分布式光伏系统稳定性研究：戴维南-诺顿模型在配电网仿真的应用

本文主要探讨了基于戴维南-诺顿等效的含分布式光伏发电系统的配电网仿真分析。在能源转型的大背景下，分布式光伏发电系统由于其环保和可持续的优势，已经成为电力系统的重要组成部分，尤其是在中国，分布式光伏装机容量的快速增长表明了其在城市能源供应中的关键角色。然而，随着分布式发电系统的接入，配电网的稳定性问题日益突出，其中电压暂降是常见的挑战，会对电力系统和用户设备产生严重影响。 本文首先介绍了分布式光伏发电系统（DG）在电力系统中的地位，特别是屋顶光伏系统的广泛应用。为了克服详细模型在仿真中的计算复杂性和内存消耗问题，文章关注了对DG的简化处理方法——戴维南-诺顿等效模型。这种模型通过整合光伏系统的动态行为和控制策略，将其转化为一个简洁的、易于仿真处理的形式。戴维南-诺顿等效模型的优势在于它能够保持对系统输出特性（如P-V曲线和工作电压）的准确描述，同时减少了计算复杂性。 文章指出，对于含有分布式发电系统的配电网，既有详细模型（精确反映电力电子设备开关器件的控制特性），也有平均值模型（简化了接口设备的内部细节，便于快速仿真）。尽管平均值模型在一定程度上牺牲了输出精度，但在一定程度的仿真步长下，其与详细模型的暂态过程一致性得到了验证。然而，现有的研究往往侧重于分布式发电单元，如光伏、风能和柴油发电机，而忽略了负荷特性对整体稳定性的影响。 文献提到，文献[6,11-12]针对配电网或微电网的平均值模型研究中，虽然暂态输出特性良好，但缺乏对综合负荷（如包含旋转电机和恒阻抗负荷）的考虑。这种局限性使得对于整个配电系统的稳定性评估不够全面。因此，作者在本文中提出了一个改进的方法，即考虑非线性负荷的控制策略，并将旋转电机和恒阻抗负荷纳入分布式发电系统和配电网的等效建模中，以期提高配电网仿真的准确性和稳定性分析的完整性。 通过MATLAB/Simulink仿真平台，作者对比了改进的等效模型与详细模型的结果，验证了两者在特定条件下输出的一致性，这为更深入的配电网稳定性研究提供了有效的工具。本文的研究对于理解和优化含有分布式光伏发电系统的配电网运行，提升电力系统的稳定性具有重要意义。