分布式光伏并网运行仿真分析系统设计

石稣浩，程海军，伏 朋，张凤仪

（辽宁工业大学 电气工程学院，辽宁 锦州 121001）

1 分布式光伏并网运行仿真分析系统设计背景

随着可持续发展观念在世界各国不断深入人心，光伏发电技术不断进步和成本显著降低，使太阳能发电全面进入规模化发展阶段。当大规模分布式光伏发电并网后，将会对配电网运行产生影响。文献[1]从电能质量、潮流计算、短路电流、网络损耗、继电保护等方面指出光伏并网运行中存在的问题。针对光伏并网对配电网的影响，许多学者开展研究和仿真[2-3]，得到光伏并网运行的情况及规律。现有研究中，多侧重某一方面的理论分析，要么将电网等效为无穷大电源，要么将配电网理想化为辐射电网，这与实际分布式光伏并网运行的多源配电网存在较大差异。本文设计了一套分布式光伏并网运行仿真分析系统，为研究分布式光伏并网的运行情况及规律搭建平台，提供一种全新的研究思路和实践探索。

2 系统总体方案设计

仿真系统总体设计方案如图1所示，主要由仿真平台和数据采集器组成。仿真平台搭建一个基于通用的IEEE 30节点配电网模型及其参数的模拟电网，分布式光伏系统可接入搭建的配电网多个节点。仿真平台与光伏系统实时通信，实现数据交换，如果采用具有通信功能的逆变器，仿真平台可通过网口或串口方式与逆变器通信，如果逆变器不具有通信功能，由数据采集器采集光伏系统信息，通过串口或WiFi方式上传数据至仿真平台。基于仿真平台，实现分布式光伏发电系统的监测与控制、模拟电网的实时运行仿真、系统潮流计算、支路参数修改、节点参数修改、灵敏度分析、数据保存与导出、用户管理等功能。

3 系统硬件设计

系统的硬件设计主要为设计数据采集器。硬件部分主要考虑可靠性、低功耗及经济性、测量精度、抗干扰能力等因素，由信号检测及处理部分、CUP最小系统部分、电源变换部分和数据传输4部分组成。数据采集器硬件结构如图2所示。

图1 系统结构

图2 数据采集器硬件结构

4 系统软件设计

系统的软件设计包括数据采集器和仿真平台软件设计两部分。数据采集器实现对光伏发电系统参数数据的采集、处理和传输，程序流程如图3所示。

仿真平台采用VB软件实现，搭建一个基于通用的IEEE 30节点配电网模型及其参数的模拟电网。分布式光伏系统可接入搭建的配电网节点，接入节点可选。仿真平台的功能如图4所示。

5 系统运行

本文设计分布式光伏并网运行仿真分析系统成功运行于国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司。光伏系统安装有90块280 W的太阳能电池板，A相、B相、C相各30块，共计25.2 kW，并网运行0.4 kV配电网。

图3 数据采集及传输流程

仿真平台实时计算系统当前潮流，详细给出系统节点和支路的参数数据，动态显示系统潮流信息，给出功率流向指示，刷新率小于1 s。该平台可实现分布式光伏并网控制仿真、电网稳定运行仿真、网损分析仿真、灵敏度分析仿真、潮流计算仿真，具有3级用户管理系统，能够保存与导出系统数据，便于分析管理及决策。仿真平台主界面如图5所示。

6 结语

当大规模分布式光伏发电系统并网后，将会对配电网的电能质量、潮流分布、网络损耗、稳定控制等问题产生不同程度的影响。本文开发分布式光伏并网运行仿真分析系统，研究分布式光伏并网的运行情况及规律。基于本文的研究思想，搭建实际分布式光伏待并配电网络的仿真平台，将为本地区科学、合理地规划光伏电站，确保电网的安全稳定运行提供更接近实际的仿真信息，无疑为分布式光伏并网研究提供一种新的研究思路和实践探索。

图4 仿真平台功能

图5 仿真平台主界面

[参考文献]

[1]李英姿.分布式光伏并网系统运行中存在的问题[J].建筑电气，2014（11）：44-50.

[2]郭鹏超，杨秀，张美霞，等.分布式光伏接入配电网对电压分布的影响[J].电源技术，2016（8）：1660-1664.

[3]吴峰，李玮.含高渗透率分布式光伏发电系统的配电网动态等值分析[J].电力系统自动化，2017（9）：65-70，181.