20xx年辽宁省科学技术计划项目可行性研究报告提纲

辽宁省科技攻关层次计划（JH2）

项目可行性研究报告编制提纲

20xx年4月

一、 项目提出的目的及意义；

二、 与项目相关的国内外发展概况及市场需求分析；

三、 主要攻关内容及技术路线（技术可行性分析）；

四、 现有工作基础和条件；

五、 申请人基础条件（包括主要研究成果）；

六、 进度安排和实施方案（包括运行机制）；

七、 预期成果和考核目标；

八、 推广及应用前景；

九、 经费概算及来源；

十、 合作单位基本情况；

十一、申报资料附件清单；

十二、申请单位主管部门或市科技局意见。

辽宁省科技产业化层次计划（JH3）

项目可行性研究报告编制提纲

20xx年4月

一、概述

项目提出的背景，技术开发状况，产品的主要用途、性能、投资的必要性和社会经济效益，项目单位实施该项目的优势。

二、技术可行性分析

关键技术的开发和效果论述；产品技术特点、创新性和自有知识产权情况；产品技术性能水平与国内外同类先进产品的比较；项目单位及技术依托单位或合作单位的研究开发实力。

三、项目成熟程度

项目研究开发阶段、生产条件和资金筹措情况；科技成果鉴定文件或产品性能检测报告、产品鉴定证书；产品质量稳定性和成品率情况等；对于引进技术项目，需提供消化、吸收、创新和有关知识产权的文件。

四、市场需求情况

产品国内市场状况及发展前景，在国内市场的竞争能力，项目目前和项目达产时的市场占有率。

产品国际市场状况及发展前景，在国际市场的竞争力，产品替代进口或出口的可能性。

五、投资估算及资金筹措

项目投资估算、资金筹措方案、投资使用计划。

六、经济和社会效益分析

产品生产成本估算、销售收入估算；财务分析，以动态分析为主提供财务内部收益率、贷款偿还期、投资回收期、投资利润率、财务净现值等指标；不确定性分析；主要进行盈亏平衡分析和敏感性分析，对项目的抗风险能力做出判断；财务分析结论；经济效益和社会效益分析。

七、项目实施进度计划

八、其它

项目实施所需的基础设施及原材料（包括燃料）的来源、供应渠道等情况；环境保护措施；劳动保护和安全；必要的证明材料；特殊行业许可证（如食品、医药、农药、化肥产品生产许可证及批文）；通信产品入网许可证；公共安全、压力容器、电力设备等产品生产许可证等；可提供项目立项证明、高新技术企业证书、产品质量认证、环保证明；产品订货意向、合同等补充材料。

九、审报资料附件清单

十、申请单位主管部门或市科技局意见

辽宁省科技环境与研究开发能力建设层次计划（JH4）

项目可行性研究报告编制提纲

20xx年4月

一、概述；

二、项目主要内容及技术可行性分析；

三、现有工作基础和条件；

四、申请人基础条件（包括主要研究成果）；

五、合作单位基本情况；

六、进度安排和实施方案（包括运行机制）；

七、预期成果和考核目标；

八、经济和社会效益分析；

九、经费概算及来源；

十、其他（申报资料附件清单等）；

十一、申请单位主管部门或市科技局意见。

辽宁省软科学计划（JH4/01）项目

可行性研究报告编制提纲

20xx年4月

一、立项背景和依据（研究目的等）；

二、国内外现状分析与评价；

三、研究方向（拟解决的关键问题、子课题的设置及本项目的创新之处）；

四、研究方法与设计；

五、年度研究计划及预期进展；

六、预期的研究成果及形式；

七、研究基础（与本项目有关的研究工作积累和已取得的成就，近期发表的主要论著，获得学术奖励情况以及正在承担的有关研究项目等）；

八、经费概算及来源；

九、申请单位主管部门或市科技局意见。

第二篇：5、辽宁省科技攻关层次计划(JH2)项目可行性研究报告编制提纲

辽宁省科技攻关层次计划（JH2）

大型并网光伏电站关键技术研究与设备研制项目可行

性研究报告

一、 项目提出的目的及意义

大容量的光伏并网发电已成为光伏发电的主要发展方向之一。随着光伏电站的规模越来越大，由几十至上百MW级，对于小容量光伏系统可以忽略的很多问题必需给予考虑。由于光伏发电的固有特性及接纳方式的不同，大型光伏电站并网将对电网规划、电能质量、安全稳定运行等方面产生很大影响，因此，必须对大容量的光伏并网提出更高的要求。

首先，光伏电站满足并网运行条件。光伏电池将太阳能转化为直流电能输出，然后通过DC-AC环节将直流电逆变成与电网电压同幅同频的交流电。如果并网逆变器的输出直接采用电压控制，而逆变器输出电压值不易精确控制，可能导致环流问题。本课题拟采用实时的电流跟踪控制策略进行并网逆变控制，同时考虑电网频率波动问题，并采用锁相环控制技术使光伏并网系统输出电流对电网电压进行频率与相位跟踪。

其次，大型光伏电站应该具备一定的电源特性，能够参与电能质量的调节。电能质量问题目前成为研究与关注的焦点，由电力电子器件构成的逆变器既是电能质量的干扰源，同时也可以依靠先进的PWM技术与先进的控制理论来实现对电网的电能质量进行综合补偿。本课题拟采用瞬时无功理论检测补偿电流与补偿电压，同时，针对检测与计算的时延问题拟采用预测控制理论实现电能质量的综合补偿。

再次，大型光伏电站在电网异常情况下具有一定的响应能力，具备低电压穿越能力。当出现电网故障时，现有的保护原则是将光伏发电站立即从电网中脱网以确保光伏发电系统的安全。随着光伏发电规模的不断扩大，光伏电站与电网间的相互影响已日趋严重，一旦电网发生故障迫使大型光伏电站因自身保护而脱网的话，将严重影响电力系统的运行稳定性。本课题拟采用基于电流限制的低电压穿越控制策略，一方面保护自身的光伏系统，一方面给电网的恢复提供最大限度的支撑。

再次，支持电网调峰调频的有功控制能力。目前负荷曲线出现了新的特点，不仅峰谷差日益扩大，而且负荷高位陡升和低位陡降的速率增大。电网调峰调频 1

策略不仅要解决峰谷差，而且解决调峰响应能力问题。为了支持电网调峰调频的调度策略，本课题拟采用先进有功/无功的解耦控制，实现无功与有功功率的快速调节。

再次，大型光伏电站应具备抑制电网的低频振荡能力。由于电网的互联，由于系统的调节措施作用，产生附加的负阻尼，抵消原系统的正阻尼，导致扰动后振荡不衰减或增幅振荡。本课题拟研究大型光伏电站弱阻尼的振荡模式，并采取有效措施增强这下模式的阻尼，达到抑制低频振荡的目的。

再次，大型光伏电站应具备数据采集与监测系统。本课题拟建立一套数据采集与监测系统，实现对直流侧和交流侧的电参数进行采集存储，完成对太阳电池组件的温度、太阳辐射强度、环境温度、风速等数据的采集、变送、存储，得到当地太阳能资源分布和光伏系统运行状态数据，从而不断改进和调整光伏系统运行状态，达到最佳和最充分地利用当地太阳能资源的目的，可为光伏系统的进一步优化设计及电网的调度与决策提供可靠数据。

再次，其它方面大型光伏电站应该实现最大功率点跟踪、群控及光伏功率预测。本课题拟采用智能控制算法实现快速、准确与稳定跟踪最大功率点，采用基于逆变器效率优化的方法实现逆变器群控，并在光伏等效模型基础上研发光伏功率预测。

最后，编制《大型光伏电站接入输电网设计技术规范（草案）》成为当务之急。目前，我国多数光伏电站尚处于示范运行的试验阶段，尚无统一的设计规范和接入标准。标准的欠缺对光伏发电在国内的推广应用造成很大难题，不利于光伏逆变器厂商设计开发与电网要求相适应的并网逆变器产品；不利于光伏电站进行规范化的光伏系统设计和设备选型；不利于电网进行技术升级提升接纳光伏发电的能力；不利于光伏电站与电网的协调控制和安全稳定运行。本课题将根据研究成果以及借鉴国内外标准编制《大型光伏电站接入输电网设计技术规范（草案）》。

本课题的研究工作预期目标：（1）大型光伏电站并网与脱网时实现零冲击；

（2）光伏电站的电能质量达到国家标准；（3）当电网电压跌至20%额定电压条件下，光伏电站具备低压穿越能力、持续并网时间超过1秒；（4）通过光伏电站的控制策略抑制电网的低频振荡；（5）实现太阳能最大功率点跟踪与光伏功率预测，同时具备功率调节能力；（6）根据研究成果编制《大型光伏电站接入输电网设计技术规范（草案）》。

二、 与项目相关的国内外发展概况及市场需求分析

对光伏发电系统进行系统研究，构建仿真平台是其中关键的一步。常用的建 2

模方法有基于物理机制和基于外部特征两种方法。基于物理机制的光伏阵列模型可以实现与实际参数严格对应但其模型较复杂，文献[1-2]都从理机制出发，建立了太阳电池组件的仿真模型，但对仿真中使用的串联得到的并没有做说明。基于外特性的模型则可以根据光伏阵列的开路电压、短路电流和最大功率点电压和电流直接得到，便于与具体系统对应，缺点是仿真精度稍低，且不便于体现温度和光强，有一定的局限性。寻找一种简单有效的方法对光伏电站进行非线性建模研究仍然是未来发展的热点。

根据光伏并网发电系统中并网逆变器是控制输出电压还是输出电流的不同，其控制方

式可分为电压控制模式(Voltage一Controlled Mode)和电流控制模式(Current一Controlled Mode)[3-4]。电流控制模式中，输出电流是受控量，它的质量受到电网电压的影响较少，这是因为对电网来说，并网逆变器呈现出高阻抗特性。因此，采用这种模式，可以减小电网电压的扰动对输出电流的影响，从而改善了输出电源的质量。具有控制简单，响应速度快，正弦性好，功率因素高等优点。但电流控制模式中，逆变器的输出被控制为电流源的特性，不能直接提供给普通用户，而只能在并网方式下工作。当电网发生故障或者出现孤岛效应时，系统无法以独立发电模式直接供给用户使用，只能选择停机，降低了光伏发电系统的投资效蔽。在电压型控制模式中，逆变器输出的是标准正弦脉宽调制信号，因此，并网电流和输出电源的质量完全取决于电网电压，只有当电网电压质量很高时，才能得到高质量的并网电流和输出电源。目前，广泛研究应用的还是电流控制模式，在并网控制策略方面，现有的控制方法有Pl控制、空间矢量控制、无差拍控制、重复控制、比例谐振控制、滑膜控制、神经网络控制、模糊控制等。为了达到更完善的控制效果，将各种智能控制方法结合起来，形成新的控制方案，来改善系统的动态和静态性能，实现高品质波形输出成为新的热点。

在无功控制研究方面，文献[7]揭示了光伏电源与电网之间的有功和无功传递关系，文献[8]在电网矢量电压同步旋转坐标系下通过d-q轴电流分别控制实现了光伏并网系统输送到电网的有功和无功的解耦控制，文献[9]则基于瞬时无功理论事事检测并网的无功和有功电流，并通过指令实现补偿的功能。

光伏并网逆变器容易产生谐波，三相电流不平衡，输出功率不确定性易电网电压波动、闪变[5-6]。同时新一代的智能电网要求大型光伏电站能够提供无功补偿，电压跌落时的低电压穿越技术。因此，将最大功率点跟踪（MPPT）技术和有源滤波、无功补偿的控制相结合，构成并网发电、无功补偿和有源滤波的一体化电能质量控制系统，这样不仅可以有效地进行光伏发电、提高供电质量和减少功率损耗，而且可以节省相应设备的投资。目前常用的最大功率点跟踪技术有干扰观测 3

法，电导增量法，恒定电压法，以及模糊控制算法等，每种方法各有自己的特点，并且都不断有算法的改进以实现更好的动态和稳态性能。

光伏电站的低电压穿越技术，目前研究较少，关于同为可再生能源、间歇式作用的风电站的低电压穿越技术研究较多[10-11]，由于光伏并网逆变电路及控制电路的钳制作用，短路电流相比额定电流增加不大，相对风电电站容易控制，但是当电网扰动时，不能提供瞬间的电压支撑，因此无功补偿对光伏电站的低电压穿越的研究成为未来的趋势。

目前，并网光伏发电系统不具备调峰和调频能力，对电网早峰负荷和晚峰负荷造成较大冲击，支持电网调峰调频的有功控制技术研究成为未来的趋势。有功调节技术必需使用储能实现对电网的有功支持。一方面，无论是超导储能、飞轮储能还是蓄水储能，都价格昂贵且难以做到大容量；另一方面，储能的投入需要一定的时间无法做到实时补偿，因此储能的作用受到很大限制。因此，提出改进的迟滞控制策略用于减少储能装置变换频率和优化电流控制。

随着我国电网大区互联规模的不断推进，低频振荡问题越来越成为限制电网安全稳定运行主要因素。[12-14]对于低频振荡的抑制，分为一次系统抑制策略和二次系统抑制策略。一次系统抑制策略可有效增加系统总阻尼，但是由于需要改变一次系统构架，因此投资往往较大，此类策略宜在电网规划的时候多采用；二次系统抑制策略虽然不能增加系统的总阻尼，但此类方法通过优化原系统的极点配置，有效协调了系统中各个模式的阻尼，且投资相对较少。目前广泛研究的二次系统抑制策略有电力系统稳定器（PSS）、柔性交流输电系统的附加阻尼控制（FACTS）、HVDC 直流调制的附加阻尼控制、最优励磁控制策略。考虑到光伏电站的特点，目前，越来越多的FACTS（flexible AC transmission systems）装置在电力系统中得到了普遍安装，在现代大型互联电网中，如何对众多的FACTS元件进行协调控制，以使整体阻尼达到最优，将是未来的一个研究热点。

光伏并网发电系统中通过对光伏电池最大功率点的搜索和跟踪，实现并网电流的最大化，从而保证并网功率最大。光伏并网发电系统常用的最大功率点跟踪方法有：l) 定电压法，该方法简单方便，但仅适合于光照和温度变化很小的场合；

2) 扰动观察法，通过主动施加小的电压扰动，依靠观察输出功率的大小来达到最大功率点，该方法的优点也是实现简单，然而输出功率始终在最大功率点附近波动，导致传输功率的损失；3) 电导增量法，根据功率与压之间导数的正负来判断当前输出功率在最大功率点的左还是右，来实现最大功率点跟踪。但是，该方法难以选择合适步长，误差范围比较难确定；4) 开路电压系数比例法，利用最大功率点电压与开路电压之间的比例关系，实现准最大功率点跟踪。该方法的缺陷是优化比例系数较困难，并且有一定的能量损失;5)短路电流的系数比例法，利用最 4

大功率点电流与短路电流之间的比例关系，实现准最大功率点跟踪，该方法的问题和开路电压比例系数法相同;6)模糊控制法，该方法不需要精确的数学模型，响应快速，而且受外界环境变化影响很小。但通常的模糊控制方法，由于采用固定的输入量和输出量的模糊基准值，以及模糊推理规则可能因人而异，因此稳态时可能存在不同程度的功率波动;7)神经网络预测法针对某一块电池板可行，如果换成另外一块物理特性不同的电池板甚至是原来电池板，但因老化等原因，该方法就不再适用了。这些方法中，定电压法、开路电压和短路电流系数比例法需要对光伏电池板进行数据测试。扰动观察法、电导增量法需要实时采样数据进行分析。模糊控制法和神经网络预测法需要大量的运算。以上各种方法均有优缺点，需要根据具体情况综合考虑。

光伏并网发电系统主要由光伏阵列和多逆变器两个“组群”构成，根据光伏并网发电系统的特点和需求，对这两个“组群”进行分析研究，以使这两个“组群”之间能够高效协同工作并产生优质电能。群控技术可以分时段完成多组逆变器的并联投切任务，节省群控器软硬件资源，极大提高群控器对逆变器的控制能力。

光伏功率预测从预测方法上可以分为统计方法和物理方法2类。从预测方式上可分为直接预测和间接预测2类。从时间尺度上可以分为超短期功率预测和短期功率预测。超短期功率预测的时间尺度为30分钟~6小时,短期功率预测的时间尺度一般为1~2天。目前,超短期功率预测的主要原则是根据地球同步卫星拍摄的卫星云图推测云层运动情况,对未来几小时内的云层指数进行预测,然后通过云层指数与地面辐照强度的线性关系得到地面辐照强度的预测值,再通过效率模型得到光伏电站输出功率的预测值。短期功率预测一般需要根据中尺度数值天气预报获得未来1~2 天内的气象要素预报值,然后根据历史数据和气象要素信息得到地面辐照强度的预测值,进而获得光伏电站输出功率的预测值。目前国内在该方面的研究较少,文献[15]根据历史功率数据和简单日模型估计,每1小时建立1套神经网络模型预测光伏电站的输出功率;文献[16]根据历史功率数据和简单日模型估计,每1小时建立1套SVM模型预测光伏电站的输出功率。以上方法没有全面考虑有效的气象因素对光伏电站出力的影响,预测结果在多种气象条件下的适应性还有待检验。此外,电网调度部门要求功率预测的时间分辨率为15 分钟,显然以上1 小时的预测结果并不能满足电网调度的实际要求。

国外在90年代前后对监测系统研究比较多，也基本上形成了比较成熟的思路。国外研究现状的几点典型特征是:在系统控制方面研究比较多，而对系统维护和管理相对较少;对并网型研究较多，而对独立运行研究相对较少。并且，每次研究都是针对解决某一类特殊的问题而进行的部分系统数据量采集和分析。国内也已经开 5

展了光伏电站数据采集及监测技术的研究工作。国内做过光伏电站监测系统工作的单位有中科院电工研究所、合肥工业大学能源研究所和北京计科公司等。

并网型光伏电站由于省去了蓄电池作为储能环节，运用最大功率点跟踪提高系统效率，并能够充分利用太阳能的时间分布特性起到削峰的作用，具有广泛的发展前景。目前，我国多数光伏电站尚处于示范运行的试验阶段，尚无统一的设计规范和接入标准。标准的欠缺对光伏发电在国内的推广应用造成很大难题

[17]，不利于光伏逆变器厂商设计开发与电网要求相适应的并网逆变器产品；不利于光伏电站进行规范化的光伏系统设计和设备选型；不利于电网进行技术升级提升接纳光伏发电的能力；不利于光伏电站与电网的协调控制和安全稳定运行。因此，充分借鉴已有的国际国内标准编制《大型光伏电站接入输电网设计技术规范（草案）》成为当务之急。

大型光伏电站建模正处于研究阶段，并无专利；并网运行控制策略，电能质量调节技术，太阳能电池最大功率点跟踪方法国内外均有相关报道，但具体实现方案和控制方法可以多样化，不涉及专利授权；面向光伏电站的低电压穿越技术目前尚无成型技术产品，调峰和调频有功控制和抑制低频振荡技术均处于研究阶段，未见专利申请。光伏功率预测，光伏功率预测，数据采集与监测系统拥有自主知识产权；《大型光伏电站接入输电网设计技术规范》并未编制。

参考文献

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[3]赵争鸣，刘建政等. 太阳能光伏发电及应用[M]. 北京：科学出版社，2006

[4]Komatsu， Y. Application of the extension pq theory to a mainscoupled photovoltaic system[c]. Proceedings of the IEEE power Conversion Conference2002, Osaka,vol(2):816-821.

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[8]Komatsu， Y. Application of the extension pq theory to a mainscoupled photovoltaic system[c]. Proceedings of the IEEE power Conversion Conference2002, Osaka,vol(2):816-821.

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[14]蒋平，顾伟，PSS和SVC联合移植特高压网络低频率振荡[J].电力自动化设备,2009.7

[15]陈昌松,段善旭,殷进军.基于神经网络的光伏阵列发电预测模型的设计[ J].电工技术学报, 2009, 24(9): 153-158.

[16]栗然,李广敏.基于支持向量机回归的光伏发电出力预测[J].中国电力, 2008, 41(2).

[17]光伏电站接入电网技术规定，国网国网电力科学研究，2010.10.17

三、 主要攻关内容及技术路线（技术可行性分析）

一、主要研究内容

针对光伏电站对电网运行的影响及电网的安全稳定运行的要求，本课题主要研究内容如下：

（1）大型光伏电站建模：本课题研究大型光伏电站主要由光伏阵列、具有最大功率跟踪功能的逆变器及滤波电容器、滤波电感器、变压器等组成，按各环节的通用等值模型进行综合建模，得到整体系统模型。

（2）并网运行控制策略：研究基于锁相环技术与电流跟踪的控制策略，实现逆变器输出电压与电网电压达到同幅同频的目的；

（3）电能质量调节技术：研究瞬时无功理论与神经网络预测融合技术来实现补偿电流、补偿电压的检测，并采用先进的控制理论实现综合补偿；

（4）低电压穿越控制技术：研究综合考虑光伏系统的本身能耗、给电网的恢复提供最大限度支撑的电流控制策略来实现低电压穿越；

（5）支持电网调峰调频的有功控制：研究基于神经网络逆解耦控制策略实现有功/无功功率的快速解耦控制；

（6）抑制电网的低频振荡技术：研究光伏电站的弱阻尼的振荡模式，并研究智能鲁棒滤波器实现增强此振荡模式的阻尼来抑制电网的低频振荡；

（7）太阳能电池最大功率点跟踪：将智能控制方法应用于最大功率点跟踪， 7

实现在温度、光强等外界环境变化的情况下，能快速地跟踪光伏电池的最大功率点，有效地适应外界环境，并具有较好的控制精度和稳定性。

（8）逆变器的群控技术：考虑逆变器自身损耗与逆变器轻载时电流谐波大的问题，研究基于模糊优化方法实现多台逆变器的群控技术，以解决低日照时变换效率低的问题；

（9）光伏功率预测：本课题拟采用精细化数值天气预报技术结合实时气象数据，在光伏电池等效模型的基础上研发光伏功率预测模型，实现快速、准确地预测光伏发电功率。

（10）示范基地实现：本课题拟将研究成果应用于锦州市阳光能源公司10兆瓦光伏电站并网示范工程基地，并对光伏电站并网的运行特性进行实证性研究。

（11）数据采集与监测系统：

（12）技术规范编制：本课题根据研究成果以及示范基地的建设与实现，编制一套《大型光伏电站接入输电网设计技术规范（草案）》。

二、拟解决的技术难点

针对如上的研究内容，拟解决的技术难点问题如下：

（1） 谐波的抑制与消除

对于谐波问题，采用先进的空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）来抑制谐波；光伏发电在低功率区时具有较大的谐波电流，采用群控技术使逆变器工作在高效区，尽量减小谐波；并采用先进的控制策略来补偿谐波干扰。本课题拟采用多种技术融合来抑制与消除谐波。

（2） 逆变器的群控技术

对于大容量兆瓦级的光伏电站，整个系统由若干个变换模块形成一个集群，通过一定的集群控制方案使逆变器并联运行。我们知道逆变器输出轻载时，谐波会明显增大，在10%额定出力以下，电流THD甚至会达到20%以上。通过基于优化配置的集群控制，拟解决低日照时的变换效率低问题。

（3） 防孤岛效应与低电压穿越可靠运行

由于孤岛检测与低电压穿越存在不可避免的矛盾，如何共同实现这两项功能同时可靠运行，值得探讨和研究。本课题拟给出一个可行的解决方案。

（4） 太阳能电池最大功率点跟踪

为有效利用太阳能，并网逆变器输出功率控制策略采用最大功率点跟踪（MPPT），则不具备功率调节能力。本课题拟解决最大功率点跟踪与功率调节的矛盾问题，并给出一个合理的解决方案。同时，对于群控的光伏机组很难同时实现MPPT，本课题拟研究基于转换效率最大化的群控方案。

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三、可能的创新点

（1） 基于谐波抑制与消除的空间矢量调制技术、群控技术与补偿策略控制的集

成；

（2） 基于智能鲁棒滤波器的抑制低频振荡技术；

（3） 基于神经网络逆解耦控制方法实现有功与无功快速解耦控制；

（4） 将智能控制方法应用于太阳能电池的最大功率点跟踪；

（5） 基于模糊优化法的逆变器群控技术；

（6） 编制一套《大型光伏电站接入输电网设计技术规范（草案）》。

四、研究方法与技术路线

研究方法与技术路线如下图所示，首先建立包括光伏阵列、变压器、逆变器等在内的光伏电站数学模型，并搭建仿真平台。然后，利用各种先进理论与方法对大型光伏电站并网关键技术进行理论与仿真研究，再将得到研究成果应用于锦州阳光能源的10兆瓦光伏并网电站的示范工程，并对光伏电站并网运行特性进行实证性研究。最后，根据本课题研究成果及借鉴国内外的相关标准编制《大型光伏电站接入输电网设计技术规范（草案）》。具体技术路线如下：

1、大型光伏电站建模

大型并网光伏电站及其接入系统运行特性、并网关键性技术的研究成为目前光伏发电产业和电力领域共同关心的重要课题。其中，大型并网光伏电站及其接入系统数学模型的研究是该课题的理论基础，迫切需要开展研究和提供有价值的解决方案。关于并网光伏电站数学模型的研究，国外文献提出了多种不同的方案，可归纳为独立核心器件建模与整体系统建模两类。独立核心器件建模缺乏协调性，不能全面地反映光伏发电系统各部分的动态特性。本课题研究大型光伏电站主要由光伏阵列、具有最大功率跟踪功能的逆变器及滤波电容器、滤波电感器、变压 9

器等组成，按各环节的通用等值模型进行综合建模，得到整体系统模型。

2、并网运行控制策略

由于本课题研究的大型光伏电站并网运行模式，而不直接共给用户使用，因此，并网运行控制策略更适合于采用电流控制模式。在电流控制模式中，输出电流是受控量，它的质量受到电网电压的影响较少，这是因为对电网来说，并网逆变器呈现出高阻抗特性。考虑到电网频率波动问题，本课题拟研究锁相环技术与电流跟踪的控制策略的融合技术，间接实现逆变器输出电压与电网电压达到同幅同频的目的。

3、电能质量调节技术

电能质量调节技术包括两个方面：一方面是补偿电流、补偿电压的检测技术；另一方面是补偿技术。其中检测是关键环节之一，只有准确无误地检测出电压或电流的畸变量，才能得到准确的参考值。常见的检测方法有：低通滤波器提取基波分量法、基于Fryze时域分析的有功电流分离法、基于频域分析的FFT法、自适应检测法、基于瞬时无功功率的瞬时空间矢量法等。而基于瞬时无功功率的瞬时空间矢量法是应用较广泛的一种方法，其中，基于同步旋转坐标变换的d-q法检测电流时，可在电网电压不对称、畸变情况下精确地检测出谐波电流。当d-q法用于检测电压时，可以有效地检测出三相电压不对称、电压跌落、闪变、谐波情况下的补偿值。由于检测与计算的时延，本课题拟研究基于同步旋转坐标变换的d-q法与基于神经网络的预测法融合实现补偿电流、补偿电压的检测，并采用先进的控制理论实现综合补偿。

4、低电压穿越控制技术

传统光伏电站不具备低电压穿越能力，电网一旦发生故障或扰动造成电压降落，光伏电站通过自身保护措施脱网，将严重影响电力系统的运行稳定性。本课题研究综合考虑光伏系统的本身能耗、给电网的恢复提供最大限度支撑的电流控制策略来实现低电压穿越。

5、支持电网调峰调频的有功控制

电网调峰反映在两个方面：一是单纯满足高峰负荷和低谷负荷期间系统的供需平衡；二是负荷高位陡升和低位陡降阶段的系统调峰响应能力问题。对于峰谷差问题，采用的措施主要是加大发电机组的调峰深度、小机组两班制起停、建设抽水蓄能机组等。目前，在部分电网中对付峰谷差问题已基本解决。一般联络线两侧区域电网之间负荷高位陡升或低位陡降的时间一般是差别的，即负荷高峰和低谷时起落不完全同步。互联电力系统一侧电网负荷高位陡升，另一侧电网将通 10

过联络线及时给予关键性即时支援，对提高互联系统的频率直流是非常可贵的。由于光伏电站具有惯性小、反应迅速、“爆发力”强等特点，因此，当联络线另一侧出现高位陡升时光伏电站更容易提供关键性即时支援。本课题研究基于神经网络逆解耦控制策略实现有功/无功功率的快速解耦控制，为电网调峰调峰的有功控制提供支持。

6、抑制电网的低频振荡技术

低频振荡产生的机理主要包括：负阻尼机理、共振机理、非线性奇异和混沌现象。对于大型光伏电站并网对电网稳定性的影响来说，负阻尼机理更容易解释并网导致低频振荡现象。根据线性系统理论分析，由于光伏系统逆变调节措施的作用，产生了附加的负阻尼，抵消了系统的正阻尼，因此，抑制光伏电站产生的负阻尼将是抑制电网低频振荡的关键。本课题将研究光伏电站的弱阻尼的振荡模式，并研究智能鲁棒滤波器实现增强此振荡模式的阻尼来抑制电网的低频振荡。

7、太阳能电池最大功率点跟踪

所谓太阳能电池最大功率点跟踪就是对光伏器件的外部电路进行控制调整负载特性实现与光伏功率匹配，从而使光伏器件输出功率最大。比较典型的最大功率点跟踪算法有：定电压跟踪法(CVT，Constant voltage Tracking)，扰动观测法(P&O，Perturbation and observation method)，导纳增量法(Incremental conductance method)等。以上各种算法都有各自的特点及适用范围，并存在控制复杂、难实现、扰动量及步长无法确定等缺点。本课题针对最大功率点随环境（光强、温度等）变化而变化，以及步长难于确定的问题，充分利用神经网络的自适应、自学习的能力与模糊控制的逻辑推理能力，将智能控制方法应用于最大功率点跟踪，实现在温度、光强等外界环境变化的情况下，能快速地跟踪光伏电池的最大功率点，有效地适应外界环境，并具有较好的控制精度和稳定性。

8、逆变器的群控技术

对于大容量兆瓦级的光伏电站，整个系统由若干个变换模块形成一个集群，通过一定的集群控制方案使逆变器并联运行。我们知道逆变器输出轻载时，谐波会明显增大，在10%额定出力以下，电流THD甚至会达到20%以上。通过基于优化配置的集群控制，拟解决低日照时的变换效率低问题。

9、光伏功率预测

光伏电站功率预测技术目前在发达国家处于探索、研究阶段，还没有公认的成熟技术和产品。实现光伏电站的短期、超短期功率预测，为大规模光伏电站的并网接入、调度决策提供预测分析和决策支持。本课题拟采用精细化数值天气预报技术结合实时气象数据，自主研发光伏功率预测模型。

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四、 现有工作基础和条件

沈阳工程学院是辽宁省内唯一一所从电力行业办学转制的本科院校，具有深厚的行业背景和专业特色。20xx年，为响应辽宁省委、省政府关于加快老工业基地振兴的号召，学院与辽宁能源投资（集团）有限公司合资合作组建了辽宁太阳能研究应用有限公司。项目组所在单位沈阳工程学院电气工程系近几年申请中央与地方共建特色优势学科实验室建设项目1087万，拥有电气运行实验室、电力系统实验室、继电保护实验室、保护调试实验室、高压实验室、电能计量实验室等专业实验室，科研环境和实验条件得到大大提升,成为本学科科研和教学的重要支撑。

辽宁电力仿真控制工程技术中心挂靠于沈阳工程学院，该工程中心共承担横、纵向科研及工程项目190余项，获得包括国家重大科技攻关优秀成果奖、国家科技进步三等奖在内的市局级以上科技奖26项，获国家专利10余项。该仿真技术中心被批准为省高校工程技术中心和沈阳市工程技术中心，也是辽宁电力有限公司仿真控制技术开发和应用的基地和经济运行人员仿真培训的基地。

此外，从前期工作积累看，课题组在系统建模、模糊双曲正切模型研究、模糊潮流计算、输配电系统一体化潮流分析、不确定信息处理、近似动态规划算法等方面有较为深入的研究，受到过省市级基金和科技攻关项目的支持。相关理论成果在中国电机工程学报、自动化学报等重要杂志发表论文十余篇，并且有实际应用以及相应的专利。从课题负责人已有工作基础和研究能力看，申请人在博士期间研究考虑不确定因素影响的配电系统故障诊断与稳定性分析，并取得应用成果，获得专利和科技奖励近十项。申请人不仅具备系统扎实的理论功底，还具备丰富的现场实际经验，善于总结、提炼和解决科技问题。从课题组人员的科研素质看，项目组由包括教授3人、副教授4人、高级工程师2人作为核心研究骨干，其中多人具有博士学位，且均为年富力强的中青年教师，研究领域覆盖了本课题所涉及的关键技术领域。课题组的人员结构、知识结构、科研成果和试验条件都为成功实施本项目奠定了基础。

已有的研发工作基础：

（1） 承担的科研项目

? “配电SCADA系统的数据挖掘与状态估计”，辽宁省自然科学基金博士启动基金项目， 2003

? “中压配电网优化调度算法的研究”，沈阳市科技计划项目， 2004 ? “配电网数据清理与负荷模式的研究”，辽宁省教育厅科技项目， 2004 ? “病态潮流算法与潮流方程凸分析的研究”，辽宁省自然科学基金项目， 12

2006

? “液体输送管道泄漏故障的新型智能检测与定位方法”，国家自然科学基

金，2005

? “信息不确定下的输配电系统一体化节能优化控制理论及其应用”，国家

自然科学基金，2010

? “电力仿真与测控技术研究”,辽宁省教育厅科研攻关项目，2006

? “地下电缆绝缘在线检测与故障诊断系统的研究”,沈阳市重点科研项

目,2004

? “通辽电网无功优化控制算法研究”，东北电网公司科研项目，2007 ? “大型电力变压器经济运行方式和控制算法研究”辽宁电网公司项目，

2007

（2） 获奖及成果情况

? “中压配电网优化调度算法的研究”获沈阳市20xx年度科技进步二等奖，

辽宁省20xx年度科技进步三等奖

? “太阳能路灯系统技术的研究及产业化”获20xx年度辽宁省科技进步一

等奖

? “分布交互式的复杂配电自动化网络智能分析技术和监测控制系统”获

20xx年度中国电子学会电子信息科学技术奖一等奖

? “配电网数据清理与负荷模式的研究”项目被评为省教育厅科技成果，

2006

? “配电SCADA系统的数据挖掘与状态估计”通过省科技厅鉴定，被确认为

省科技成果，2006

五、 申请人基础条件（包括主要研究成果）

张铁岩，博士，教授，先后主持了国家自然科学基金项目和沈阳市科技计划项目。任沈阳工程学院院长，兼任辽宁电力仿真控制工程技术中心主任，辽宁省第五批省级优秀专家。先后主持完成国家、省部级教研课题6项；国家、省、市级纵向科研课题8项，横向科研课题16项；主持国家自然科学基金项目2项；获辽宁省教学成果一等奖1项，辽宁省科技进步一等奖1项，辽宁省哲学社会科学成果三等奖1项，获国家发明专利、实用新型专利3项；出版教材3部，在公开出版的学术刊物上发表学术论文40余篇。

发表学术论文情况（节选）：

[1] Tieyan Zhang, Li Liu，Huaguang Zhang a nd Yuan Zhang. Incomplete load data 13

processing in distribution system．2006 IEEE International Conference on Networking, Sensing and Control. USA. 2006: 224-226 (EI收录)

[2] Liu Li, Tieyan Zhang．Data Mining And State Estimation in Power System． The 9th World Multi- conference on Systemics, Cybernetics and Informatics．USA，2005: 303-306 (EI收录)

[3] Zhang Tieyan, Wang Chengmin, Jiang Chuanwen, Insulation condition evaluation techniques of cable based on decision tree, Proceedings of the 11th WASEAS international Conference, Greece. 2007: 352-357 (EI收录)

[4] 张铁岩，孙秋野，张化光，刘莉．基于不完整数据的粗糙集电网故障诊断方法．东北大学学报，2004, 25(4): 314-317（EI收录）

[5] Zhang Tieyan, Zhang Huaguang, A new fault diagnosis method for electricity networks using rough set with reliability,2004 Chinese Control and Design Conference, Huangshan, 2004: 589-593 (EI收录)

[6] Huaguang Zhang, Ce Ji, Tieyan Zhang. Analysis for robust stability of Hopfield neural networks with multiple delays，Acta Automatica Sinca，2006, 32(1): 84-90. (EI收录)

[7] Zhao Yan, Zhang Tieyan, Sun Qiuye, Zhang Tianlong. Robust fuzzy control for permanent magnet synchronous motor chaotic systems with uncertain parameters, IEEE Conference on Automation and Logistics, Shenyang, 2009, vol. 4: 1340-1344 (EI收录)

[8] Zhao Yan, Zhang Tieyan, Miao Lihua, Deng Wei. Asymptotic synchronization of Nadolschi chaotic systems with unknown parameters via adaptive control method, The 22nd Chinese Control & Decision Conference, Xuzhou, 2010, 3498-3501 (EI收录)

[9] Zhao Yan, Zhang Tieyan, Miao Lihua, Deng Wei. Adaptive control for a class of chaotic systems with unknown parameters, The 22nd Chinese Control & Decision Conference, Xuzhou, 2010, 2586-2589 (EI收录)

[10] Zhao Yan, Zhang Tieyan, Miao Lihua, Sun Qiuye. Adaptive generalized synchronization of two nonidentical hyperchaotic systems with unknown parameters, The 2nd IEEE International Conference on Advanced Computer Control, Shenyang, 2010, 155-159 (EI收录)

[11] Zhao Yan, Zhang Tieyan, Sun Qiuye. Anticontrol of chaos for PMSM systems with unknown parameters via adaptive control method, The 8th World Congress on Intelligent Control and Automation, Jinan, 2010, 3934-3938 (EI, ISTP检索) 出版学术专著情况：

[1] 张铁岩，孙秋野．模糊集理论及其电力行业应用，机械工业出版社，2009 14

专利申请情况：

[1] 张铁岩，赵琰，关焕新，邓玮，赵丹等，“一种含分布式电源的智能配电网络潮流分析装置及方法”，技术发明专利，已受理.

[2] 张铁岩，鞠振和，“太阳能光伏控制器”，技术发明专利，专利号：200610047432.3

六、 进度安排和实施方案（包括运行机制）

项目主持单位负责保证项目的研究人员、配套经费、研究设备按计划到位。紧密跟踪，定期考核，发现问题及时解决，从而保证本课题的顺利进行。项目负责人负责项目的组织与协调管理，项目开发严格将按照科技攻关体系进行，实行科学管理，使用有效的项目管理、监控和质量保证机制，切实保证项目开发的进度和质量。项目进度安排如下。

七、 预期成果和考核目标

一、预期达到目标

预期达到的目标：将本课题研究成果在锦州阳光能源10兆瓦光伏并网系统示范工程进行实证。具体目标如下：

（1） 大型光伏电站并网与脱网时实现零冲击；

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（2） 光伏电站的电能质量达到国家标准；

（3） 当电网电压跌至20%额定电压条件下，光伏电站具备低压穿越能力、

持续并网时间超过1秒；

（4） 通过光伏电站的控制策略抑制电网的低频振荡；

（5） 实现太阳能最大功率点跟踪与光伏功率预测，同时具备功率调节能力；

（6） 根据研究成果编制《大型光伏电站接入输电网设计技术规范（草案）》。

二、主要技术和经济指标

（1）输出电压的稳定度

稳态运行时，电压波动不超过额定值的±3%；在负载突变（额定负载的0%～50%）或有其它干扰因素影响的情况下，输出电压偏差不超过额定电压的±8%。

（2） 输出电压的不平衡度

在正常工作条件下，输出三相电压的不平衡度（逆序分量对正序分量之比）不超过5%。

（3） 电压波形失真度（谐波含量）

电压波形的失真度不超过5。

（4） 输出频率的稳定度

正常情况下，逆变器输出交流电压频率偏差不超过±1%。

（5） 逆变器效率

大型光伏逆变器额定效率应 ≥85%～90%，低负荷效率 ≥70%～80%。

（6） 最大功率点跟踪能力（精度）

光伏器件的输出功率不低于为理论最大输出功率的95%。

（7） 低电压穿越能力

当电网电压跌至20%额定电压条件下，持续并网时间超过1秒。

（8） 光伏功率预测精度

光伏功率预测误差不超过±10%。

三、获得成果、知识产权与人才培养情况

1、在国内外刊物和会议上发表10篇以上论文，其中SCI、 EI和ISTP检索5篇 16

以上；编制一部《大型光伏电站接入输电网设计技术规范（草案）》；出版一部学术专著。

2、提供大型光伏电站并网关键技术相关专利1-2项。

3、培养研究生7-9名，培养青年学术骨干5-7名。

八、 推广及应用前景

近年来，世界能源和环境危机日益严重，太阳作为世界上最安全、清洁、廉价、和平的可再生能源之一，不仅是当今能源的一个重要补充，更具备了成为未来主要能源来源的潜力。20xx年7月26日颁布 “金太阳示范工程” 政策，敦煌10MW光伏项目成功招标，将大力推动大规模光伏电站的建设。国家各种规划目标也均提到，到20xx年中国光伏发电的装机总量将达到2000万千瓦。《可再生能源法修正案》明确要求：“电网企业应当与按照可再生能源开发利用规划建设，依法取得行政许可或者报送备案的可再生能源发电企业签订并网协议，全额收购其电网覆盖范围内符合并网技术标准的可再生能源并网发电项目的上网电量。发电企业有义务配合电网企业保障电网安全。国家电网公司表示将积极响应国家新能源的发展战略，促进光伏发电大规模应用。

本课题编制的《大型光伏电站接入输电网设计技术规范（草案）》有助于电网对光伏电站进行规范化设计和调度管理；有利于光伏逆变器厂商设计开发与电网要求相适应的并网逆变器产品，提高光伏相关产业的技术水平，对我国智能电网的发展，接入可再生能源电站，保持电网的稳定，提高电网质量均有现实意义。

本课题研制的电能质量调节系统，将最大功率点跟踪（MPPT）技术和有源滤波、无功补偿的控制相结合，构成并网发电、无功补偿和有源滤波波的一体化电能质量控制系统，这样不仅可以有效地进行光伏发电、提高供电质量和减少功率损耗，而且可以节省相应设备的投资。

新一代的智能电网要求电站实现新能源电站的智能控制，有效挖掘新能源电站支撑电网运行的能力，本课题提出的低电压穿越解决方案、支持电网调峰调频的有功控制技术、抑制低频振荡技术对电网的稳定起到重要意义。

九、 经费概算及来源

20xx年1月-20xx年12月，拟投入该科技攻关项目经费100万元，其中申请省科技经费50万元，自筹经费50万元。经费概算如下。

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