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考虑动态环境下的光伏系统柔性功率点自适应跟踪控制算法

2021-09-06施永豪董志诚

重庆大学学报 2021年8期

施永豪,董志诚

(1.中原工学院 信息商务学院,郑州 450000;2.西藏大学 工学院,拉萨 850000)

在电网容量保持不变的情况下,并网光伏电站(grid-connected photovoltaic power plant,GCPVPP)的增加可能会在发电高峰期(如中午)导致电力基础设施出现过电压问题。为了解决电力系统潜在的此类挑战性难题,各国对电网规范和标准进行了不断的更新,例如,丹麦电网规范要求输出功率大于11 kVA的GCPVPP应能在需要时将输出功率限制在恒定值,通过限制GCPVPP的功率输出,剩余的发电功率可用于提供辅助功能,如频率支持等[1]。功率限制控制(恒定功率控制)[2],功率储备控制[3]和功率爬坡率控制[4]的要求是通过GCPVPPs上的各种电网代码规定的,为了满足这些要求,需要用柔性功率点跟踪(flexible power point tracking,FPPT)算法取代GCPVPPs中现有的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)算法。

过去,文献中大多数研究的焦点是光伏(photovoltaic,pv)串的最大功率点跟踪,以提高整体功率转换效率和能源利用率。除了传统的MPPT算法如扰动与观测(perturb & observe,P&O)[5]和增量电导算法[6]外,还引入了模型预测[7]、粒子群优化[8]和双Kalman滤波[9]等先进算法从pv串中提取最大功率;文献[10]中还考虑了部分阴影条件下pv串的运行情况分析。随着FPPT需求的引入,针对GCPVPPs的不同配置也引入了几种FPPT算法。实现FPPT操作的方法主要有两类:

1)在两级GCPVPPs中修改DC-DC换流器控制器或在单级GCPVPPs中修改DC-AC换流器控制器(例如比例积分控制器)。文献[11]中介绍了FPPT的基本原理,重点是稳定性问题;文献[12]介绍了一种基于P&O算法的电压基准计算方法,用于计算与所需有功功率相关的电压基准值。然而,将运行点移动到最大功率点(maximum power point,MPP)的右侧会降低这些算法的鲁棒性,因为在快速降低辐照度的情况下,运行点可能超过光伏板的开路电压。……

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