模，以评估其对系统的影响，并进行相应的保护设计，确保系统的安全运行。