计及光伏渗透率的光伏发电系统并网模型稳定性分析.pdfVIP

第46卷第9期太阳能学报Vol.46，No.9

2025年9月ACTAENERGIAESOLARISSINICASep.，2025

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2024-0875文章编号：0254-0096（2025）09-0571-13

计及光伏渗透率的光伏发电系统

并网模型稳定性分析

121213

沈赋，李施伟，单节杉，韩劲苗，付玉，翟苏巍

（1.昆明理工大学电力工程学院，昆明650500；2.中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，昆明650051；

3.云南电网有限责任公司电力科学研究院，昆明650217）

摘要：针对光伏渗透率对光伏发电系统并网稳定性影响的问题，鉴于太阳能发电的波动特性以及电网对调节能力的需求，

提出一种计及光伏渗透率的光伏发电系统并网模型稳定性分析方法。首先，基于光伏发电并网动态模型，建立光伏发电系统

状态空间数学模型；然后，采用分数阶微分方程对光伏发电系统的状态空间数学模型进行优化，利用阶跃响应的方法验证状态

空间模型的有效性；最后，分别基于IEEE14节点和IEEE33节点系统搭建光伏发电并网模型，采用李雅普诺夫稳定性判据分

析得出系统稳定时的光伏渗透率阈值。

关键词：光伏发电；状态空间模型；李雅普诺夫函数；不同渗透率；渗透率阈值；分数阶微分方程

中图分类号：TM615文献标志码：A

（maximumpowerpointtracking，MPPT）算法使得光伏阵列具

0引言

有最大光电转换效率；文献［11］为提高光伏逆变器在故障

在各类清洁能源发电系统中，光伏发电系统的发展趋势恢复阶段的无功回撤速度，建立了锁相环相位补偿的改进

［1］

最具代表性，其高比例接入电网后会使传统电网向有源、控制策略，通过基于RT-Lab半实物仿真平台验证了对所建

主动转变，对电力系统的规划、运行、控制、稳定性分析等产立策略的适用性和有效性。

生影响。由于太阳能自身具有较强的随机性和波动性，光光伏发电系统传递函数模型的稳定性分析一般采用奈

伏发电时受环境因素影响较大，使得光伏发电系统所发电奎斯特稳定判据、劳斯稳定判据等经典方法。文献［12］基于

能具有很强的不确定性，当光伏发电渗透率提升时，会对电扰动观察法MPPT控制推算了系统的传递函数模型，增加了

［2-7］

网稳定运行造成影响。由于不同光伏渗透率的电力系统系统的稳定性和响应速率，并采用伯德图观察验证了系统模

在暂态、运行和规划多个时间尺度均面临不同的挑战，研究型的稳定性；文献［13］建立了具有并网发电和无功补偿鲁棒

光伏以中高压配电网电源侧局部集中并网为主的光伏发电性控制的光伏发电系统模型，在此基础上推导了系统的闭环

系统，构建合理的光伏发电系统模型，分析光伏发电并网系传递函数模型，并将系统的功率解耦到系统电流上，采用仿

统稳定性，找到使系统保持稳定的光伏发电系统渗透率阈真模拟的方法观察了系统电流的畸变结果，验证了所建立系

值具有重要意义。建立光伏发电系统模型时大多采用混合统的稳定性；文献［14］通过对弱电网下并网