開題報告分布式電源
分布式電源裝置是指功率為數(shù)千瓦至50 MW小型模塊式的、與環(huán)境兼容的獨立電源。可以用于滿足電力系統(tǒng)和用戶特定的要求。下面是小編精心整理的開題報告分布式電源，希望對你有幫助!
1 題目研究的意義
1.1 分布式發(fā)電的概念
分布式電源指的是規(guī)模不大、分布在負荷附近的電源，是相對于傳統(tǒng)集中式電源而言。目前，分布式發(fā)電技術在全球的發(fā)展很快。在大電網(wǎng)供電的基礎上，在配電系統(tǒng)靠近用戶側(cè)引入容量不大(一般小于50Mw)的分布式電源(DG)供電，可以綜合利用現(xiàn)有資源和設備，向用戶提供可靠和優(yōu)質(zhì)的電能。當在配電系統(tǒng)中引入分布式電源后，引起了配電線路中傳輸?shù)挠泄蜔o功功率的數(shù)量和方向的改變，配電系統(tǒng)成為了一個多電源的系統(tǒng)，稱為分布式發(fā)電系統(tǒng)，實際上即是含并網(wǎng)運行的分布式電源的配電系統(tǒng)。現(xiàn)在全世界的供電系統(tǒng)是以大機組、大電網(wǎng)、高電壓為主要特征的集中式單一供電系統(tǒng)。雖然全世界90%的電力負荷都由這種集中單一的大電網(wǎng)供電，但是當今社會對能源與電力供應的質(zhì)量與安全可靠性的要求越來越高，大電網(wǎng)由于自身的缺陷已經(jīng)不能滿足這種要求。由于大電網(wǎng)中任何一點產(chǎn)生的故障都有可能對整個電網(wǎng)造成較大影響，嚴重時會引起大面積停電甚至是全網(wǎng)崩潰，造成災難性后果，這樣的事故在國外時有發(fā)生;而且這種大電網(wǎng)又極易受到戰(zhàn)爭或恐怖勢力的破壞，一般的軍事打擊都把摧毀大電廠或電站作為主要目標之一，一旦大電網(wǎng)受到破壞將嚴重危害國家的安全;另外集中式大電網(wǎng)還不能很好的解決跟蹤電力負荷變化的問題，而為了短暫的峰荷建造發(fā)電廠其花費是巨大的，經(jīng)濟效益也非常低。根據(jù)西方國家的經(jīng)驗：大電網(wǎng)系統(tǒng)和分布式發(fā)電系統(tǒng)相結(jié)合是節(jié)省投資，降低能耗，提高系統(tǒng)安全性和靈活性的主要方法。
1.2 分布式發(fā)電對電網(wǎng)的影響
傳統(tǒng)配電網(wǎng)規(guī)劃的主要任務是根據(jù)規(guī)劃期間網(wǎng)絡中空間負荷預測的結(jié)果和現(xiàn)有網(wǎng)絡的基本狀況確定最優(yōu)的系統(tǒng)建設方案，在滿足負荷增長和安全可靠供電的前提下，使配電系統(tǒng)的建設和運行費用最小。
但分布式發(fā)電的接入，使得配電網(wǎng)規(guī)劃突破了傳統(tǒng)的方式，對配電網(wǎng)規(guī)劃造成了深遠的影響。主要表現(xiàn)為：
(1)分布式電源的接入會影響系統(tǒng)的負荷增長模式，使原有的配電系統(tǒng)的負荷預測和規(guī)劃面臨著更大的不確定性。
(2)配電網(wǎng)本身節(jié)點數(shù)非常多，系統(tǒng)增加的大量分布式發(fā)電機節(jié)點，使得在所有可能網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中尋找最優(yōu)網(wǎng)絡布置方案更加困難。
(3)對含多種類型分布式發(fā)電混合聯(lián)網(wǎng)供電系統(tǒng)，根據(jù)各類型能源分布特征建立模型，在配電網(wǎng)中確定合理的電源結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)有效利用各種類型電源成為待解決的問題。
1.3 潮流計算的作用以及DG引入后對潮流算法的要求潮流計算的作用主要有：
(1)在電網(wǎng)規(guī)劃階段,通過潮流計算,合理規(guī)劃電源容量及接入點，合理規(guī)劃網(wǎng)架,選擇無功補償方案,滿足規(guī)劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調(diào)峰、調(diào)相、調(diào)壓的要求。
(2)在編制年運行方式時,在預計負荷增長及新設備投運基礎上,選擇典型方式進行潮流計算,發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中薄弱環(huán)節(jié),供調(diào)度員日常調(diào)度控制參考,并對規(guī)劃、基建部門提出改進網(wǎng)架結(jié)構(gòu),加快基建進度的建議。
(3)正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算,用于日運行方式的編制,指導發(fā)電廠開機方式,有功、無功調(diào)整方案及負荷調(diào)整方案,滿足線路、變壓器熱穩(wěn)定要求及電壓質(zhì)量要求。
(4)預想事故、設備退出運行對靜態(tài)安全的影響分析及作出預想的運行方式調(diào)整方案。
然而分布式電源引入配電網(wǎng)系統(tǒng)后，對潮流計算的有了新的要求。分布式電源不同于一般的負荷節(jié)點，且要復雜得多，因此必然會在潮流計算中引入新的節(jié)點類型。因此要形成一種能有效處理各種分布式電源的潮流計算方法。原來呈輻射狀結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中有可能出現(xiàn)環(huán)網(wǎng)，因此形成的潮流計算方法必須有處理環(huán)網(wǎng)的能力。而影響到傳統(tǒng)潮流算法的應用的難點，主要集中在對分布式電源的建模及其在潮流算法中的處理方法上。將分布式電源簡化成一種節(jié)點類型，將其代入傳統(tǒng)的潮流計算中。一般的簡化處理有，將同步發(fā)電機處理成PQ節(jié)點，即用一個三相平衡的電壓源接同步發(fā)電機三相阻抗所形成的功率輸出恒定的模型，而在能處理PV節(jié)點的算法中，也可以將其直接處理成有功輸出和電壓幅值恒定的PV節(jié)點;而對異步發(fā)電機，雖然其吸收的無功是隨該點的電壓幅值而改變的，但在配電網(wǎng)中,各點的電壓標幺值基本都在1.0附近，因此可以近似認為異步發(fā)電機的吸收無功恒定，將其處理成PQ節(jié)點。
2
2設計任務
如前所述，配電網(wǎng)潮流計算是配電網(wǎng)經(jīng)濟運行、系統(tǒng)分析等的重要基礎。在大電網(wǎng)供電的基礎上，在配電系統(tǒng)靠近用戶側(cè)引入容量不大的分布式電源(DG)供電，可以綜合利用現(xiàn)有資源和設備，向用戶提供可靠和優(yōu)質(zhì)的電能。但分布式發(fā)電(DG)的引入給電網(wǎng)的潮流、電壓質(zhì)量、功率損耗等帶來了巨大的影響。傳統(tǒng)的配電網(wǎng)潮流算法難以滿足分布式發(fā)電系統(tǒng)潮流計算的要求，必須對現(xiàn)有的配電網(wǎng)潮流算法進行改造和調(diào)整才能適用于含DG的系統(tǒng)，開展此研究具有重要的理論意義和實際意義。
根據(jù)任務書要求，需要完成的設計任務為：
1、研究常用的幾種適合三相不平衡配網(wǎng)系統(tǒng)的傳統(tǒng)潮流算法--牛頓拉夫遜法，改進前推回代法。并選擇一種重點研究;
2、分析常見的DG的特性，建立其模型;
3、研究能處理DG的潮流算法;
4、MATLAB編程，IEEE標準及改進算例對所提算法進行驗證。
3 設計方案
3.1分布式發(fā)電類型及其特點
常見的分布式發(fā)電技術包括風力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電、微型燃氣輪機、燃料電池。
(1)風力發(fā)電:風力發(fā)電技術是將風能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電技術，也是一種清潔能源，它的輸出功率由風能決定。風力發(fā)電是目前新能源開發(fā)技術中最成熟，最具規(guī)模化商業(yè)開發(fā)前景的發(fā)電方式。
(2)太陽能光伏發(fā)電：光伏發(fā)電是根據(jù)光生伏特效應原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)是光伏發(fā)電系統(tǒng)的主流趨勢。
(3)微型燃氣輪機發(fā)電：微型燃氣輪機是一類新型燃氣機，其功率范圍在30~300KW更小。微型燃氣輪機技術的發(fā)展及其商用推出大大增加了DG面向較小用戶的可能性，微型汽輪機發(fā)電裝置的緊湊性，可靠性和遙控運行以及環(huán)境友好等特點，意味著它們特別合適DG的區(qū)域性應用。
(4)燃料電池發(fā)電：燃料電池發(fā)電不同于傳統(tǒng)的火力發(fā)電，其燃料不經(jīng)過燃燒，而是在催化劑的作用下直接將燃料與空氣或氧氣之類的氧化劑相結(jié)合，發(fā)生化學反
西南石油大學本科畢業(yè)設計開題報告
應，在生產(chǎn)水的同時進行發(fā)電，因而其實質(zhì)是化學能發(fā)電。
3.2 傳統(tǒng)配電網(wǎng)潮流計算方法
配電網(wǎng)潮流算法是配電網(wǎng)網(wǎng)絡分析的基礎, 配電網(wǎng)的網(wǎng)絡重構(gòu)、故障處理、無功優(yōu)化和狀態(tài)估計等都需要用到配網(wǎng)潮流的數(shù)據(jù)。因此,一套性能優(yōu)良的配電網(wǎng)潮流程序是開發(fā)DMS系統(tǒng)的關鍵。與輸電網(wǎng)相比配電網(wǎng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)有著明顯的。
3.2.1牛頓拉夫遜法
牛頓-拉夫遜法是一種通過計算非線性方程的方法,只要狀態(tài)量達到其解的某一個領域,便以平方速度收斂,具有與解題規(guī)模無關的特性,即不論網(wǎng)絡大小如何均可經(jīng)2～5次代收斂,適用于目前各種復雜配電網(wǎng)(輻射狀、環(huán)狀或網(wǎng)狀)線損理論計算的實際算法。
牛頓-拉夫遜法潮流計算基本步驟：
(1)形成節(jié)點導納矩陣;
(2)將各節(jié)點電壓設初值U;
(3)將節(jié)點初值代入相關求式，求出修正方程式的常數(shù)項向量;
(4)將節(jié)點電壓初值代入求式，求出雅可比矩陣元素;
(5)求解修正方程，求修正向量;
(6)求取節(jié)點電壓的新值;
(7)檢查是否收斂，如不收斂，則以各節(jié)點電壓的新值作為初值自第3步重新開始進行狹義次迭代，否則轉(zhuǎn)入下一步;
(8)計算支路功率分布，PV節(jié)點無功功率和平衡節(jié)點注入功率。
以上即為牛頓拉夫遜法, 其優(yōu)點為計算精確,原理簡單;易于編程;計算速度快。
3.2.2改進前推回代法
該算法采用了一種獨特新穎的分層方法，將網(wǎng)絡節(jié)點從末稍節(jié)點依次向上層搜索至根節(jié)點，形成了一個鏈式層次的分層節(jié)點數(shù)組，省去計算過程中對節(jié)點和支路的復雜編號;同時考慮到配電網(wǎng)的三相參數(shù)不對稱和三相負荷不平衡問題比較突出，直接采用相域模型進行計算;而對于環(huán)網(wǎng)問題，則運用功率補償?shù)姆椒ㄟM行了有效處理。有收斂速度快、迭代次數(shù)少、節(jié)省內(nèi)存的優(yōu)點。
目前，前推回代法主要采用廣度優(yōu)先搜索編號的分層方法，但是這種方法需要對網(wǎng)絡的節(jié)點和支路重新編號，并記錄下每個節(jié)點的層次，這樣處理起來比較復雜。本文對節(jié)點的分層方法進行了改進，直接記錄下節(jié)點和支路的關聯(lián)關系，不需要重新號而是直接形成一個一維的鏈式結(jié)構(gòu)分層數(shù)組，簡潔明了，易于操作。
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