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摘要：面对能源危机，新能源开始广泛应用于工业生产领域，电力行业自然也不例外，含新能源发电的配电网得以建设起来。含新能源发电的配电网的规划运行，需要充分满足据当前的电力需求，结合其负荷特性进行分析，但难以通过由传统综合负荷模型予以描述，这就需要建立统一的、规范的指标体系，其仿真分析结果能够作为电力平衡的控制提供重要的参考。
关键词：新能源发电；配电网；负荷建模
引言
含风能、水能以及太阳能等新能源发电的配电网的规划运行，能够代替和补充部分的火力发电，减少了化石能源的消耗，降低环境污染，同时减轻了环境压力，充分贯彻了可持续发展的理念。当含新能源发电的配电网并网运行时，为了满足等效负荷要求，需要通过负荷建模来准确描述负荷特性，并符合实际情况，其对于含新能源发电的配电网的可持续发展有着积极的影响。
1 新能源配电网的建模
当含新能源发电的配电网并网运行时，需要结合其负荷特性进行分析，建立科学的负荷模型，予以仿真设计。本文以光伏发电系统建模为例进行研究，光伏发电系统的基本结构包括光伏电池、逆变器和控制部分，分别进行建模。
1.1 光伏阵列
光伏电池的输出特性受到电池结温和日照强度的影响。光伏电池的输出伏安特性可以利用电流源和二极管的并联电路来进行描述，其中串联一电阻，拥有更为准确的反映出光伏电池的伏安特性。从中可以了解到，在光伏电池模型当中，光照越强，则光伏阵列汇集电流越大。温度越高，则二极管饱和电流也会受到影响。根据电路接入负载的情况，电流部分流入负载（接入）或经二极管分流（不接入）。进而建立光伏阵列数学模型和光伏阵列仿真模型，然后进行升压电路设计。设计Boost 升压变换器，在升压电路的作用下，光伏列阵输出电压可以转变为逆变器需要的直流电压值，起到对输入电压的调控作用，其控制范围明显增加[1]。
1.2 逆变器
逆变器具有单相全桥脉宽调制的作用，根据电流反馈控制方案，通过对功率开关通断的控制，调节单位功率因数的变化，进而控制功率器件的运行，可有效处理误差信号。逆变器稳态运行时，行外环控制和内环控制，并输出（外环控制）和调节（内环控制）有功电流分量和无功电流分量指令。电网电压的电流方式具有矢量、定向的特点。结合瞬时无功理论，对有功输出和无功输出进行解耦控制。逆变器暂态运行时，其输出电流会出现峰值，需要在逆变器中设置电流限幅模块，进而提高其元器件过流能力，建立暂态模型，应以妥善处理并解决光伏发电系统的故障[2]。
1.3 最大功率跟踪技术
根据光伏组件的伏安特性，分析其最大功率点与辐射强度和温度之间的关系，设计最大功率跟踪方案，可通过对逆变器指令电流大小的调节来控制最大功率跟踪方案的实施。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆根据光伏电池功率-电压关系曲线的变化，从中了解指令电流、可用功率对电压的变化率表征，能够在很大程度上反映出反映出光伏发电配电网的负荷特性。在该方案当中，如果功率和电压变化率的比值增加，则需要观察指令电流的变化。另外，为了保证并网电流和电压的同频、同相，需要设计锁相环方案。
2 运行特性仿真
2.1离网独立供电
光伏发电系统的离网独立供电是一种不稳定和不连续的供电方式，不独立带负载时，可直接对负载供电。直流负载和交流负载分别接在升压变换器和逆变器的输出端。独立带载时，在逆变器的作用下，电压源输出稳定，将使用电压控制为恒定额度，输出功率、输出电压相位以及输出电流相位均受到负载大小的影响。电压电流双闭环反馈是光伏发电系统离网独立供电中常用的输出电压控制方法。根据输出电压的检测值，计算与标准正弦输出电压之间的差值，然后利用比例积分进行调节，补偿差值后得到电流基准。电流误差信号的获取，是通过计算电流基准和输出滤波电感电流瞬时值的差值来得到的，经调节后获得脉冲宽度调制波，与恒频三角载波对照，观察系统输出电压和电流波形，均呈现为正弦波形。当负载过高时，光伏发电系统不稳定，输出电压降低。而负载过低时，则输出功降低，电池的利用率并不高[3]。
2.2并网供电仿真
当光伏发电系统接入电网时，则需要考虑电能质量能否达标，满足等效负荷要求。逆变器的运行稳定、高效，并根据日照、温度、负载的变化进行调节。并网电流是逆变器输出电流与负载电流的差值。电流幅值是否发生变化与负载性质有关。电阻性负载下，在锁相的作用下，指令电流的幅值变化对其不构成影响。而在电感性负载下，负载电流保持恒定，输出电流幅值受到指令电流的幅值变化的影响，进而引起并网电流的变化。根据光伏阵列、逆变器以及最大功率跟踪方案所建立的模型，设计光伏发电并网系统的仿真图。在光伏发电系统的并网供电当中，能够根据并网所需电压，利用并网变压器来调控逆变器的电压等级，同时还具有电气隔离的作用功能。其电压电流波形呈正弦波形，光伏发电系统与电网保持同相和同幅值。在仿真设计的过程中，初始阶段，指令电流和电压不同相，然后在光伏发电系统并网工作后，利用锁相环锁定电压电流相位，进而控制电流输出，满足等效负荷要求，进而明确其负荷特性。对含新能源发电的配电网进行科学，确保其良好运行，充分满足据当前的电力需求[4]。
3 结语
风能、水能以及太阳能等新能源发电是电力行业发展的重要趋势，以此来降低化石能源的消耗，减少污染物的排放，节能环保，对于电力行业的健康、可持续发展有着积极的影响。含新能源发电的配电网接入电网后，为了保证并网电流和电压的同频、同相，需要对新能源配电网的负荷特性予以了解，通过建模仿真，进行科学、合理的设计，为含新能源发电的配电网的良好运行提供重要的保障。
参考文献：
[1]丁明，石雪梅. 新能源接入对主动配电网的影响[J]. 电力建设，2015，36（1）：76-84.
[2]励文伟，蔡振华，郑瑜. 含新能源发电的配电网负荷建模研究[J]. 电子技术与软件工程，2015（7）：229-230.
[3]宋庆华. 新能源发电集中运行监控方法研究[J]. 自动化应用，2018（03）：116-117.
[4]李铎. 含分布式发电多种能源工业园区配电网综合负荷建模研究[D].
作者简介：常四宏（1969.03-），男、汉族，山西长治长子县、专科，助理工程师，主要研究方向：智能表采集、新能源发电等。
论文作者:常四宏
论文发表刊物:《房地产世界》2019年12期
论文发表时间:2019/11/19
标签：电流论文; 电压论文; 新能源论文; 光伏论文; 逆变器论文; 负载论文; 负荷论文; 《房地产世界》2019年12期论文;