一种光伏并网系统的频率响应分析方法与流程

本发明涉及分析模型建立，尤其涉及一种光伏并网系统的频率响应分析方法。

背景技术：

1、光伏并网系统是指将光伏发电系统(太阳能光伏电池组成的系统)与公共电网进行连接，以实现将光伏发电系统发出的电能输送到电网中。这种系统通常由光伏阵列、逆变器、电网连接设备和监控系统等组成。光伏并网系统的工作原理是将光伏组件产生的直流电转换为交流电，并通过逆变器将其同步地注入到电网中。在白天，当太阳照射到光伏组件上时，系统会产生电能，其中一部分用于供应当地负载，而多余的部分则会被输送至电网。夜间或光照不足时，系统则从电网获取所需的电能。光伏并网系统的优点包括可再生能源利用、减少对化石能源的依赖、降低碳排放量等。然而，需要注意的是系统设计应考虑稳定性、功率调节、并网保护等因素，以确保系统运行安全可靠，并符合当地的电力规范和标准。

2、目前，对于光伏并网系统的频率响应分析一般基于数学模型进行分析，通过利用控制理论和电力系统领域的数学模型，对光伏并网系统进行建模和分析，推导出系统的频率响应特性，然而通过这种方法通常需要对系统进行简化和假设，以便得到可解析的数学表达式。这可能导致与实际系统行为之间的差异，影响分析结果的准确性。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种光伏并网系统的频率响应分析方法，本发明可以提高光伏并网系统的频率响应分析的准确性。

2、第一方面，本发明提供了一种光伏并网系统的频率响应分析方法，包括：

3、采集光伏并网系统的组件数据及运行参数，基于所述组件数据，构建所述光伏并网系统的光伏列阵网络，基于所述光伏列阵网络和所述运行参数，分析所述光伏并网系统的电源性能；

4、识别所述光伏并网系统中逆变器的拓扑结构，根据所述拓扑结构，分析所述逆变器的传输阻尼，根据所述传输阻尼，分析所述逆变器的传输效率；

5、构建所述光伏并网系统的光伏并网模型，利用所述光伏并网模型分析所述光伏并网系统的频域响应特性，基于所述频域响应特性确定所述光伏并网系统的频谱图和频率成分，基于所述频谱图和所述频率成分分析所述光伏并网系统的等效惯量；

6、根据所述电源性能、所述传输效率和所述等效惯量对所述光伏并网系统进行频率响应分析，得到频率响应分析结果，根据所述分析结果，创建所述光伏并网系统的频率响应分析模型，采集所述光伏并网系统的实时数据，基于所述实时数据，利用所述频率响应分析模型对所述光伏并网系统进行实时频率响应分析。

7、在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述组件数据，构建所述光伏并网系统的光伏列阵网络，包括：

8、基于所述组件数据确定所述光伏并网系统的电路参数；

9、构建所述光伏并网系统的初始布局；

10、利用所述初始布局对预配置的光伏模型进行模型布置，得到目标模型；

11、在将所述电路参数输入至所述目标模型之后，将所述目标模型激活，得到光伏列阵网络。

12、在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述光伏列阵网络和所述运行参数，分析所述光伏并网系统的电源性能，包括：

13、利用所述光伏列阵网络和所述运行参数分析所述光伏并网系统的输出特性；

14、基于所述输出特性，构建所述光伏并网系统的时间-输出电流曲线图；

15、基于所述时间-输出电流曲线图，分析所述光伏并网系统的电流输出波动；

16、基于所述电流输出波动分析所述光伏并网系统的电源性能。

17、在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述拓扑结构，分析所述逆变器的传输阻尼，包括：

18、基于所述拓扑结构确定所述逆变器中电阻器的连接方式；

19、基于所述连接方式计算所述电阻器的电阻、电感及电容；

20、基于所述电阻和所述电感及所述电容利用下述公式计算所述逆变器的的阻尼比：

21、

22、其中，δ表示阻尼比，r逆表示电阻，l逆表示电感，c逆表示电容；

23、识别所述逆变器的频率范围，基于所述频率范围和所述阻尼比利用下述公式计算所述逆变器的传输阻尼：

24、cz＝2×δ×ω

25、其中，cz表示传输阻尼，δ表示阻尼比，ω表示逆变器的频率范围。

26、在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述连接方式计算所述电阻器的电阻、电感及电容，包括：

27、在所述连接方式为并联时，利用下述公示计算所述电阻器的电阻、电感及电容；

28、

29、c并＝c1+c2+…+cn

30、其中，r并表示电阻，l并表示电感，c并电容表示，r1表示电阻器中第一个电感器的电阻，r2表示电阻器中第二个电感器的电阻，rn表示电阻器中第n个电感器的电阻，l1表示电阻器中第一个电感器的电感，l2表示电阻器中第二个电感器的电感，ln表示电阻器中第n个电感器的电感，c1表示电阻器中第一个电感器的电容，c2表示电阻器中第二个电感器的电容，cn表示电阻器中第n个电感器的电容；

31、在所述连接方式为串联时，利用下述公示计算所述电阻器的电阻、电感及电容：

32、r串＝r1+r2+…+rn

33、l串＝l1+l2+…+ln

34、

35、其中，r串表示电阻，l串表示电感，c串电容表示，r1表示电阻器中第一个电感器的电阻，r2表示电阻器中第二个电感器的电阻，rn表示电阻器中第n个电感器的电阻，l1表示电阻器中第一个电感器的电感，l2表示电阻器中第二个电感器的电感，ln表示电阻器中第n个电感器的电感，c1表示电阻器中第一个电感器的电容，c2表示电阻器中第二个电感器的电容，cn表示电阻器中第n个电感器的电容。

36、在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述传输阻尼，分析所述逆变器的传输效率，包括：

37、将所述传输阻尼的计算值与预购建的阻尼阈值进行区间匹配；

38、基于所述区间匹配的匹配结果确定所述逆变器的系统振荡特性

39、基于所述系统振荡特性分析所述逆变器的传输效率。

40、在第一方面的一种可能实现方式中，所述利用所述光伏并网模型分析所述光伏并网系统的频域响应特性，包括：

41、提取所述光伏并网模型中的输入信号与输出信号；

42、将所述输入信号和所述输出信号进行频域转换，得到转换输入信号和转换输出信号；

43、对所述转换输入信号和所述转换输出信号进行频域分析，得到频域分析结果；

44、基于所述分析结果，分析所述光伏并网系统的频域响应特性。

45、在第一方面的一种可能实现方式中，所述基于所述频谱图和所述频率成分分析所述光伏并网系统的等效惯量，包括：

46、在对所述光伏并网系统输入一个扰动信号之后，记录所述光伏并网系统的扰动数据；

47、根据所述扰动数据和所述频谱图和所述频率成分构建所述光伏并网系统的响应影响模型；

48、利用所述响应影响模型分析所述光伏并网系统的等效惯量。

49、在第一方面的一种可能实现方式中，所述根据所述电源性能、所述传输效率及所述等效惯量对所述光伏并网系统进行频率响应分析，得到频率响应分析结果，包括：

50、对所述电源性能、所述传输效率及所述等效惯量进行数据转换，得到转换数据；

51、计算所述转换数据的协方差矩阵，并对所述协方差矩阵进行特征值分解，得到分解特征值；

52、基于所述分解特征值对所述转换数据进行数据筛选，得到筛选数据；

53、将所述筛选数据映射到低维空间中，得到低维映射数据；

54、对所述低维映射数据进行可视化分析，得到频率响应分析结果。

55、第二方面，本发明提供了一种光伏并网系统的频率响应分析系统，所述系统包括：

56、性能分析模块，用于采集光伏并网系统的组件数据及运行参数，基于所述组件数据，构建所述光伏并网系统的光伏列阵网络，基于所述光伏列阵网络和所述运行参数，分析所述光伏并网系统的电源性能；

57、传输效率分析模块，用于识别所述光伏并网系统中逆变器的拓扑结构，根据所述拓扑结构，分析所述逆变器的传输阻尼，根据所述传输阻尼，分析所述逆变器的传输效率；

58、等效惯量分析模块，用于构建所述光伏并网系统的光伏并网模型，利用所述光伏并网模型分析所述光伏并网系统的频域响应特性，基于所述频域响应特性确定所述光伏并网系统的频谱图和频率成分，基于所述频谱图和所述频率成分分析所述光伏并网系统的等效惯量；

59、分析模型创建模块，用于根据所述电源性能、所述传输效率和所述等效惯量对所述光伏并网系统进行频率响应分析，得到频率响应分析结果，根据所述分析结果，创建所述光伏并网系统的频率响应分析模型，采集所述光伏并网系统的实时数据，基于所述实时数据利用所述频率响应分析模型对所述光伏并网系统进行实时频率响应分析。

60、与现有技术相比，本方案的技术原理及有益效果在于：

61、本发明实施例通过采集光伏并网系统的组件数据及运行参数可以可以建立远程监控和管理系统，实现对光伏并网系统的实时监测、远程操作和智能管理，提高系统的运行效率和可靠性，及基于所述光伏列阵网络和所述运行参数，分析所述光伏并网系统的电源性能可以帮助用户了解系统在不同条件下的电能输出，以便进行调整和优化，提高系统效率和性能，进一步地，本发明实施例通过识别所述光伏并网系统中逆变器的拓扑结构可以了解所述逆变器的结构组成，进而分析所述逆变器的电路原理，并构建所述光伏并网系统的光伏并网模型可以进行仿真实验，在虚拟环境中测试不同的操作策略、控制算法或硬件配置，以分析所述伏并网系统的运行情况，更进一步地，本发明实施例通过根据所述电源性能、所述传输效率及所述等效惯量对所述光伏并网系统进行频率响应分析，得到频率响应分析结果可以了解系统在不同频率下的响应特性有助于用户设计更好的控制策略，进一步改善光伏并网系统的性能和可靠性，并根据所述分析结果，创建所述光伏并网系统的频率响应分析模型可以数据模型能够揭示数据中的潜在模式、关系和洞察，帮助发现不易察觉的信息模型可以帮助预测未来趋势、行为或结果，从而指导决策制定和规划。本发明实施例提出的一种光伏并网系统的频率响应分析方法及系统，可以提高光伏并网系统的频率响应分析的准确性。