弱电网暂态下光伏并网发电系统多目标协同控制研究

光伏发电作为一种清洁能源形式有利于改善能源结构、解决偏远地区的能源需求，但由于偏远地区电网通常呈现弱电网特性，会对光伏并网发电系统控制性能、电能质量和稳定性造成负面影响。针对光伏并网发电系统并入弱电网存在的问题，本项目主要研究内容包括：①弱电网建模与电气特性分析；②弱电网与光伏并网发电系统交互影响研究；③弱电网下提高光伏逆变器并网电流质量的方法研究；④弱电网暂态下光伏并网逆变器鲁棒性、稳定性研究。 重要研究成果主要包括： 结合弱电网定义和相关标准要求，利用DIgSILENT 仿真软件，搭建了33节点弱电网系统仿真模型。并以此为基础，分析了弱电网电气特性变化规律以及弱电网与光伏并网发电系统的交互影响因素和方面。提出了基于双谐波注入的弱电网阻抗在线检测方法，解决了常规单谐波电流注入法精度不高且运算复杂的问题。提出了弱电网下光伏并网逆变器自适应准PRD控制方法，解决了由电网阻抗变化引起的并网电流质量下降和系统动态响应性能变差等问题。提出了弱电网下光伏并网逆变器锁频环同步方法，解决了传统过零检测锁相方法在电网电压振荡或畸变时容易出现锁相失效的问题。提出了弱电网下光伏并网逆变器虚拟电抗控制方法，解决了不改变实际滤波电感的电感量和滤波电容的电容量就可增大逆变器输出阻抗的问题。提出了单相全桥交错并联光伏并网逆变器拓扑结构，解决了传统并网逆变器存在并网电流纹波大，系统动态响应慢、滤波装置体积大等问题。提出了弱电网下光伏并网逆变器低电压穿越方法，解决了解决低电压穿越期间逆变器输出电流过流问题，同时为稳定弱电网的电压提供支撑作用。提出了弱电网下光伏并网逆变器无源控制方法，解决了逆变器在电网阻抗较大、电压不稳定等弱电网环境下的鲁棒性。 结合本项目的研究，培养硕士4名，在国际学术期刊、国际会议及国内核心期刊上发表论文10篇，被SCI收录1篇，EI收录8篇，获国家发明专利5项。 2100433B

光伏发电作为一种清洁能源形式有利于改善能源结构、解决偏远地区的能源需求，但由于偏远地区电网通常呈现弱电网特性，会对光伏并网发电系统控制性能、电能质量和稳定性造成负面影响。本项目针对弱电网多自由度、强非线性特点，建立有限差分方程并组建多源、多负载弱电网数学模型，分析弱电网暂态特性并揭示其蕴含的混杂特性、双线性和欠驱动性等本质特性；确立弱电网与光伏并网发电系统在电能质量、稳定性方面的交互影响程度和评估方法；从新型拓扑结构、直流分量抑制、电网同步技术、孤岛检测方法和复用光伏并网逆变器自身资源等角度提出改善逆变器并网电流质量的具体措施，结合分叉理论和电网在线状态检测功能提出增强系统暂态稳定性、故障穿越能力和鲁棒性的综合控制策略，实现光伏并网发电系统在弱电网暂态下的稳健运行；在此基础上，将弱电网暂态下光伏发电系统相关控制方法形成理论体系，为高性能光伏并网发电系统向更广区域内推广应用奠定理论基础。

《综合能源—泛能网协同控制总体功能与过程要求》（GB/T 39119-2020）规定了泛能网协同控制总体功能与过程要求总则、泛能网系统、协同控制目标及总体功能泛能网协同控制功能实现过程要求。该标准适用于泛能网的规划、设计、建设和运营。

偏远地区电网通常呈现弱电网特性，而光伏渗透率的逐步提升对弱电网电能质量和稳定性造成负面影响。针对弱电网研究过程中出现的问题和技术空白，本项目拟从弱电网非线性时变系统线性化和系统建模入手，研究其电气特性变化规律和电网阻抗实时检测方法，分析光伏并网发电系统与弱电网在电能质量和稳定性方面的交互影响及制约关系；从拓扑结构、控制策略和并网导则三方面研究提高光伏并网发电系统和弱电网电能质量的有效方法；以电能质量为约束条件研究弱电网下的光伏渗透率影响因素和光伏渗透极限；从需求侧出发研究弱电网稳态和暂态稳定性，探索系统失稳机理；从提高光伏并网发电系统自身稳定性和弱电网稳定性两方面入手，结合电力弹簧、负载管理策略提出提高弱电网接纳光伏容量能力的有效方法；在此基础上，将弱电网相关控制方法形成理论体系，为推进光伏并网工程建设及电网稳健运行奠定理论基础。

综合能源—泛能网协同控制总体功能与过程要求编制进程

• 标准计划

2016年8月25日，国家标准计划《综合能源—泛能网协同控制总体功能与过程要求》（20160855-T-469）下达，项目周期24个月，由TC459（全国能量系统标准化技术委员会）提出并归口上报及执行，主管部门为中华人民共和国国家标准化管理委员会。

• 发布实施

2020年10月11日，国家标准《综合能源—泛能网协同控制总体功能与过程要求》（GB/T 39119-2020）由中华人民共和国国家市场监督管理总局、中华人民共和国国家标准化管理委员会发布。

2021年5月1日，国家标准《综合能源—泛能网协同控制总体功能与过程要求》（GB/T 39119-2020）实施。

综合能源—泛能网协同控制总体功能与过程要求制定依据

国家标准《综合能源—泛能网协同控制总体功能与过程要求》（GB/T 39119-2020）依据中国国家标准《标准化工作导则—第1部分：标准的结构和编写规则》（GB/T 1.1-2009）规则起草。

综合能源—泛能网协同控制总体功能与过程要求起草工作

主要起草单位：中国标准化研究院、新奥数能科技有限公司、廊坊新奥泛能网络科技服务有限公司、新奥集团股份有限公司、新奥（中国）燃气投资有限公司、华北电力大学能源互联网研究中心、北京燃气集团有限责任公司、神华国华（北京）电力研究院有限公司、湖南机场集团、青岛中德生态园管理委员会、中关村现代能源环境服务产业联盟、南瑞电力设计有限公司、福建三能节能科技有限责任公司、杭州联投能源科技有限公司、北京化工大学、广州智光节能有限公司、汉能移动能源控股集团有限公司、山东威海湛威新能源科技有限公司。

主要起草人：王玉亮、刘猛、王志明、李鹏程、赵志渊、林翎、薛贵生、成建宏、张岩、王成、吕晓波、范家法、孙亮、孙洪程、郭艳军、刘韧、王永利、林振娴、黄军、胡德、李清举、杜庆学、查丽、张晓龙、郭建涛、鲍献忠、乔兴宏、王凤军、丁晴、马义博。