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变电站光伏发电系统的电能质量研究

作　者: 何吉彪
导　师: 程浩忠
学　校: 上海交通大学
专　业: 电气工程
关键词: 光伏发电系统电能质量光伏逆变器 Matlab仿真层次分析法加权TOPSIS法综合评估配电网
分类号: TM615
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 519次
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内容摘要

在能源形势日益严峻的今天,光伏发电的作用与应用前景正日益得到社会的普遍认同,开展光伏发电的应用推广研究也更具有现实意义。由于光伏并网发电特性有别于常规发电方式,需要对并网光伏发电系统的特性进行充分研究,才能使太阳能发电资源得到最大程度的利用。通过对光伏发电系统在封周变电站和蒙自变电站中的应用研究,掌握了实际光伏发电系统的组件参数、地理位置及方位设置等基本信息。在封周变电站光伏发电系统统计数据的基础上,研究了温度、光照强度、时间等因素对光伏发电系统效率的影响。对光伏发电系统结构、运行特性及控制策略开展研究,分析了光伏发电系统的主要电能质量问题及其影响因素,并提出相应的改善措施以提高电能质量。对光伏发电系统并网逆变器的控制策略进行改进,使其能实现最大有功功率输出、谐波抑制及无功功率补偿三重功能的复用,从源头处改善了电网的电能质量。在Matlab/simulink平台上搭建了光伏发电系统的仿真模型,通过仿真研究光伏发电系统的电能质量问题,分析所提出的各种改善措施的效果。针对运行阶段提出基于改进AHP和加权TOPSIS法的电能质量综合评估方法。通过分析判断矩阵的不一致性与比较矩阵的关系,改进了判断矩阵的一致性,得到更为合理的指标权重。针对加权TOPSIS法可能出现的逆序问题以及只对各个评价对象排序而无法进行定性分级的不足,将电能质量国标的规定值设为绝对理想解,限制值设为绝对负理想解,从而判断各个综合评估结果是否合格并对各个评估结果进行定性分级,结合改进AHP所得的权值,使得评估方法更加具有实用性。光伏发电系统的发展趋势之一是应用于微网,因而提出了含微网的配电网规划阶段的电能质量的综合评估方法。考虑分布式电源的容量系数以及配电网的结构,用改进AHP求解微网中各类型分布式电源和单项电能质量指标的权重矢量,将单项电能质量指标综合量化,得到配电网中单个微网和所有微网对电能质量影响的综合评价结果。最后将两种方法分别应用于蒙自站和封周站光伏发电系统以及含微网的配电网方案中。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-23
  1.1 研究背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 国外光伏发电现状  11-12
    1.2.2 国内光伏发电现状  12-13
    1.2.3 光伏发电研究现状  13-15
    1.2.4 电能质量评估研究现状  15
  1.3 国内外相关标准  15-21
    1.3.1 电能质量相关标准  15-18
    1.3.2 分布式电源相关标准  18-21
  1.4 本文主要工作  21-23
第二章光伏发电系统运行工况分析  23-37
  2.1 引言  23
  2.2 光伏发电系统的组成  23-27
    2.2.1 独立光伏发电系统  23-24
    2.2.2 并网光伏发电系统  24-27
  2.3 光伏发电在变电站站用电系统中的典型应用  27-29
    2.3.1 封周变电站  28-29
    2.3.2 蒙自变电站  29
  2.4 光伏发电系统的效率分析  29-36
    2.4.1 光伏发电系统效率的概念  30
    2.4.2 温度与效率的关系  30-32
    2.4.3 光照强度与效率的关系  32-33
    2.4.4 时间与效率的关系  33-36
  2.5 本章小结  36-37
第三章光伏发电系统的电能质量分析  37-58
  3.1 引言  37-38
  3.2 光伏电池模型及输出特性  38-42
    3.2.1 光伏电池模型  38-40
    3.2.2 光伏电池的输出特性  40-42
  3.3 最大功率点跟踪算法的电能质量分析  42-45
    3.3.1 定电压跟踪法  42
    3.3.2 扰动观察法  42-43
    3.3.3 电导增量法  43-44
    3.3.4 其它因素的影响  44-45
    3.3.5 改进措施  45
  3.4 DC-DC变换器的电能质量分析  45-47
  3.5 三相光伏并网逆变器的电能质量分析  47-54
    3.5.1 并网逆变器的结构和数学模型  47-50
    3.5.2 并网逆变器的控制策略  50-51
    3.5.3 并网逆变器的电能质量影响因素  51-54
  3.6 光伏发电系统改善电能质量的措施  54-56
    3.6.1 谐波及无功电流检测的实现  54-56
    3.6.2 逆变器的合成指令电流设计  56
  3.7 本章小结  56-58
第四章光伏发电系统的仿真分析  58-70
  4.1 光伏发电系统的电能质量仿真分析  58-65
    4.1.1 光伏电池模型  58-59
    4.1.2 MPPT和Boost电路仿真模型  59-61
    4.1.3 三相逆变电路仿真模型  61-63
    4.1.4 光伏发电系统的仿真分析  63-65
  4.2 光伏发电系统改善电能质量仿真分析  65-68
    4.2.1 光伏发电系统对负荷无功功率的补偿效果  65-66
    4.2.2 光伏发电系统对谐波及无功补偿效果  66-68
  4.3 本章小结  68-70
第五章电能质量综合评估研究  70-85
  5.1 引言  70
  5.2 层次分析法和加权TOPSIS法的改进  70-76
    5.2.1 层次分析法的改进  70-73
    5.2.2 加权TOPSIS法的改进  73-76
  5.3 基于改进AHP和加权TOPSIS法的电能质量综合评估  76-77
  5.4 含微网的配电网规划阶段电能质量评估  77-80
    5.4.1 评估方法及步骤  77-79
    5.4.2 储能设备的考虑  79-80
  5.5 实例应用分析  80-83
    5.5.1 运行阶段的评估  80-81
    5.5.2 规划阶段的评估  81-83
  5.6 结论  83-85
第六章结论与展望  85-87
参考文献  87-91
致谢  91-92
攻读硕士学位期间已发表或录用论文  92-94

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