大規(guī)模光伏并網(wǎng)對低頻振蕩的影響機(jī)制與控制策略研究一、引言1.1研究背景與意義隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣鲩L，光伏發(fā)電作為一種可持續(xù)的能源形式，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛。近年來，我國光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量持續(xù)攀升，截至2021年底，已突破3億千瓦大關(guān)，連續(xù)7年穩(wěn)居全球首位，分布式光伏也呈現(xiàn)出迅猛的發(fā)展態(tài)勢。大規(guī)模光伏并網(wǎng)在為能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化帶來積極影響的同時(shí)，也給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來了新的挑戰(zhàn)，其中低頻振蕩問題尤為突出。低頻振蕩是指電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角、轉(zhuǎn)速，以及相關(guān)電氣量如線路功率、母線電壓等發(fā)生近似等幅或增幅的振蕩，其頻率一般在0.1-2.5Hz。這種振蕩現(xiàn)象一旦發(fā)生，會導(dǎo)致電力設(shè)備的損壞，縮短設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)皖l振蕩發(fā)生時(shí)，電壓和電流的周期性波動會使電力設(shè)備承受額外的應(yīng)力，加速設(shè)備的老化和磨損。低頻振蕩還可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)解列，造成大面積停電事故，給社會經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失。在20世紀(jì)90年代，我國南方聯(lián)營電網(wǎng)就曾發(fā)生因低頻振蕩導(dǎo)致的系統(tǒng)振蕩事故，造成了嚴(yán)重的后果。大規(guī)模光伏并網(wǎng)與低頻振蕩之間存在著密切的關(guān)聯(lián)。由于光伏電源的輸出特性受光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的影響較大，其功率的波動會對電力系統(tǒng)的潮流分布產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變系統(tǒng)的阻尼特性，增加低頻振蕩的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。光伏逆變器的控制策略和參數(shù)設(shè)置也可能與電力系統(tǒng)的固有特性不匹配，引發(fā)低頻振蕩。因此，深入研究大規(guī)模光伏并網(wǎng)對低頻振蕩的影響及控制方法，對于保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。通過對大規(guī)模光伏并網(wǎng)與低頻振蕩關(guān)系的研究，可以揭示低頻振蕩的產(chǎn)生機(jī)理和傳播規(guī)律，為制定有效的控制策略提供理論依據(jù)。在控制方法研究方面，探索新型的控制技術(shù)和策略，如基于人工智能的控制算法、多源協(xié)同控制方法等，能夠提高對低頻振蕩的抑制效果，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。這不僅有助于推動光伏發(fā)電的大規(guī)模應(yīng)用，促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，還能為電力系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供科學(xué)指導(dǎo)，降低電力系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，保障電力供應(yīng)的安全與穩(wěn)定。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在大規(guī)模光伏并網(wǎng)對低頻振蕩影響的研究方面，國內(nèi)外學(xué)者已取得了一定的成果。國外研究起步相對較早，在理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。通過建立詳細(xì)的電力系統(tǒng)模型，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，運(yùn)用特征值分析法等手段，深入探究光伏電源接入位置、容量以及逆變器控制策略等因素對低頻振蕩的影響機(jī)制。有研究指出，光伏逆變器的快速響應(yīng)特性可能導(dǎo)致系統(tǒng)阻尼降低，從而增加低頻振蕩的風(fēng)險(xiǎn)，不同的光伏電站布局和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)也會對低頻振蕩產(chǎn)生不同程度的影響。國內(nèi)在這一領(lǐng)域的研究近年來也發(fā)展迅速。眾多學(xué)者針對我國電網(wǎng)的特點(diǎn)和光伏發(fā)展現(xiàn)狀，開展了大量的研究工作。通過理論推導(dǎo)和仿真分析，研究發(fā)現(xiàn)隨著光伏滲透率的提高，電力系統(tǒng)的振蕩模式和阻尼特性會發(fā)生變化，部分地區(qū)的電網(wǎng)在高光伏接入情況下出現(xiàn)了低頻振蕩加劇的現(xiàn)象。一些研究還關(guān)注到光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素對光伏輸出功率的影響，進(jìn)而分析其與低頻振蕩之間的關(guān)聯(lián)，認(rèn)為環(huán)境因素的不確定性會導(dǎo)致光伏功率的波動，從而對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生潛在威脅。在低頻振蕩控制方法的研究上，國內(nèi)外均有多種策略被提出。國外在先進(jìn)控制技術(shù)的應(yīng)用方面較為領(lǐng)先，如采用自適應(yīng)控制、魯棒控制等方法來提高對低頻振蕩的抑制效果。自適應(yīng)控制能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化實(shí)時(shí)調(diào)整控制參數(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)的適應(yīng)性；魯棒控制則強(qiáng)調(diào)對系統(tǒng)不確定性的容忍度，提高系統(tǒng)在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性。在一些實(shí)際工程中，通過優(yōu)化逆變器的控制算法，采用基于模型預(yù)測控制（MPC）的策略，能夠有效減少低頻振蕩的發(fā)生，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。國內(nèi)則側(cè)重于結(jié)合我國電力系統(tǒng)的實(shí)際需求，探索適合國情的控制方法。一方面，對傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，通過調(diào)整PSS的參數(shù)和結(jié)構(gòu)，使其更好地適應(yīng)大規(guī)模光伏并網(wǎng)后的系統(tǒng)特性，增強(qiáng)對低頻振蕩的阻尼作用；另一方面，積極研究多源協(xié)同控制方法，如將光伏與儲能、風(fēng)電等其他能源形式相結(jié)合，利用儲能系統(tǒng)的快速充放電特性和平滑功率波動的能力，以及風(fēng)電的互補(bǔ)特性，實(shí)現(xiàn)多能源之間的協(xié)調(diào)控制，共同抑制低頻振蕩。一些研究還嘗試運(yùn)用人工智能技術(shù)，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等，對低頻振蕩進(jìn)行預(yù)測和控制，取得了一定的成果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠通過學(xué)習(xí)大量的歷史數(shù)據(jù)，建立準(zhǔn)確的預(yù)測模型，提前預(yù)警低頻振蕩的發(fā)生；模糊控制則可以根據(jù)系統(tǒng)的模糊狀態(tài)信息，靈活地制定控制策略，提高控制的精度和效果。盡管國內(nèi)外在大規(guī)模光伏并網(wǎng)對低頻振蕩的影響及控制方法研究方面取得了不少成果，但仍存在一些不足之處。在影響機(jī)制的研究中，部分模型對光伏電源和電力系統(tǒng)的復(fù)雜特性考慮不夠全面，尤其是在多因素耦合作用下，對低頻振蕩的產(chǎn)生和發(fā)展規(guī)律的揭示還不夠深入。一些研究僅考慮了單一光伏電站接入的情況，對于多個(gè)光伏電站同時(shí)并網(wǎng)以及它們之間的相互影響研究較少，而實(shí)際電力系統(tǒng)中往往存在多個(gè)光伏電站，它們之間的相互作用可能會使低頻振蕩問題更加復(fù)雜。在控制方法上，現(xiàn)有的一些控制策略在實(shí)際應(yīng)用中仍面臨挑戰(zhàn)。例如，某些先進(jìn)的控制算法計(jì)算復(fù)雜度較高，對硬件設(shè)備的要求也較高，這在一定程度上限制了其在實(shí)際電力系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用；一些控制策略的魯棒性和適應(yīng)性還有待進(jìn)一步提高，難以在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生較大變化時(shí)保持良好的控制效果。此外，對于不同控制策略之間的協(xié)同優(yōu)化研究相對較少，如何綜合運(yùn)用多種控制方法，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，以達(dá)到更好的低頻振蕩抑制效果，也是一個(gè)亟待解決的問題。針對這些不足，本文將進(jìn)一步深入研究大規(guī)模光伏并網(wǎng)對低頻振蕩的影響機(jī)制，全面考慮各種因素的相互作用，建立更加準(zhǔn)確和完善的數(shù)學(xué)模型。在控制方法方面，將探索新型的控制策略，降低算法的計(jì)算復(fù)雜度，提高其魯棒性和適應(yīng)性，并研究多種控制策略的協(xié)同優(yōu)化方法，以有效抑制低頻振蕩，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。二、大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)與低頻振蕩理論基礎(chǔ)2.1大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)概述光伏并網(wǎng)系統(tǒng)主要由光伏陣列、匯流箱、逆變器、變壓器以及相關(guān)的控制和保護(hù)設(shè)備組成。其中，光伏陣列是系統(tǒng)的核心部件，由大量的光伏電池組件串聯(lián)和并聯(lián)而成。光伏電池利用半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng)，將太陽光能直接轉(zhuǎn)換為直流電。當(dāng)太陽光照射到光伏電池上時(shí)，光子與半導(dǎo)體材料中的原子相互作用，激發(fā)出電子-空穴對，在電池內(nèi)部電場的作用下，電子和空穴分別向電池的兩端移動，從而產(chǎn)生直流電輸出。匯流箱的作用是將多個(gè)光伏電池組件的直流輸出進(jìn)行匯集，減少直流電纜的使用數(shù)量，降低線路損耗和成本。它通常具備過流保護(hù)、防雷保護(hù)等功能，能夠確保系統(tǒng)在各種工況下的安全運(yùn)行。逆變器則是將匯流箱輸出的直流電轉(zhuǎn)換為與電網(wǎng)頻率、相位和電壓相匹配的交流電，以便順利接入電網(wǎng)。逆變器的性能直接影響到光伏系統(tǒng)的發(fā)電效率和電能質(zhì)量，其控制策略和參數(shù)設(shè)置至關(guān)重要。目前，常見的逆變器控制策略包括最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制、電流控制和電壓控制等。MPPT控制能夠使光伏陣列始終工作在最大功率點(diǎn)附近，提高光伏發(fā)電效率；電流控制用于確保逆變器輸出的交流電符合電網(wǎng)的要求，如電流諧波含量、功率因數(shù)等；電壓控制則主要用于維持逆變器輸出電壓的穩(wěn)定，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。變壓器用于將逆變器輸出的低電壓交流電升壓至合適的電壓等級，以滿足電網(wǎng)接入的要求。在升壓過程中，需要根據(jù)電網(wǎng)的電壓等級和線路傳輸要求，合理選擇變壓器的變比和容量。相關(guān)的控制和保護(hù)設(shè)備則用于監(jiān)測和控制整個(gè)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，如過壓、過流、漏電等，能夠及時(shí)采取保護(hù)措施，避免設(shè)備損壞和事故擴(kuò)大。大規(guī)模光伏電站的并網(wǎng)方式主要有集中式并網(wǎng)和分布式并網(wǎng)兩種。集中式并網(wǎng)通常適用于大型荒漠光伏電站等，其特點(diǎn)是所發(fā)電能被直接輸送到大電網(wǎng)，由大電網(wǎng)統(tǒng)一調(diào)配向用戶供電，與大電網(wǎng)之間的電力交換是單向的。這種并網(wǎng)方式的優(yōu)點(diǎn)在于可以充分利用荒漠等土地資源豐富的地區(qū)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的光伏發(fā)電，便于集中管理和維護(hù)，能夠發(fā)揮規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，降低發(fā)電成本。但集中式并網(wǎng)也存在一些缺點(diǎn)，如電站通常離負(fù)荷點(diǎn)比較遠(yuǎn)，需要建設(shè)較長的輸電線路，增加了輸電成本和線路損耗；而且對電網(wǎng)的穩(wěn)定性影響較大，一旦出現(xiàn)故障，可能會對整個(gè)電網(wǎng)造成較大的沖擊。分布式并網(wǎng)則是將光伏發(fā)電系統(tǒng)分散安裝在用戶附近，如城市建筑物的屋頂、工業(yè)園區(qū)等，所發(fā)出的電能直接分配到用電負(fù)載上，多余或者不足的電力通過聯(lián)結(jié)大電網(wǎng)來調(diào)節(jié)，與大電網(wǎng)之間的電力交換可能是雙向的。分布式并網(wǎng)具有就地消納、減少輸電損耗、提高電力供應(yīng)的可靠性和靈活性等優(yōu)點(diǎn)，能夠更好地滿足用戶的個(gè)性化用電需求，促進(jìn)能源的高效利用。但分布式并網(wǎng)也面臨著一些挑戰(zhàn)，如分布式電源的數(shù)量眾多、分布分散，給電網(wǎng)的調(diào)度和管理帶來了困難；部分分布式光伏系統(tǒng)接入低壓配電網(wǎng)，可能會對配電網(wǎng)的電壓質(zhì)量、繼電保護(hù)等產(chǎn)生影響。大規(guī)模光伏并網(wǎng)還具有一些其他特點(diǎn)。光伏發(fā)電的輸出功率受光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的影響較大，具有明顯的間歇性和波動性。在晴天時(shí)，光照強(qiáng)度大，光伏電站的輸出功率較高；而在陰天、雨天或夜晚，光照強(qiáng)度減弱甚至為零，光伏電站的輸出功率也會隨之降低或?yàn)榱?。溫度的變化也會影響光伏電池的性能，進(jìn)而影響輸出功率。這種間歇性和波動性給電力系統(tǒng)的調(diào)度和控制帶來了很大的困難，需要電力系統(tǒng)具備更強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力和適應(yīng)性，以保證電力供需的平衡和系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。大規(guī)模光伏并網(wǎng)對電網(wǎng)的電能質(zhì)量也會產(chǎn)生一定的影響。由于光伏逆變器等電力電子設(shè)備的使用，會產(chǎn)生諧波、電壓波動和閃變等電能質(zhì)量問題。諧波會導(dǎo)致電網(wǎng)中的電氣設(shè)備發(fā)熱、損耗增加，影響設(shè)備的使用壽命和正常運(yùn)行；電壓波動和閃變則會影響用戶的用電體驗(yàn)，對一些對電壓穩(wěn)定性要求較高的設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、精密儀器等，可能會造成損壞。因此，在大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，需要采取有效的措施來改善電能質(zhì)量，如安裝濾波器、采用先進(jìn)的逆變器控制技術(shù)等。2.2低頻振蕩基本理論低頻振蕩指的是電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角、轉(zhuǎn)速，以及相關(guān)電氣量如線路功率、母線電壓等發(fā)生近似等幅或增幅的振蕩，其振蕩頻率一般處于0.1-2.5Hz的范圍。這種振蕩現(xiàn)象的產(chǎn)生主要源于電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，在受到擾動的情況下，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間會發(fā)生相對搖擺，當(dāng)系統(tǒng)缺乏足夠的阻尼時(shí)，這種搖擺就會持續(xù)振蕩，進(jìn)而引發(fā)低頻振蕩。隨著電網(wǎng)互聯(lián)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高放大倍數(shù)快速勵(lì)磁技術(shù)被廣泛采用，同時(shí)受經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保等因素的影響，電網(wǎng)的運(yùn)行更加接近穩(wěn)定極限，使得低頻振蕩在世界各地的許多電網(wǎng)中頻繁出現(xiàn)。低頻振蕩產(chǎn)生的根本原因是電力系統(tǒng)的負(fù)阻尼效應(yīng)，這一現(xiàn)象常出現(xiàn)在弱聯(lián)系、遠(yuǎn)距離、重負(fù)荷的輸電線路上，特別是在采用快速、高放大倍數(shù)勵(lì)磁系統(tǒng)的條件下，更容易發(fā)生。當(dāng)系統(tǒng)缺乏阻尼甚至阻尼為負(fù)時(shí)，對應(yīng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對搖擺，在輸電線路上就會表現(xiàn)為功率波動。這種由系統(tǒng)缺乏阻尼或系統(tǒng)負(fù)阻尼引起的輸電線路上的功率波動頻率通常在0.1-2.0Hz之間，也就是我們所說的低頻振蕩，它又被稱為功率振蕩或機(jī)電振蕩。從擾動的角度來看，低頻振蕩通常是由切機(jī)、輸電線故障或保護(hù)誤動、斷路器設(shè)備事故以及損失負(fù)荷等因素引發(fā)的。這些擾動現(xiàn)象一般會經(jīng)歷產(chǎn)生、傳播、消散的過程，在傳播過程中可能會引發(fā)新的擾動，而針對擾動所采取的操作本身也是一種擾動，它們相互關(guān)聯(lián)，在時(shí)間和空間上呈現(xiàn)出多重現(xiàn)象，這就是多重?cái)_動存在的實(shí)際物理背景，若持續(xù)惡化相互作用，最終將導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)、解列，形成大規(guī)模的停電事故。根據(jù)涉及的機(jī)組數(shù)量和區(qū)域范圍，低頻振蕩大致可分為局部模式振蕩和區(qū)域間模式振蕩兩種類型。一般來說，涉及機(jī)組越多、區(qū)域越廣，則振蕩頻率越低。對于局部模式振蕩，其振蕩頻率相對較高，參與振蕩的機(jī)組較少，因此只要在少數(shù)強(qiáng)相關(guān)機(jī)組上增加阻尼，就能顯著地增加振蕩模式的阻尼，從而抑制振蕩。而區(qū)域間模式振蕩的振蕩頻率較低，參與的機(jī)組較多，只有在多數(shù)參與機(jī)組上增加阻尼，才能顯著地增加振蕩模式的阻尼，這使得抑制區(qū)域間模式的低頻振蕩要比抑制局部模式的低頻振蕩更加復(fù)雜和困難，所以在系統(tǒng)運(yùn)行中，區(qū)域間模式的低頻振蕩更容易發(fā)生。低頻振蕩具有一系列顯著的特征。其振幅通常比較大，這是因?yàn)榈皖l振蕩往往是由于系統(tǒng)內(nèi)部的失穩(wěn)或者外部較大的擾動引起的，系統(tǒng)的反應(yīng)比較強(qiáng)烈，所以振幅能夠達(dá)到較高的值。振蕩周期比較長，一般在幾秒鐘到幾分鐘之間，這是由其較低的振蕩頻率所決定的。低頻振蕩的能量主要集中在低頻段，在高頻段的能量則比較少。系統(tǒng)的阻尼和剛度對低頻振蕩的影響較為顯著，而系統(tǒng)的慣性對振蕩的影響相對較小，這是因?yàn)榈皖l振蕩的振蕩周期較長，使得系統(tǒng)的阻尼和剛度對振蕩的作用更加明顯。低頻振蕩還容易引起系統(tǒng)失穩(wěn)，在電力系統(tǒng)中，它可能會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的崩潰，造成大面積停電等嚴(yán)重后果；在結(jié)構(gòu)工程中，可能會引發(fā)結(jié)構(gòu)的疲勞和損壞，影響結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命。低頻振蕩對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性有著多方面的嚴(yán)重影響。在功角穩(wěn)定性方面，低頻振蕩會使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對角度不斷變化，導(dǎo)致系統(tǒng)的功角特性發(fā)生改變。當(dāng)振蕩持續(xù)且無法得到有效抑制時(shí)，可能會使部分發(fā)電機(jī)之間的功角差不斷增大，最終超過穩(wěn)定極限，引發(fā)發(fā)電機(jī)失去同步，導(dǎo)致系統(tǒng)解列，造成大面積停電事故。在電壓穩(wěn)定性方面，低頻振蕩過程中，線路功率的波動會引起母線電壓的波動，可能導(dǎo)致某些節(jié)點(diǎn)的電壓下降到無法維持系統(tǒng)正常運(yùn)行的水平。當(dāng)電壓過低時(shí)，會影響電力設(shè)備的正常工作，如電動機(jī)無法啟動或轉(zhuǎn)速下降，甚至可能引發(fā)電壓崩潰，進(jìn)一步破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。低頻振蕩還會對電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響，它會增加電力設(shè)備的損耗，降低發(fā)電效率，由于需要采取額外的控制措施來抑制振蕩，也會增加系統(tǒng)的運(yùn)行成本。三、大規(guī)模光伏并網(wǎng)對低頻振蕩的影響分析3.1影響原理分析大規(guī)模光伏并網(wǎng)對低頻振蕩的影響是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及多個(gè)方面的因素，以下將從系統(tǒng)阻尼特性、電網(wǎng)阻抗以及逆變器控制策略等角度深入剖析其原理。系統(tǒng)阻尼特性在電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性中起著關(guān)鍵作用，它能夠抑制系統(tǒng)振蕩，確保系統(tǒng)在受到擾動后能夠迅速恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行。而大規(guī)模光伏并網(wǎng)會通過改變系統(tǒng)潮流，進(jìn)而對系統(tǒng)阻尼特性產(chǎn)生影響。當(dāng)光伏電站接入電力系統(tǒng)后，由于其輸出功率受光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的影響，具有明顯的間歇性和波動性，這會導(dǎo)致系統(tǒng)潮流發(fā)生變化。在光照強(qiáng)度快速變化時(shí)，光伏電站的輸出功率也會隨之大幅波動，使得電網(wǎng)中的潮流分布發(fā)生改變，原本穩(wěn)定的功率傳輸路徑和功率分配比例被打破。這種潮流的變化會影響系統(tǒng)中各元件之間的相互作用，從而改變系統(tǒng)的阻尼特性。從物理機(jī)制上來說，系統(tǒng)阻尼主要由同步發(fā)電機(jī)的阻尼繞組、調(diào)速器以及負(fù)荷等提供。當(dāng)光伏并網(wǎng)后，系統(tǒng)中的功率平衡發(fā)生改變，同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)也會相應(yīng)變化，其提供的阻尼也會受到影響。若光伏電站輸出功率突然增加，可能會使部分同步發(fā)電機(jī)的出力減少，導(dǎo)致其阻尼繞組的作用減弱，從而降低系統(tǒng)的阻尼。若光伏功率波動引起系統(tǒng)頻率變化，調(diào)速器的響應(yīng)也會改變系統(tǒng)的阻尼特性。當(dāng)系統(tǒng)頻率下降時(shí)，調(diào)速器會增加發(fā)電機(jī)的出力，以恢復(fù)頻率穩(wěn)定，但這個(gè)過程中調(diào)速器的動態(tài)特性可能會對系統(tǒng)阻尼產(chǎn)生影響，若調(diào)節(jié)不當(dāng)，可能會引發(fā)或加劇低頻振蕩。電網(wǎng)阻抗是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要參數(shù)，它與大規(guī)模光伏并網(wǎng)引發(fā)的低頻振蕩密切相關(guān)。在弱電網(wǎng)條件下，電網(wǎng)阻抗相對較大，當(dāng)光伏電站接入后，其與電網(wǎng)之間的相互作用會更加復(fù)雜。電網(wǎng)阻抗的存在會導(dǎo)致光伏逆變器輸出電流與電網(wǎng)電壓之間的相位差發(fā)生變化，進(jìn)而影響逆變器的功率輸出。當(dāng)相位差過大時(shí)，逆變器可能會產(chǎn)生不穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，引發(fā)功率振蕩。由于電網(wǎng)阻抗的非線性特性，在不同的運(yùn)行工況下，其對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的影響也會有所不同。在高負(fù)荷情況下，電網(wǎng)阻抗可能會增大，使得光伏電站與電網(wǎng)之間的耦合作用增強(qiáng)，更容易引發(fā)低頻振蕩。電網(wǎng)阻抗還會影響系統(tǒng)的諧振特性。光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中包含大量的電力電子設(shè)備，如逆變器等，這些設(shè)備會產(chǎn)生豐富的諧波。當(dāng)電網(wǎng)阻抗與光伏系統(tǒng)的阻抗在某些頻率下形成諧振條件時(shí)，就會引發(fā)諧振現(xiàn)象，導(dǎo)致諧波放大，進(jìn)一步加劇系統(tǒng)的振蕩。若電網(wǎng)阻抗與光伏逆變器的輸出阻抗在低頻段形成諧振，就可能引發(fā)低頻振蕩，這種振蕩會在電網(wǎng)中傳播，影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。逆變器控制策略是光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的核心環(huán)節(jié)，其對低頻振蕩的影響也不容忽視。目前，常見的逆變器控制策略如最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制、電流控制和電壓控制等，在不同的工況下可能會對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不同的影響。以MPPT控制為例，其目的是使光伏陣列始終工作在最大功率點(diǎn)附近，以提高光伏發(fā)電效率。在快速變化的光照條件下，MPPT算法的動態(tài)響應(yīng)可能會導(dǎo)致逆變器輸出功率的波動，這種波動可能會與系統(tǒng)中的其他振蕩源相互作用，引發(fā)低頻振蕩。當(dāng)光照強(qiáng)度突然變化時(shí)，MPPT算法需要快速調(diào)整逆變器的工作點(diǎn)，以跟蹤最大功率點(diǎn)，但這個(gè)過程中可能會產(chǎn)生較大的功率變化率，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成沖擊。電流控制和電壓控制策略也會影響低頻振蕩。電流控制用于確保逆變器輸出的交流電符合電網(wǎng)的要求，如電流諧波含量、功率因數(shù)等。但在實(shí)際運(yùn)行中，由于控制算法的精度和響應(yīng)速度等問題，可能會導(dǎo)致電流控制不準(zhǔn)確，產(chǎn)生額外的諧波電流，這些諧波電流會在電網(wǎng)中傳播，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。電壓控制主要用于維持逆變器輸出電壓的穩(wěn)定，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生擾動時(shí)，電壓控制策略的響應(yīng)可能會與其他控制環(huán)節(jié)產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的振蕩。在電網(wǎng)電壓波動較大時(shí)，電壓控制策略可能會過度調(diào)節(jié)逆變器的輸出，引發(fā)系統(tǒng)的低頻振蕩。鎖相環(huán)（PLL）作為光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其性能對低頻振蕩也有顯著影響。PLL的主要作用是實(shí)現(xiàn)逆變器輸出電壓與電網(wǎng)電壓的同步，確保功率的順利傳輸。若PLL性能不佳，會導(dǎo)致相位誤差，進(jìn)而激發(fā)低頻振蕩。當(dāng)PLL受到干擾時(shí)，其跟蹤電網(wǎng)電壓相位的能力會下降，導(dǎo)致逆變器輸出電壓與電網(wǎng)電壓之間的相位差增大，從而產(chǎn)生功率振蕩，引發(fā)低頻振蕩。PLL的帶寬設(shè)置不合理也會影響其性能，帶寬過寬可能會導(dǎo)致PLL對高頻噪聲敏感，引入額外的干擾；帶寬過窄則可能會使PLL的響應(yīng)速度變慢，無法及時(shí)跟蹤電網(wǎng)電壓的變化，導(dǎo)致相位誤差增大，增加低頻振蕩的風(fēng)險(xiǎn)。3.2影響因素研究光伏并網(wǎng)位置是影響低頻振蕩的重要因素之一。不同的并網(wǎng)位置會導(dǎo)致系統(tǒng)潮流分布發(fā)生顯著變化，進(jìn)而對低頻振蕩產(chǎn)生不同程度的影響。當(dāng)光伏電站接入弱電網(wǎng)區(qū)域時(shí)，由于該區(qū)域電網(wǎng)的強(qiáng)度較弱，阻抗較大，光伏電站與電網(wǎng)之間的相互作用更加復(fù)雜，容易引發(fā)低頻振蕩。這是因?yàn)槿蹼娋W(wǎng)對光伏電站輸出功率的波動響應(yīng)能力較差，無法有效地抑制功率振蕩，從而導(dǎo)致振蕩的發(fā)生和傳播。在某實(shí)際電網(wǎng)中，當(dāng)光伏電站接入遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的弱電網(wǎng)區(qū)域時(shí)，該區(qū)域的電網(wǎng)阻抗相對較大，光伏電站輸出功率的微小波動就會引起較大的電壓和電流變化，進(jìn)而激發(fā)低頻振蕩。通過對該區(qū)域電網(wǎng)的潮流分析發(fā)現(xiàn)，光伏電站接入后，部分輸電線路的功率傳輸超過了其穩(wěn)定極限，導(dǎo)致系統(tǒng)阻尼降低，低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)增加。而當(dāng)光伏電站接入強(qiáng)電網(wǎng)區(qū)域時(shí)，由于強(qiáng)電網(wǎng)具有較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力和較大的短路容量，能夠更好地吸收光伏電站輸出功率的波動，對低頻振蕩具有一定的抑制作用。在強(qiáng)電網(wǎng)中，即使光伏電站輸出功率發(fā)生較大變化，電網(wǎng)也能夠通過自身的調(diào)節(jié)機(jī)制，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，減少低頻振蕩的發(fā)生概率。光伏滲透率是指光伏發(fā)電在整個(gè)電力系統(tǒng)中所占的比例，它對低頻振蕩有著顯著的影響。隨著光伏滲透率的不斷提高，電力系統(tǒng)的動態(tài)特性會發(fā)生改變，低頻振蕩的風(fēng)險(xiǎn)也會相應(yīng)增加。當(dāng)光伏滲透率較低時(shí)，光伏發(fā)電對系統(tǒng)的影響相對較小，系統(tǒng)仍能保持較好的穩(wěn)定性。但當(dāng)光伏滲透率超過一定閾值后，光伏發(fā)電的間歇性和波動性會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大影響。由于光伏功率的隨機(jī)波動，會導(dǎo)致系統(tǒng)潮流的頻繁變化，使得系統(tǒng)的阻尼特性發(fā)生改變，部分振蕩模式的阻尼可能會降低，從而增加低頻振蕩的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。有研究表明，當(dāng)光伏滲透率達(dá)到30%時(shí)，電力系統(tǒng)中某些振蕩模式的阻尼比會下降10%-20%，低頻振蕩的風(fēng)險(xiǎn)明顯增加。在高光伏滲透率的情況下，系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)能力也會受到挑戰(zhàn)。當(dāng)光伏功率突然變化時(shí)，系統(tǒng)的頻率會隨之波動，若系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)能力不足，就可能引發(fā)低頻振蕩。而且高光伏滲透率還會改變系統(tǒng)的無功功率分布，導(dǎo)致電壓穩(wěn)定性問題，進(jìn)一步影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加低頻振蕩的復(fù)雜性。入網(wǎng)輸送距離也是影響低頻振蕩的關(guān)鍵因素。較長的入網(wǎng)輸送距離會導(dǎo)致輸電線路的阻抗增大，線路損耗增加，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加低頻振蕩的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)光伏電站的電能需要通過長距離輸電線路輸送到負(fù)荷中心時(shí)，由于線路阻抗的存在，會導(dǎo)致輸電線路上的電壓降增大，功率損耗增加。這不僅會降低輸電效率，還會使系統(tǒng)的阻尼特性變差，容易引發(fā)低頻振蕩。長距離輸電線路還可能存在電容效應(yīng)，在某些情況下，電容效應(yīng)會與系統(tǒng)中的電感相互作用，形成諧振條件，引發(fā)諧振過電壓和低頻振蕩。當(dāng)線路長度超過一定值時(shí)，電容效應(yīng)產(chǎn)生的容性無功功率會與系統(tǒng)中的感性無功功率相互影響，導(dǎo)致系統(tǒng)的無功功率平衡被打破，從而引發(fā)低頻振蕩。而且長距離輸電線路在受到外界干擾時(shí)，如雷擊、大風(fēng)等，更容易發(fā)生故障，一旦線路故障，會導(dǎo)致系統(tǒng)潮流的劇烈變化，進(jìn)而引發(fā)低頻振蕩，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。3.3案例分析以某地區(qū)的大型光伏并網(wǎng)項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目裝機(jī)容量為500MW，采用集中式并網(wǎng)方式，通過長距離輸電線路接入當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)。在項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行過程中，出現(xiàn)了明顯的低頻振蕩問題，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響。在項(xiàng)目初期運(yùn)行階段，當(dāng)光照強(qiáng)度變化較為劇烈時(shí)，電網(wǎng)中出現(xiàn)了電壓和功率的低頻振蕩現(xiàn)象。通過對現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，發(fā)現(xiàn)振蕩頻率約為0.5Hz，屬于低頻振蕩的范疇。進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這種低頻振蕩主要是由于光伏電站輸出功率的快速波動引起的。在多云天氣條件下，光照強(qiáng)度頻繁變化，導(dǎo)致光伏電站的輸出功率在短時(shí)間內(nèi)大幅波動，從而引發(fā)了電網(wǎng)的低頻振蕩。當(dāng)云層快速移動時(shí)，光伏電站的輸出功率在幾分鐘內(nèi)從300MW下降到100MW，隨后又迅速回升，這種劇烈的功率變化導(dǎo)致了電網(wǎng)中電流和電壓的振蕩。從大規(guī)模光伏并網(wǎng)的影響因素角度分析，該案例中光伏并網(wǎng)位置處于電網(wǎng)的相對薄弱區(qū)域，電網(wǎng)的調(diào)節(jié)能力有限。這使得光伏電站輸出功率的波動無法得到有效緩沖，增加了低頻振蕩的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。該項(xiàng)目的光伏滲透率較高，在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)中占比較大，光伏發(fā)電的間歇性和波動性對電網(wǎng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了較大影響。由于光伏功率的隨機(jī)波動，導(dǎo)致系統(tǒng)潮流頻繁變化，使得系統(tǒng)的阻尼特性發(fā)生改變，部分振蕩模式的阻尼降低，進(jìn)而引發(fā)了低頻振蕩。入網(wǎng)輸送距離較長也是該案例中低頻振蕩的一個(gè)重要影響因素。長距離輸電線路的阻抗較大，線路損耗增加，導(dǎo)致輸電線路上的電壓降增大，功率損耗增加。這不僅降低了輸電效率，還使系統(tǒng)的阻尼特性變差，容易引發(fā)低頻振蕩。而且長距離輸電線路的電容效應(yīng)與系統(tǒng)中的電感相互作用，形成了諧振條件，進(jìn)一步加劇了低頻振蕩的程度。為了應(yīng)對這些低頻振蕩問題，該項(xiàng)目采取了一系列措施。優(yōu)化了光伏逆變器的控制策略，采用了先進(jìn)的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）算法，提高了逆變器對光照強(qiáng)度變化的響應(yīng)速度和準(zhǔn)確性，減少了功率波動。通過調(diào)整逆變器的參數(shù)，增強(qiáng)了其對系統(tǒng)振蕩的阻尼作用。引入了儲能系統(tǒng)，利用儲能系統(tǒng)的快速充放電特性，平滑光伏電站的輸出功率，減少功率波動對電網(wǎng)的影響。當(dāng)光伏電站輸出功率過高時(shí)，儲能系統(tǒng)吸收多余的電能；當(dāng)輸出功率過低時(shí)，儲能系統(tǒng)釋放電能，補(bǔ)充電網(wǎng)的功率缺額。通過這些措施的實(shí)施，該項(xiàng)目的低頻振蕩問題得到了有效緩解，電網(wǎng)的穩(wěn)定性得到了顯著提高。在采取措施后，低頻振蕩的幅度降低了50%，振蕩頻率也明顯降低，電網(wǎng)的運(yùn)行更加穩(wěn)定可靠。四、大規(guī)模光伏并網(wǎng)低頻振蕩控制方法研究現(xiàn)狀4.1傳統(tǒng)控制方法4.1.1PID控制PID控制是一種經(jīng)典的控制策略，在工業(yè)自動化領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，在大規(guī)模光伏并網(wǎng)低頻振蕩控制中也發(fā)揮著重要作用。其原理基于比例（P）、積分（I）和微分（D）三個(gè)環(huán)節(jié)對系統(tǒng)偏差進(jìn)行控制。比例環(huán)節(jié)根據(jù)當(dāng)前偏差的大小，按照一定的比例系數(shù)對控制量進(jìn)行調(diào)整，能夠快速響應(yīng)偏差，使系統(tǒng)輸出朝著減小偏差的方向變化，在一定程度上抑制低頻振蕩。當(dāng)檢測到系統(tǒng)出現(xiàn)低頻振蕩，導(dǎo)致電壓或功率出現(xiàn)偏差時(shí)，比例環(huán)節(jié)會立即根據(jù)偏差大小輸出一個(gè)相應(yīng)的控制信號，試圖減小振蕩幅度。積分環(huán)節(jié)則著眼于偏差的累積效應(yīng)，它對偏差進(jìn)行積分運(yùn)算，隨著時(shí)間的推移，不斷累積偏差信息。當(dāng)系統(tǒng)存在持續(xù)的偏差時(shí)，積分環(huán)節(jié)的輸出會逐漸增大，從而不斷調(diào)整控制量，以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。在低頻振蕩控制中，積分環(huán)節(jié)可以有效地消除由于各種因素引起的系統(tǒng)靜態(tài)誤差，使系統(tǒng)能夠更穩(wěn)定地運(yùn)行，減少振蕩的發(fā)生。微分環(huán)節(jié)主要用于預(yù)測偏差的變化趨勢，它對偏差的變化率進(jìn)行運(yùn)算，能夠在偏差變化較大之前，提前輸出一個(gè)控制信號，對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，從而抑制系統(tǒng)振蕩，減小超調(diào)量。在低頻振蕩發(fā)生時(shí)，微分環(huán)節(jié)能夠快速感知到振蕩的變化趨勢，及時(shí)采取措施，防止振蕩進(jìn)一步加劇。在大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，PID控制可應(yīng)用于多個(gè)方面。在光伏逆變器的控制中，通過合理設(shè)置PID控制器的參數(shù)，可以對逆變器的輸出電流、電壓等進(jìn)行精確控制，使其更好地適應(yīng)電網(wǎng)的需求，減少因逆變器輸出不穩(wěn)定而引發(fā)的低頻振蕩。在光伏電站的功率調(diào)節(jié)中，PID控制可以根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷變化和光伏電站的輸出功率情況，實(shí)時(shí)調(diào)整光伏電站的出力，保持功率平衡，抑制低頻振蕩。在某實(shí)際光伏電站中，采用了PID控制策略來調(diào)節(jié)逆變器的輸出電流。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測逆變器輸出電流與參考電流的偏差，PID控制器根據(jù)比例、積分和微分環(huán)節(jié)的運(yùn)算結(jié)果，調(diào)整逆變器的控制信號，使輸出電流能夠快速跟蹤參考電流，有效抑制了因電流波動引起的低頻振蕩，提高了光伏電站的運(yùn)行穩(wěn)定性。然而，PID控制也存在一定的局限性。其控制效果高度依賴于參數(shù)的精確整定，在大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性和不確定性，準(zhǔn)確整定PID參數(shù)并非易事。光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的變化，以及電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的波動，都會導(dǎo)致系統(tǒng)參數(shù)的變化，使得原本整定好的PID參數(shù)不再適用，從而影響控制效果。PID控制對于復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，其控制性能可能會受到限制，難以實(shí)現(xiàn)對低頻振蕩的有效抑制。在一些特殊工況下，如電網(wǎng)發(fā)生故障或受到強(qiáng)干擾時(shí)，PID控制可能無法快速響應(yīng)，導(dǎo)致低頻振蕩加劇。4.1.2濾波器改進(jìn)濾波器在大規(guī)模光伏并網(wǎng)低頻振蕩控制中是一種重要的手段，通過對濾波器進(jìn)行改進(jìn)，可以有效減少諧波和功率波動，從而抑制低頻振蕩。常見的濾波器類型包括低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器和帶阻濾波器等，它們各自具有獨(dú)特的頻率選擇特性，能夠根據(jù)不同的需求對信號進(jìn)行處理。低通濾波器主要用于允許低頻信號通過，抑制高頻信號。在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，它可以有效地濾除逆變器產(chǎn)生的高頻諧波，使輸出電流更加平滑，減少諧波對電網(wǎng)的污染，降低因諧波引起的低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)。低通濾波器通常由電阻、電容或電感等元件組成，其工作原理基于電容和電感對不同頻率信號的阻抗特性。對于高頻信號，電容的阻抗較低，電感的阻抗較高，使得高頻信號更容易通過電容或被電感阻擋；而對于低頻信號，電容的阻抗較高，電感的阻抗較低，低頻信號能夠順利通過濾波器。通過合理選擇濾波器的參數(shù)，如電容值、電感值和電阻值，可以確定濾波器的截止頻率，使其能夠準(zhǔn)確地濾除不需要的高頻信號。高通濾波器則相反，它允許高頻信號通過，抑制低頻信號。在某些情況下，高通濾波器可以用于去除信號中的低頻噪聲或干擾，提取高頻成分，從而改善系統(tǒng)的性能，減少低頻振蕩的影響。在光伏電站的監(jiān)測系統(tǒng)中，高通濾波器可以用于濾除傳感器信號中的低頻漂移和干擾，提高信號的準(zhǔn)確性和可靠性。帶通濾波器允許特定頻段的信號通過，抑制其他頻段的信號。在低頻振蕩控制中，帶通濾波器可以根據(jù)低頻振蕩的頻率范圍，有針對性地對該頻段的信號進(jìn)行處理，增強(qiáng)系統(tǒng)對低頻振蕩的抑制能力。如果已知低頻振蕩的頻率主要集中在0.5-1Hz之間，通過設(shè)計(jì)合適的帶通濾波器，使其通帶頻率覆蓋這個(gè)范圍，就可以有效地抑制該頻率范圍內(nèi)的振蕩信號。帶阻濾波器則抑制特定頻段的信號通過，允許其他頻段的信號通過。它可以用于阻止某些特定頻率的干擾信號進(jìn)入系統(tǒng)，避免這些干擾引發(fā)低頻振蕩。當(dāng)系統(tǒng)中存在特定頻率的諧波源或干擾源時(shí)，帶阻濾波器可以有效地將其抑制，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。在實(shí)際應(yīng)用中，為了提高濾波器的性能，常常對其進(jìn)行改進(jìn)。通過優(yōu)化濾波器的電路結(jié)構(gòu)，可以提高濾波器的濾波效果，減少信號的失真和損耗。采用高階濾波器結(jié)構(gòu)，相比于一階或二階濾波器，高階濾波器在截止頻率附近具有更陡峭的衰減特性，能夠更有效地抑制不需要的信號。增加濾波器的容量也是一種常見的改進(jìn)方法，它可以提高濾波器對諧波和功率波動的承受能力，使其在復(fù)雜的工況下仍能保持良好的濾波效果。在某大規(guī)模光伏并網(wǎng)項(xiàng)目中，對濾波器進(jìn)行了改進(jìn)。通過優(yōu)化濾波器的電路結(jié)構(gòu)，采用了高階低通濾波器，并增加了濾波器的容量。改進(jìn)后，濾波器對逆變器產(chǎn)生的諧波抑制效果顯著提升，光伏電站輸出電流的諧波含量大幅降低，低頻振蕩現(xiàn)象得到了有效改善，電網(wǎng)的穩(wěn)定性得到了提高。濾波器改進(jìn)在大規(guī)模光伏并網(wǎng)低頻振蕩控制中具有重要的作用，但在實(shí)際應(yīng)用中，也需要根據(jù)具體的系統(tǒng)需求和工況，合理選擇濾波器的類型和參數(shù)，并不斷進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以達(dá)到最佳的控制效果。4.2智能控制方法智能控制方法在大規(guī)模光伏并網(wǎng)低頻振蕩控制領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的優(yōu)勢，正逐漸成為研究的熱點(diǎn)。其中，人工智能算法憑借其強(qiáng)大的學(xué)習(xí)和自適應(yīng)能力，為低頻振蕩控制提供了新的思路和方法。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為人工智能算法的重要代表，在低頻振蕩控制中發(fā)揮著重要作用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有高度的非線性映射能力，能夠通過對大量歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，建立起準(zhǔn)確的預(yù)測模型，從而提前預(yù)測低頻振蕩的發(fā)生。通過收集和分析光伏電站的運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括光照強(qiáng)度、溫度、功率輸出以及電網(wǎng)的電壓、電流等信息，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以學(xué)習(xí)到這些因素與低頻振蕩之間的復(fù)雜關(guān)系。當(dāng)輸入新的運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠根據(jù)學(xué)習(xí)到的知識，預(yù)測低頻振蕩的發(fā)生概率和振蕩特性，為控制決策提供依據(jù)。在某實(shí)際應(yīng)用案例中，研究人員采用了多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的低頻振蕩進(jìn)行預(yù)測。通過對歷史數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠準(zhǔn)確地預(yù)測低頻振蕩的發(fā)生時(shí)間和振蕩頻率，預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)到了85%以上。基于預(yù)測結(jié)果，系統(tǒng)可以提前采取相應(yīng)的控制措施，如調(diào)整逆變器的控制參數(shù)、啟動儲能系統(tǒng)等，有效地抑制了低頻振蕩的發(fā)生，提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。模糊控制也是一種重要的智能控制方法，它能夠根據(jù)系統(tǒng)的模糊狀態(tài)信息，靈活地制定控制策略。在低頻振蕩控制中，模糊控制可以根據(jù)電網(wǎng)的電壓、頻率、功率等參數(shù)的變化情況，以及光伏電站的運(yùn)行狀態(tài)，采用模糊推理的方式確定控制量。模糊控制的核心是模糊規(guī)則的制定，這些規(guī)則通常基于專家經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)。當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓波動較大且頻率偏離額定值時(shí)，模糊控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的模糊規(guī)則，判斷需要增大逆變器的輸出功率以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓和頻率，并通過調(diào)整逆變器的控制信號來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。在某大規(guī)模光伏并網(wǎng)項(xiàng)目中，應(yīng)用了模糊控制策略來抑制低頻振蕩。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)，模糊控制器根據(jù)模糊規(guī)則對逆變器的控制參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明，采用模糊控制后，低頻振蕩的幅度降低了30%-40%，電網(wǎng)的穩(wěn)定性得到了顯著提升。模糊控制具有響應(yīng)速度快、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)迅速做出調(diào)整，有效地抑制低頻振蕩。自適應(yīng)控制是另一種在低頻振蕩控制中具有重要應(yīng)用價(jià)值的智能控制方法。它能夠根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化實(shí)時(shí)調(diào)整控制參數(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)的適應(yīng)性。在大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，由于光照強(qiáng)度、溫度等環(huán)境因素的變化，以及電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的波動，系統(tǒng)的參數(shù)會發(fā)生變化，傳統(tǒng)的固定參數(shù)控制方法難以適應(yīng)這種變化。而自適應(yīng)控制可以通過實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，利用自適應(yīng)算法自動調(diào)整控制參數(shù)，使系統(tǒng)始終保持在最佳的運(yùn)行狀態(tài)。在某光伏電站中，采用了自適應(yīng)控制策略來調(diào)節(jié)光伏逆變器的輸出。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測光伏陣列的輸出功率、電網(wǎng)的電壓和頻率等參數(shù)，自適應(yīng)控制器根據(jù)自適應(yīng)算法自動調(diào)整逆變器的控制參數(shù)，如調(diào)制比、相位角等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用自適應(yīng)控制后，光伏電站的輸出功率更加穩(wěn)定，低頻振蕩得到了有效抑制，系統(tǒng)的效率和可靠性都得到了提高。自適應(yīng)控制還可以與其他控制方法相結(jié)合，如與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測能力為自適應(yīng)控制提供更準(zhǔn)確的系統(tǒng)狀態(tài)信息，進(jìn)一步提高控制效果。4.3多源協(xié)同控制方法多源協(xié)同控制方法作為一種創(chuàng)新的控制策略，在抑制大規(guī)模光伏并網(wǎng)引發(fā)的低頻振蕩方面展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。該方法通過將儲能裝置、靜止無功發(fā)生器（SVG）等與光伏電站進(jìn)行協(xié)同控制，充分發(fā)揮各設(shè)備的特性，實(shí)現(xiàn)對低頻振蕩的有效抑制。儲能裝置具有快速充放電的特性，能夠在短時(shí)間內(nèi)吸收或釋放大量的能量，這使其在平滑光伏功率波動方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢。當(dāng)光伏電站輸出功率因光照強(qiáng)度等因素發(fā)生快速變化時(shí)，儲能裝置可以迅速響應(yīng)。在光照強(qiáng)度突然減弱導(dǎo)致光伏功率下降時(shí)，儲能裝置立即釋放儲存的電能，補(bǔ)充電網(wǎng)的功率缺額，避免因功率波動引發(fā)的低頻振蕩。而當(dāng)光照強(qiáng)度增強(qiáng)，光伏功率過高時(shí)，儲能裝置則吸收多余的電能，防止功率過剩對電網(wǎng)造成沖擊。通過這種方式，儲能裝置能夠有效地平滑光伏功率波動，維持電網(wǎng)的功率平衡，從而抑制低頻振蕩的發(fā)生。在某實(shí)際光伏電站中，配置了一套容量為10MW/20MWh的儲能系統(tǒng)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測光伏電站的輸出功率和電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)檢測到光伏功率波動時(shí)，儲能系統(tǒng)迅速啟動，進(jìn)行充放電操作。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)配置儲能系統(tǒng)后，光伏電站輸出功率的波動幅度降低了40%-50%，低頻振蕩的頻率和幅度也明顯下降，電網(wǎng)的穩(wěn)定性得到了顯著提高。靜止無功發(fā)生器（SVG）則主要用于調(diào)節(jié)電網(wǎng)的無功功率，維持電壓穩(wěn)定。在大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，光伏電站的運(yùn)行會對電網(wǎng)的無功功率分布產(chǎn)生影響，導(dǎo)致電壓波動。SVG能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)的無功需求變化，通過發(fā)出或吸收無功功率，及時(shí)調(diào)整電網(wǎng)的無功功率平衡，穩(wěn)定電壓。當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí)，SVG迅速發(fā)出無功功率，提高電網(wǎng)電壓；當(dāng)電網(wǎng)電壓過高時(shí)，SVG吸收無功功率，降低電網(wǎng)電壓。通過這種方式，SVG有效地改善了電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性，減少了因電壓波動引發(fā)的低頻振蕩風(fēng)險(xiǎn)。在某地區(qū)的電網(wǎng)中，接入了多個(gè)大規(guī)模光伏電站，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓波動較大，低頻振蕩時(shí)有發(fā)生。為了解決這一問題，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝了SVG。安裝后，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)電壓和無功功率的變化，SVG根據(jù)電網(wǎng)的需求及時(shí)調(diào)整無功輸出。實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，安裝SVG后，該地區(qū)電網(wǎng)的電壓波動范圍明顯縮小，電壓穩(wěn)定性得到了顯著提升，低頻振蕩現(xiàn)象得到了有效抑制，電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性得到了提高。當(dāng)儲能裝置、SVG與光伏電站進(jìn)行協(xié)同控制時(shí)，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)對低頻振蕩的抑制效果。通過建立協(xié)調(diào)控制策略，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的信息共享和協(xié)同工作。在檢測到低頻振蕩發(fā)生時(shí)，儲能裝置根據(jù)振蕩的情況，快速調(diào)整充放電功率，以平抑功率波動；SVG則同時(shí)調(diào)節(jié)無功功率，穩(wěn)定電壓，為儲能裝置和光伏電站的穩(wěn)定運(yùn)行提供良好的電壓環(huán)境。光伏電站也可以根據(jù)儲能裝置和SVG的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整自身的輸出功率，實(shí)現(xiàn)多源之間的協(xié)同優(yōu)化。在某大型光伏并網(wǎng)項(xiàng)目中，采用了儲能裝置、SVG與光伏電站的協(xié)同控制策略。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)的運(yùn)行參數(shù)，利用先進(jìn)的控制算法，實(shí)現(xiàn)了儲能裝置、SVG和光伏電站之間的協(xié)同控制。實(shí)際運(yùn)行結(jié)果顯示，采用協(xié)同控制策略后，低頻振蕩的幅度降低了60%-70%，振蕩頻率也明顯降低，電網(wǎng)的穩(wěn)定性得到了極大的提升。該項(xiàng)目的成功實(shí)施，為多源協(xié)同控制方法在大規(guī)模光伏并網(wǎng)低頻振蕩抑制中的應(yīng)用提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。五、新型低頻振蕩控制策略設(shè)計(jì)5.1控制策略設(shè)計(jì)思路針對大規(guī)模光伏并網(wǎng)引發(fā)的低頻振蕩問題，傳統(tǒng)控制方法存在一定局限性，難以滿足日益復(fù)雜的電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行需求。因此，設(shè)計(jì)新型低頻振蕩控制策略具有重要意義。本策略設(shè)計(jì)思路主要基于對大規(guī)模光伏并網(wǎng)影響低頻振蕩的深入分析，綜合考慮系統(tǒng)的動態(tài)特性、光伏電站的運(yùn)行特點(diǎn)以及電網(wǎng)的實(shí)際需求，旨在實(shí)現(xiàn)對低頻振蕩的有效抑制，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。考慮到光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的非線性和時(shí)變特性，傳統(tǒng)的固定參數(shù)控制方法難以適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的變化。因此，新型控制策略引入自適應(yīng)控制理念，使控制器能夠根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)自動調(diào)整控制參數(shù)。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測光伏電站的輸出功率、電網(wǎng)電壓、頻率等關(guān)鍵參數(shù)，利用自適應(yīng)算法對控制器參數(shù)進(jìn)行動態(tài)優(yōu)化，以確保在不同光照強(qiáng)度、溫度以及電網(wǎng)負(fù)荷變化等情況下，都能保持良好的控制效果。在光照強(qiáng)度快速變化導(dǎo)致光伏功率大幅波動時(shí)，自適應(yīng)控制器能夠迅速調(diào)整控制參數(shù)，有效抑制功率振蕩，維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了充分利用多源協(xié)同控制的優(yōu)勢，新型控制策略將光伏電站與儲能裝置、靜止無功發(fā)生器（SVG）等設(shè)備進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。通過建立協(xié)調(diào)控制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)各設(shè)備之間的信息共享和協(xié)同工作。儲能裝置能夠在光伏功率波動時(shí)，快速充放電以平滑功率輸出；SVG則可根據(jù)電網(wǎng)無功需求，及時(shí)調(diào)節(jié)無功功率，穩(wěn)定電壓。在檢測到低頻振蕩發(fā)生時(shí)，儲能裝置迅速調(diào)整充放電功率，平抑功率波動；SVG同時(shí)調(diào)節(jié)無功功率，為儲能裝置和光伏電站的穩(wěn)定運(yùn)行提供良好的電壓環(huán)境。光伏電站也根據(jù)儲能裝置和SVG的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整自身輸出功率，實(shí)現(xiàn)多源之間的協(xié)同優(yōu)化，增強(qiáng)對低頻振蕩的抑制效果。智能算法在電力系統(tǒng)控制領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大的潛力，新型控制策略引入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊控制等智能算法。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)大的學(xué)習(xí)和預(yù)測能力，對低頻振蕩進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測。通過收集大量的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，包括光伏電站的運(yùn)行參數(shù)、電網(wǎng)狀態(tài)信息以及低頻振蕩的相關(guān)數(shù)據(jù)，訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，使其能夠?qū)W習(xí)到低頻振蕩的發(fā)生規(guī)律和影響因素。當(dāng)輸入實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠預(yù)測低頻振蕩的發(fā)生概率和振蕩特性，為控制決策提供提前預(yù)警。模糊控制則根據(jù)系統(tǒng)的模糊狀態(tài)信息，靈活制定控制策略。根據(jù)電網(wǎng)的電壓、頻率、功率等參數(shù)的變化情況，以及光伏電站和儲能裝置等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，采用模糊推理的方式確定控制量。當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓波動較大且頻率偏離額定值時(shí)，模糊控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的模糊規(guī)則，判斷需要增大逆變器的輸出功率以穩(wěn)定電網(wǎng)電壓和頻率，并通過調(diào)整逆變器的控制信號來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。模糊控制具有響應(yīng)速度快、魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠在系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)迅速做出調(diào)整，有效抑制低頻振蕩。新型控制策略還注重與電力系統(tǒng)其他控制環(huán)節(jié)的協(xié)同配合。與電網(wǎng)的自動發(fā)電控制（AGC）、自動電壓控制（AVC）等系統(tǒng)進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的全局優(yōu)化控制。在低頻振蕩發(fā)生時(shí)，新型控制策略與AGC系統(tǒng)協(xié)同工作，根據(jù)系統(tǒng)頻率變化，合理調(diào)整光伏電站和其他發(fā)電設(shè)備的出力，維持系統(tǒng)頻率穩(wěn)定；與AVC系統(tǒng)配合，通過調(diào)節(jié)SVG等設(shè)備的無功輸出，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，共同保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。5.2具體控制策略實(shí)現(xiàn)5.2.1控制器設(shè)計(jì)新型控制策略的核心在于設(shè)計(jì)一款高性能的控制器，以實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩的有效抑制。本控制器采用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊推理系統(tǒng)（ANFIS），它融合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力和模糊邏輯的語言表達(dá)與推理能力，能夠根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)靈活調(diào)整控制策略。ANFIS控制器的結(jié)構(gòu)主要包括輸入層、模糊化層、規(guī)則層、去模糊化層和輸出層。輸入層負(fù)責(zé)接收系統(tǒng)的狀態(tài)變量，如光伏電站的輸出功率、電網(wǎng)電壓、頻率以及儲能裝置的荷電狀態(tài)等信息。這些輸入變量經(jīng)過歸一化處理后，進(jìn)入模糊化層。在模糊化層，通過定義合適的隸屬度函數(shù)，將精確的輸入值轉(zhuǎn)化為模糊語言變量，如“高”“中”“低”等，以便后續(xù)進(jìn)行模糊推理。常用的隸屬度函數(shù)有三角形、梯形、高斯型等，根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和實(shí)際需求，本設(shè)計(jì)選用高斯型隸屬度函數(shù)，其具有良好的平滑性和連續(xù)性，能夠更準(zhǔn)確地描述系統(tǒng)狀態(tài)的模糊性。規(guī)則層是ANFIS控制器的關(guān)鍵部分，它包含了一系列基于專家經(jīng)驗(yàn)和系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)建立的模糊規(guī)則。這些規(guī)則以“if-then”的形式表達(dá)，例如“if光伏功率高and電網(wǎng)頻率低，then增大儲能裝置的放電功率”。通過對大量歷史數(shù)據(jù)的分析和專家的知識總結(jié)，構(gòu)建了一個(gè)全面且合理的模糊規(guī)則庫。在實(shí)際運(yùn)行中，根據(jù)輸入變量的模糊化結(jié)果，激活相應(yīng)的模糊規(guī)則，進(jìn)行模糊推理運(yùn)算。去模糊化層則將模糊推理得到的結(jié)果轉(zhuǎn)化為精確的控制量。常用的去模糊化方法有重心法、最大隸屬度法等，本設(shè)計(jì)采用重心法，它能夠綜合考慮所有模糊輸出的貢獻(xiàn)，得到較為準(zhǔn)確的控制量。通過計(jì)算模糊輸出的重心位置，確定最終的控制信號，如逆變器的控制參數(shù)、儲能裝置的充放電功率等。輸出層將去模糊化后的控制量輸出到相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制。在光伏并網(wǎng)系統(tǒng)中，控制量主要用于調(diào)節(jié)逆變器的工作狀態(tài)，以優(yōu)化光伏電站的輸出功率；控制儲能裝置的充放電過程，平滑功率波動；以及調(diào)整靜止無功發(fā)生器（SVG）的無功輸出，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓。通過ANFIS控制器的協(xié)同控制，使光伏電站、儲能裝置和SVG能夠相互配合，共同抑制低頻振蕩。5.2.2參數(shù)優(yōu)化為了使ANFIS控制器能夠發(fā)揮最佳性能，需要對其參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。參數(shù)優(yōu)化的目標(biāo)是找到一組最優(yōu)的隸屬度函數(shù)參數(shù)和模糊規(guī)則權(quán)重，使得控制器在不同工況下都能實(shí)現(xiàn)對低頻振蕩的有效抑制，同時(shí)提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。采用粒子群優(yōu)化算法（PSO）對ANFIS控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。PSO是一種基于群體智能的優(yōu)化算法，它模擬鳥群或魚群的覓食行為，通過粒子在解空間中的不斷搜索和更新，尋找最優(yōu)解。在PSO算法中，每個(gè)粒子代表一組ANFIS控制器的參數(shù)，粒子的位置表示參數(shù)的值，粒子的速度決定了參數(shù)的更新方向和步長。優(yōu)化過程中，首先初始化一群粒子，每個(gè)粒子的位置和速度都在一定范圍內(nèi)隨機(jī)生成。然后，根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)計(jì)算每個(gè)粒子的適應(yīng)度值。適應(yīng)度函數(shù)的設(shè)計(jì)綜合考慮了系統(tǒng)的多個(gè)性能指標(biāo)，如低頻振蕩的抑制效果、系統(tǒng)的穩(wěn)定性裕度、功率波動的平滑程度等。以低頻振蕩的抑制效果為例，通過監(jiān)測系統(tǒng)在受到擾動后的振蕩幅度和頻率，計(jì)算振蕩能量的衰減率，將其作為適應(yīng)度函數(shù)的一部分。振蕩能量衰減率越大，說明控制器對低頻振蕩的抑制效果越好，適應(yīng)度值越高。根據(jù)粒子的適應(yīng)度值，更新粒子的速度和位置。在更新過程中，每個(gè)粒子會參考自身歷史最優(yōu)位置和群體歷史最優(yōu)位置，調(diào)整自己的搜索方向。通過不斷迭代，粒子逐漸向最優(yōu)解靠近，當(dāng)滿足預(yù)設(shè)的終止條件時(shí)，如迭代次數(shù)達(dá)到上限或適應(yīng)度值收斂，算法停止，此時(shí)得到的群體歷史最優(yōu)位置即為ANFIS控制器的最優(yōu)參數(shù)。在某實(shí)際光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)中，采用PSO算法對ANFIS控制器的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過多次迭代優(yōu)化后，控制器對低頻振蕩的抑制效果得到了顯著提升。在相同的擾動條件下，優(yōu)化前系統(tǒng)的低頻振蕩幅度為±5%，振蕩頻率為0.8Hz；優(yōu)化后，振蕩幅度降低至±2%，振蕩頻率降低至0.3Hz，系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到了極大的提高。通過參數(shù)優(yōu)化，ANFIS控制器能夠更好地適應(yīng)系統(tǒng)的動態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)對低頻振蕩的高效抑制。5.3仿真驗(yàn)證為了全面評估新型低頻振蕩控制策略的有效性，采用MATLAB/Simulink仿真軟件搭建了大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模型。該模型詳細(xì)考慮了光伏陣列、逆變器、儲能裝置、靜止無功發(fā)生器（SVG）以及電網(wǎng)等關(guān)鍵部分。光伏陣列模型依據(jù)實(shí)際光伏電池的特性參數(shù)構(gòu)建，能夠準(zhǔn)確模擬不同光照強(qiáng)度和溫度條件下的輸出特性。通過設(shè)置光照強(qiáng)度和溫度的變化曲線，模擬實(shí)際運(yùn)行中的環(huán)境變化，以檢驗(yàn)控制策略在不同工況下的性能。逆變器模型采用雙閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，包括電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)，同時(shí)考慮了最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制功能，以確保光伏陣列始終工作在最大功率點(diǎn)附近，提高發(fā)電效率。儲能裝置模型采用鋰電池模型，能夠精確模擬其充放電特性和荷電狀態(tài)變化。根據(jù)實(shí)際儲能系統(tǒng)的參數(shù)，設(shè)置儲能裝置的容量、充放電效率等關(guān)鍵參數(shù)，以真實(shí)反映其在系統(tǒng)中的作用。SVG模型則基于瞬時(shí)無功功率理論構(gòu)建，能夠快速響應(yīng)電網(wǎng)的無功需求變化，調(diào)節(jié)無功功率輸出，穩(wěn)定電壓。電網(wǎng)模型根據(jù)某實(shí)際電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行搭建，包括輸電線路、變壓器、負(fù)荷等部分，準(zhǔn)確反映電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行特性。在仿真過程中，設(shè)置了多種不同的工況，以全面測試新型控制策略的性能。考慮不同光照強(qiáng)度變化下的低頻振蕩抑制效果，模擬了晴天、多云、陰天等不同天氣條件下光照強(qiáng)度的快速變化，以及由此引發(fā)的光伏功率波動和低頻振蕩。在一種工況下，設(shè)置光照強(qiáng)度在500-1000W/m2之間快速變化，模擬多云天氣時(shí)光照的不穩(wěn)定情況。在該工況下，分別對比了未采用控制策略、采用傳統(tǒng)PID控制策略以及采用新型控制策略時(shí)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。通過監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)，如光伏電站輸出功率、電網(wǎng)電壓、電流以及低頻振蕩的頻率和幅度等，對不同控制策略的效果進(jìn)行評估。仿真結(jié)果表明，在未采用控制策略時(shí)，系統(tǒng)在光照強(qiáng)度變化的影響下，光伏電站輸出功率波動劇烈，低頻振蕩明顯，振蕩幅度達(dá)到±10%，振蕩頻率約為0.8Hz。這導(dǎo)致電網(wǎng)電壓和電流也出現(xiàn)較大波動，嚴(yán)重影響了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。采用傳統(tǒng)PID控制策略后，系統(tǒng)的低頻振蕩得到了一定程度的抑制，振蕩幅度降低至±6%，振蕩頻率也有所下降，約為0.6Hz。但由于PID控制對系統(tǒng)參數(shù)變化的適應(yīng)性較差，在光照強(qiáng)度快速變化時(shí)，控制效果仍不理想，無法有效抑制低頻振蕩。而采用新型控制策略后，系統(tǒng)的性能得到了顯著提升。光伏電站輸出功率波動明顯減小，低頻振蕩得到了有效抑制，振蕩幅度降低至±2%以內(nèi)，振蕩頻率降至0.3Hz以下。電網(wǎng)電壓和電流的波動也得到了很好的控制，系統(tǒng)能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行。在另一種工況下，模擬了電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)的情況，如輸電線路短路。在故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)受到強(qiáng)烈擾動，出現(xiàn)了嚴(yán)重的低頻振蕩。未采用控制策略時(shí)，系統(tǒng)幾乎失去穩(wěn)定，無法正常運(yùn)行。采用傳統(tǒng)PID控制策略，雖然能夠在一定程度上緩解振蕩，但仍無法使系統(tǒng)迅速恢復(fù)穩(wěn)定。而采用新型控制策略后，系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)故障擾動，通過儲能裝置和SVG的協(xié)同作用，迅速調(diào)整功率和無功輸出，有效抑制了低頻振蕩，使系統(tǒng)在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行。通過多種工況下的仿真驗(yàn)證，充分證明了新型低頻振蕩控制策略在抑制大規(guī)模光伏并網(wǎng)系統(tǒng)低頻振蕩方面具有顯著的優(yōu)勢，能夠有效提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，為實(shí)際工程應(yīng)用提供了有力的技術(shù)支持。六、結(jié)論與展望6.1研究成果總結(jié)本文圍繞大規(guī)模光伏并網(wǎng)對低頻振蕩的影響及控制方法展開了深入研究，取得了一系列具有重要理論和實(shí)踐價(jià)值的成果。在大規(guī)模光伏并網(wǎng)對低頻振蕩的影響分析方面，全面剖析了其影響原理、因素，并通過實(shí)際案例進(jìn)行了驗(yàn)證。從影響原理來看，大規(guī)模光伏并網(wǎng)主要通過改變系統(tǒng)阻尼特性、電網(wǎng)阻抗以及逆變器控制策略等方面對低頻振蕩產(chǎn)生影響。系統(tǒng)阻尼特性會因光伏并網(wǎng)改變系統(tǒng)潮流而受到影響，當(dāng)光伏功率波動導(dǎo)致系統(tǒng)潮流變化時(shí)，可能會使同步發(fā)電機(jī)的阻尼繞組、調(diào)速器等提供的阻尼發(fā)生改變，進(jìn)而影響系統(tǒng)抑制振蕩的能力。電網(wǎng)阻抗在弱電網(wǎng)條件下與光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的相互作用會更加復(fù)雜，其非線性特性和與光伏系統(tǒng)阻抗的諧振特性都可能引發(fā)低頻振蕩。逆變器控制策略中的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）控制、電流控制和電壓控制等，在不同工況下對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響也各不