多路并网光伏发电系统荷-网-源随机网络建模与自主协调监控方法研究

The grid-connected photovoltaic(PV) power is one of the important technologies that can directly utilize solar energy in large-scale, extensively for human beings. Just like wind power, solar power supply is stochastic and uncontrollable, which leads to a great challenge for overcoming problems on large-scale grid-connected PV power system and random power consumption..The main purpose of this project is to investigate the structure model and main random disturbance factors with load-grid-power networks of the multi-branch grid-connected PV power system, which includes the stochastic dynamic model and control method to the power supply and grid load/fault random fluctuation that have a great compact on the whole system’s stability and control performance. So some reasonable accurate mathematical model and control strategy should be developed to exert supervisory control and power management on the load-grid-power networks with random disturbance..What’s mainly focused on can be included as following: 1.By considering the application of stochastic control system theory to the multi-branch grid-connected PV power system, we’ll develop stochastic model and stability analysis criterion for the system’s load–grid–power networks, and to basically explore the application of stochastic systems’ model with its parameter identification method, stability domain calculation, stochastic optimal control problem of the Itô stochastic system, and the like , which bring out some new idea and novel method. 2. To investigate independent coordination control problem of load-grid-power networks with the multi-brand PV grid-connected power system. Based on the stochastic model and iterative learning control method, this project is dedicated to establish algorithm for intelligent supervisory control, to develop system simulation and monitoring software. These techniques will help to build a functional platform for the engineering application.

光伏并网发电是目前可直接大规模利用太阳能的重要技术之一，如风力发电，其电能供应具有随机不可控的特点，使得大规模光伏发电并网与消纳问题成为制约其推广应用和技术发展的重要挑战。本课题旨在研究多路光伏并网发电系统的负荷-电网-电源结构模型及其主要的随机扰动因素，包括电源功率、电网负荷/故障的随机扰动建模及对整个系统稳定运行和控制性能的影响，以合理精确的数学模型和控制策略，实现随机扰动下荷-网-源的协调监控与电能管理技术。包括：1.随机控制系统理论方法的应用研究，以多路光伏发电并网系统为对象，建立光伏发电并网系统荷-网-源的随机动态模型和稳定判据，探讨Itô型随机系统应用建模与参数辨识、稳定域计算、随机优化控制问题，形成较系统的方法；2.研究多路光伏并网发电系统的荷-网-源的自主协调控制问题，结合随机模型和迭代学习控制方法，建立智能监控的算法，开发系系统仿真和监控软件，建立满足工程应用的技术平台。

光伏发电是目前直接大规模利用太阳能的重要技术之一，但太阳能具有随机不可控、光电转换效率低的特点，使得大规模光伏发电并网与消纳问题成为制约发展和推广应用的重要挑战。本课题根据多路并网光伏发电系统中太阳能与环境参数的随机性与周期性波动、电网故障与负荷的随机扰动对发电稳定运行和控制性能的影响，以光伏逆变器的智能控制为核心，探讨多电源-电网-负荷（源-网-荷）互联的电能控制模型和控制方法，利用分布式智能监控技术，建立多源扰动下源-网-荷的协调与优化控制方法，解决电能输出性能控制、组网结构优化和发电效率优化的问题，提高光伏发电系统并网供电的稳定性、电能质量和光伏发电效率。研究成果包括：（1）多逆变器并联运行的光伏并网发电系统具有可靠性高、容量大、冗余性好的优点，建立了该类系统的抑制环流和 MPPT 控制技术，对下垂控制方法进行改进，达到抑制环流目的；在传统的扰动观察法的基础上，提出了基于|dP/dU|变步长的改进 MPPT 控制算法改进了方法，保证多逆变器并联运行输出功率平衡，提高发电效率；（2）针对微电网环境下多逆变器并联运行控制问题，建立逆变器环流抑制、功率均衡及谐波功率均分的控制方法；（3）研究了部分遮挡下的光伏阵列电路结构的优化技术，提出重构电路拓扑结构，实现光伏阵列的智能优化重构；（4）建立了随机网络与多智能体系统的模型和一致性控制方法，给出了多路光伏并网发电系统源-网-荷的随机建模与控制的理论工具，对于解决大规模光伏并网发电的关键问题提供方法；（5）基于强化学习与内模控制方法建立智能光伏逆变器的自适应H∞跟踪控制器，使得光伏发电系统在电路参数发生变化时保持最优的电能质量，对改善多路光伏并网逆变器并联运行的性能具有重要意义；（6）建立了“小功率多光伏逆变器并联+分布式监控+群控调度”智能光伏发电系统的技术框架，研制了小型试验系统，持续推进智能控制方法的应用研究。