大规模光伏发电并网系统hopf分岔研究

Key words: Hhotovoltaic grid connected system, Voltage stability, Bifurcation study目 录
第一章　　绪 论 1
1.1 引言 1
1.2 课题背景与研究意义 1
1.3 光伏发电并网系统分岔研究的发展及现状 2
1.4 本文的主要工作 2
第二章　　光伏并网系统电压稳定 2
2.1 引言 2
2.2 基本概念 3
2.3 电压稳定研究 4
2.3.1 研究历史和现状 4
2.3.2 机理解释 4
2.3.2.1 静态机理解释 4
2.3.2.2 动态机理解释 5
2.3.2.3 设备和系统对电压稳定的影响 5
2.3.3 分析方法 6
2.3.3.1 静态分析法 6
2.3.3.2 动态分析法 6
2.4 本章小结 7
第三章　　分岔理论 8
3.1 引言 8
3.2 基本概念 8
3.3 分析方法 8
3.3.1 静态分岔 8
3.3.2 动态分叉 8
3.4 分岔理论在电压稳定研究中的应用 8
3.4.1 鞍结分岔 9
3.4.2 霍普夫分岔（Hopf分岔） 9
3.5 本章小结 9
第四章　　光伏发电并网系统的电压稳定分岔研究 10
4.1 引言 10
4.2 经典系统ODE模型 10
4.2.1 经典3节点系统的ODE模型 10
4.2.2含光伏电站3节点系统 12
4.3 基于MATCONT分岔仿真分析 12
4.4 本章小结 17
第五章　　优化仿真分析 18
5.1 引言 18
5.2 线性反馈控制的仿真 18
5.2.1 简介 18
5.2.2 线性反馈控制模型和仿真 18
结论
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22
谢辞 23
参考文献 24
第一章　　绪论
1.1 引言
随着化石能源的枯竭，新能源的开发已；成为了可持续发展的命脉，光伏发电是新时期经济发展的重中之重，不过光伏发电本身受环境的影响很大，把它并入电网以后，对电力系统的影响也是巨大的，所以研究光伏并网后对电力系统的影响很有必要。
1.2 课题背景与研究意义
能源危机越来越严重，人们需要迫切的寻找代替的化石能源的新能源，况且过度的使用化石能源造成的环境污染还有温室效应等一系列的问题，电能作为清洁能源，我们要大力的发展，电网作为经济基础设施，也是国民经济发展重要的一部分，然而我国现在的大部分发电还是来自火力发电，大量的煤炭的使用使我国的能源形势更加严峻，所以要想提高国民经济的整体水平，必须大力发展新能源。
与传统的发电方式相比，太阳能发电、风力发电和水力发电等发电方式。从经济和长远的角度来看，都是非常值得大力发展的,全球所有的国家都在努力开发研究将太阳能光伏发电发扬光大的方法。如今，把光伏发电部分看做一个微网,运用逆变设备将其并入大电网中运行,作为功率输出部分，能提升光伏并网的使用效果,而且还可以扩大其使用场合,所以光伏并网是将来光伏行业发展的重要的环节。
光伏发电作为一种前所未有的发电方法,其原理和思路与传统的发电有很大差别。所以对电网的影响和在扰动情况下店里系统的变化都是不可知道的,而且光照强度随时间的变化导致的发电量的变化也会影响电力系统的稳定,电力系统中接入光伏电源时其影响更加显著，因此我们要投入更多的人力、财力去研究光伏并网以后的特性，且对电网的影响，电压稳定性等等。
1.3 光伏发电并网系统分岔研究的发展及现状
因为光伏发电系统受自然因素的影响造成的输出的不稳定性,所以将其并入电网以后对电网的稳定性的影响也是非常大。文献[1]就通过一些案例的分析，得出了一下结论：光伏并网以后对电网以及本身的会有各种各样的影响，可以引入分岔理论来分析并网以后的电力系统的各种特性，最主要的就是电压稳定问题。方便解决系统发生的电压震荡、电压失稳甚至电压崩溃。分岔理论长期以来受到了很多研究店里系统电压稳定性的学者的一致好评。文献[2]主要分析了电力系统的分析方法。详细的说明了分岔与电压稳定的关系，还有总结了几种情况对电压稳定性的影响。
1.4 本文的主要工作
1）学习和掌握光伏发电的基本原理、并网特点、应用现状及技术发展趋势。
2）学习和掌握电力系统电压稳定和控制的基本概念和基本原理。
3）学习并熟练应用基于MATLAB的数值分岔分析工具箱MATCONT。
4）以经典3节点系统为研究算例,在此基础上接入光伏电站。运用MATCONT建立系统的ODE模型并进行仿真计算。搜索系统的Hopf分岔点。并研究光照变化等扰动对系统电压稳定性的影响。
第二章　　光伏并网系统电压稳定
2.1 引言
近年来全球各地都出现了各种各样的气候问题，以及化石能源的枯竭，能源问题是当代发展的一个畔脚石，可再生能源的发展关系到一个国家未来的竞争力。人们对光伏发电寄予了厚望。通过不断的研究和探索，光伏并网项目不但数量在增加，而且规模也在扩大，大多数研究证明了光伏并网会造成电网的电压失稳，还会出现一系列的问题。综上所述，探究光伏并网系统电压稳定性具有非常重要的意义。
2.2 基本概念
电压稳定性在之前并没有受到学者们的关注，因为世界上许多国家多次发生电压崩溃事故，学者们也开始重视电压对电力系统的影响。
假如电网的无功容量很多足够用来补偿电压的震荡或失稳，使店里系统重新回到稳定的范围内，而且负载的功率将会随着本身的导纳的增加而增加，并且有第三方的控制来维持电压和功率的稳定，那么此系统相对来说就是稳定的，电压也是稳定的。所谓电压不稳定就是如果负载的导纳不断变大，负载侧的电压不断下降而且功率也下降或者不变[6]。
电压崩溃就是当店里系统发生故障或者受到干扰以后电压的平衡点越过极限，大量的负载电压较低[7]。
当电力系统受到小扰动，当扰动消失后，负荷附近的电压能够恢复到接近原来的水平，那就说明这个系统是稳定的。某电力系统在特定的运行条件下工作，突然受到一个扰动，经过一个暂态过程后电压恢复稳定，扰动结束后负荷周围的电压能够基本维持在一个平衡状态[8]。

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