計及分布式電源的電力系統(tǒng)潮流及可靠性與穩(wěn)定性研究.pdf

1、近年來,隨著我國能源消耗的日益增大,以集中式單一供電方式為主要特征的電力系統(tǒng)所引起的環(huán)境問題、能源問題以及經(jīng)濟(jì)性問題等越來越引起人們的重視,同時為了有效提高能源利用效率和實現(xiàn)電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,我國必須加大對諸如微型燃?xì)廨啓C(jī)、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池等各種形式的分布式電源(Distributed Generation,DG)的開發(fā)和利用。鑒于DG具有能夠安裝在負(fù)荷中心、低投資成本、能及時跟蹤負(fù)荷變化,以及提高系統(tǒng)供電可靠性等優(yōu)點

2、而具有很好的應(yīng)用前景。通過全面了解不同類型的DG技術(shù),對含DG的電力系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃,研究其對電力系統(tǒng)的影響具有重要的理論價值和實際意義。
　　 本文主要針對含有風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電形式的DG的電力系統(tǒng)潮流、規(guī)劃、可靠性以及穩(wěn)定性進(jìn)行研究,主要研究內(nèi)容可概括為:
　　 (1)如何較為準(zhǔn)確的預(yù)測風(fēng)速,是風(fēng)電場資源狀況評估中比較難以解決的問題。本文以風(fēng)速為研究對象,根據(jù)風(fēng)速本身具有時序性和自相關(guān)性的特點,建立基于時間序列分析

3、的自回歸和滑動平均風(fēng)速預(yù)測模型,提出采用長自回歸計算殘差校驗算法進(jìn)行模型定階和參數(shù)估計。通過對實際風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行測試,驗證了本文所提出的預(yù)測計算方法的有效性。
　　 (2)風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電作為目前應(yīng)用最廣泛的兩種DG形式,接入配電網(wǎng)后對配電網(wǎng)的潮流影響很大,因此有必要將二者結(jié)合起來研究,以提高配電網(wǎng)潮流計算模型的準(zhǔn)確度。本文提出計及這兩種DG的交直流混合迭代潮流計算方法。首先分析了風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽能電池接入配電網(wǎng)后在潮流計算方

4、面所涉及的問題,然后構(gòu)建含DG的潮流計算模型,并在此基礎(chǔ)上,根據(jù)配電網(wǎng)特性對靈敏度分析法進(jìn)行簡化,使得能夠快速求解斷線故障模式下的配電網(wǎng)潮流。通過對測試系統(tǒng)的計算分析表明了文中所提方法的有效性。
　　 (3)在分析DG接入配電網(wǎng)前后對網(wǎng)絡(luò)損耗影響的基礎(chǔ)上,對配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃中DG的選址和定容問題進(jìn)行研究,提出基于混合模擬退火算法的改進(jìn)粒子群算法來優(yōu)化求解分布式電源選址和定容問題。該算法在粒子群個體尋優(yōu)過程中采用Metropolis

5、準(zhǔn)則優(yōu)選個體最優(yōu)值,用其結(jié)果作為下一代群體中各個體的歷史最優(yōu)解,隨著搜索的進(jìn)行逐步定位在最優(yōu)解附近區(qū)域并進(jìn)行精確搜索,從而能夠快速得到DG位置和容量問題的最優(yōu)解。通過兩個算例將所提出的算法與采用遺傳算法、模擬退火算法的計算結(jié)果進(jìn)行對比分析,表明本文算法的可行性和良好的尋優(yōu)性能。
　　 (4)在考慮風(fēng)速的時序性和自相關(guān)性、風(fēng)電機(jī)組的功率特性以及強(qiáng)迫停運影響的基礎(chǔ)上,建立基于蒙特卡羅方法的風(fēng)電場可靠性評估模型,并將其與輸電網(wǎng)可靠性模

6、型相結(jié)合,在滿足系統(tǒng)安全運行的前提下,進(jìn)一步提出以輸電網(wǎng)最大負(fù)荷供應(yīng)能力為目標(biāo)函數(shù)的考慮風(fēng)電場影響的發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評估模型,對反映風(fēng)電場影響的相關(guān)可靠性指標(biāo)進(jìn)行了分析計算。
　　 (5)建立引入DG后的配電網(wǎng)孤島劃分問題,采用廣度優(yōu)先搜索技術(shù)求解該模型。此外,結(jié)合配電網(wǎng)孤島運行方式,對孤島形成后的負(fù)荷點可靠性指標(biāo)進(jìn)行分析,應(yīng)用傳統(tǒng)的故障后果分析方法和最小路算法對含DG的配電網(wǎng)供電可靠性進(jìn)行評估,該評估方法可以用來研究DG本身的

7、隨機(jī)特性對供電可靠性的影響。以典型測試系統(tǒng)為算例驗證了DG合理接入配電網(wǎng)后,可以提高配電網(wǎng)供電可靠性。
　　 (6)研究大型風(fēng)電場接入電網(wǎng)后的系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定問題。以單個風(fēng)力發(fā)電機(jī)為研究對象,考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動軸柔性和槳距角控制,建立用于研究系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的風(fēng)電場數(shù)學(xué)模型,推導(dǎo)出等值風(fēng)力發(fā)電機(jī)的線性化方程,通過實際算例分析與各個發(fā)電機(jī)強(qiáng)相關(guān)的振蕩模式、阻尼比等參數(shù),探討風(fēng)力發(fā)電機(jī)出力及接入系統(tǒng)的距離等改變時對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影