论文总字数：34851字

摘 要

电力是维持社会运作的重要支柱，在世界能源日趋紧张的今天，大力开发并运用新型可再生能源发电成为当务之急。光伏并网发电凭借太阳能资源丰富、分布广泛等优点成为关注热点。但分布式发电系统并网也会衍生出一系列例如孤岛效应、输出电能质量低、建设成本高等亟待解决的问题。本文就光伏并网发电系统的孤岛检测问题展开研究。

依据光伏逆变并网发电的运作特点搭建并网模型，通过层层推进的方式分析了当前文献中的孤岛检测方法。首先对被动式孤岛检测法的工作原理进行分析并搭建其数学模型，仿真绘出其检测盲区，指出主动式孤岛检测方法的重要性及必要性，之后通过分析主动检测法中主动移频法的不足引出带有正反馈环的主动移频法，并简要介绍了主动移相法。同时搭建主动检测法的数学模型，对其孤岛检测效果进行仿真验证。

在比较主被动式孤岛检测的工作原理、检测效果、检测影响之间的差异，分析其各自的优劣后，提出了一种基于盲区判别的主被动结合的混合式孤岛检测法：当系统运行在被动法的盲区外，使用被动法进行检测；当运行在其盲区内，转用主动法检测，从而在保证了孤岛检测成功率的同时减少了对电网电能质量的影响。同时给出了混合式检测法的数学模型，编制了相关算法程序，在MATLAB中对不同负载情况进行仿真，验证了该方法的实际可行性。

关键词：分布式发电；光伏并网；孤岛检测；MATLAB仿真

Research on Islanding Detection of Grid-connected Photovoltaic

Student Name: LIN Shengjin Student Number: 16011506 Supervisor: JIANG Ping

Abstract

Power is an important pillar of social work. The growing shortage of energy today calls on developing and using new renewable energy. Photovoltaic (PV) power generation with rich solar energy resources and extensive distribution has become the hotspot. But distributed generation system also results in a series of problems such as island effect, low output power quality and higher construction costs. This paper analyzes some key issues of the islanding detection of distributed grid-connected photovoltaic power system.

This paper builds the model of grid-connected PV system according to its operation characteristics and analyzes the current islanding detection methods step by step. First, the paper analyzes the theory of passive islanding detection and builds its mathematical model, depicts the detection dead zone through simulation and points out the importance and necessity of active islanding detection method. Then the paper introduces active frequency drift with positive feedback detection method following the introduction of active frequency detection method with some disadvantage and briefly describes the active phase shift detection method. The paper also builds a mathematical model of active detection method and tests its detection capacity.

This paper analyzes Differences in working principle is relatively active and passive islanding detection, testing results, examine the effect between the analysis of their respective advantages and disadvantages, The paper proposes a hybrid islanding detection method based on dead zone discrimination combining active and passive detection method: When the system is operating out of the dead zone of passive method, then run the passive method; when it is operating in the dead zone, then switch to the active method. The hybrid way ensures the islanding detection success rate while reducing the impact on power quality. The paper also builds mathematical model and writes programs for hybrid method, and tests the MATLAB simulation in different load conditions to verify the practical feasibility of the method.

Key words: distributed generation；photovoltaic grid-connected ；islanding detection；

MATLAB simulation

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.1.1世界能源现状 1

1.1.2光伏发电优点 1

1.1.3我国光伏发电前景 2

1.2分布式发电技术的应用 4

1.2.1分布式发电的概念及应用现状 4

1.2.2分布式发电并网对电力系统的影响 4

1.2.3分布式光伏并网发电的孤岛问题 5

1.3本文主要工作 6

第二章 被动式孤岛检测 7

2.1反孤岛测试电路 7

2.1.1欧盟测试电路 7

2.1.2北美测试电路 8

2.2测试电路中的品质因数 8

2.3被动式孤岛检测方法 9

2.4本章小结 11

第三章 主动式孤岛检测 13

3.1 主动移频式孤岛检测方法 13

3.1.1 主动移频式原理 13

3.1.2 AFD模型仿真 14

3.2主动移频式孤岛检测的盲区分析 19

3.2.1 盲区评估方法 19

3.2.2 AFD孤岛检测技术的相角判据和盲区分布图 20

3.3带有正反馈的主动移频式孤岛检测方法 21

3.3.1带有正反馈的主动移频式原理 21

3.3.2 AFDPF模型仿真 23

3.3主动移相式孤岛检测方法 25

3.3.1主动移相式原理 25

3.3.2 SMS模型仿真 27

3.3.3 SMS孤岛检测的盲区分析 29

3.4本章小节 30

第四章 基于盲区判别的主被动混合式孤岛检测 31

4.1 O/UVP 及O/UFP的盲区分析 31

4.2 AFDPF的原理及参数选择 33

4.3主被动结合的混合式孤岛检测方法 34

4.3.1盲区判别方法 34

4.3.2混合式孤岛检测方法的流程图 35

4.4混合式孤岛检测模型仿真 36

4.5本章小结 40

第五章 结论与展望 41

5.1本文主要工作 41

5.2后续工作展望 41

致 谢 42

参考文献 43

绪论

1.1研究背景与意义

1.1.1世界能源现状

能源作为社会进步的基石之一，是社会经济持续发展、社会长久稳定的重要因素。18世界后半期，随着蒸汽机的广泛应用，人类历史上第一次工业革命拉开了序幕，机器生产开始逐渐代替手工劳动，能源尤其是煤炭的需求量大大增加。19世纪到20世纪初，随着内燃机和电力的诞生，化石能源的消耗量进一步上升。第二次世界大战后汽车工业的崛起和跨国石油公司的出现促使石油大规模开发、消耗。大规模天然气田的勘测又使得天然气成为一个新兴资源。21世纪初，化石能源三巨头——石油、煤炭和天然气已然成为世界能源供应的支柱。据估计，全球80%以上的能源消费几乎都是由这三大化石能源提供，同时他们还承担了66%以上的发电用一次能源^[1]。

然而近年来，随着近乎疯狂的开采利用，全球化石能源尤其是石油资源枯竭在即，供应日益紧张。截至2010年底，石油剩余探明储量为1888亿吨，以当前开采力度为标准，资源可供开发的年限仅为46.2年；天然气剩余探明储量为187.1万亿立方米，以当前开采力度为标准，资源可供开发的年限为58.6年^[2]；煤炭剩余探明储量为8609亿吨，以当前开采力度为标准，资源可供开发的年限为118年^[3]。化石能源的不可再生性及开发成本的不断升高迫使人们开始关注将关注度移向新能源、可再生能源的开发利用。

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