計(jì)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(lái),隨著我國(guó)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(wèn)題、能源問(wèn)題以及經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題等越來(lái)越引起人們的重視,同時(shí)為了有效提高能源利用效率和實(shí)現(xiàn)電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,我國(guó)必須加大對(duì)諸如微型燃?xì)廨啓C(jī)、太陽(yáng)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(kāi)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(shí)跟蹤負(fù)荷變化,以及提高系統(tǒng)供電可靠性等優(yōu)點(diǎn)

2、而具有很好的應(yīng)用前景。通過(guò)全面了解不同類(lèi)型的DG技術(shù),對(duì)含DG的電力系統(tǒng)進(jìn)行合理規(guī)劃,研究其對(duì)電力系統(tǒng)的影響具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際意義。
　　 本文主要針對(duì)含有風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)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?jī)?nèi)容可概括為:
　　 (1)如何較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)風(fēng)速,是風(fēng)電場(chǎng)資源狀況評(píng)估中比較難以解決的問(wèn)題。本文以風(fēng)速為研究對(duì)象,根據(jù)風(fēng)速本身具有時(shí)序性和自相關(guān)性的特點(diǎn),建立基于時(shí)間序列分析

3、的自回歸和滑動(dòng)平均風(fēng)速預(yù)測(cè)模型,提出采用長(zhǎng)自回歸計(jì)算殘差校驗(yàn)算法進(jìn)行模型定階和參數(shù)估計(jì)。通過(guò)對(duì)實(shí)際風(fēng)速數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試,驗(yàn)證了本文所提出的預(yù)測(cè)計(jì)算方法的有效性。
　　 (2)風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)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(duì)配電網(wǎng)的潮流影響很大,因此有必要將二者結(jié)合起來(lái)研究,以提高配電網(wǎng)潮流計(jì)算模型的準(zhǔn)確度。本文提出計(jì)及這兩種DG的交直流混合迭代潮流計(jì)算方法。首先分析了風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)能電池接入配電網(wǎng)后在潮流計(jì)算方

4、面所涉及的問(wèn)題,然后構(gòu)建含DG的潮流計(jì)算模型,并在此基礎(chǔ)上,根據(jù)配電網(wǎng)特性對(duì)靈敏度分析法進(jìn)行簡(jiǎn)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(guò)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)的計(jì)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(duì)網(wǎng)絡(luò)損耗影響的基礎(chǔ)上,對(duì)配電網(wǎng)擴(kuò)展規(guī)劃中DG的選址和定容問(wèn)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(lái)優(yōu)化求解分布式電源選址和定容問(wèn)題。該算法在粒子群個(gè)體尋優(yōu)過(guò)程中采用Metropolis

5、準(zhǔn)則優(yōu)選個(gè)體最優(yōu)值,用其結(jié)果作為下一代群體中各個(gè)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(wèn)題的最優(yōu)解。通過(guò)兩個(gè)算例將所提出的算法與采用遺傳算法、模擬退火算法的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)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(shí)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(yùn)影響的基礎(chǔ)上,建立基于蒙特卡羅方法的風(fēng)電場(chǎng)可靠性評(píng)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(yùn)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(chǎng)影響的發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)估模型,對(duì)反映風(fēng)電場(chǎng)影響的相關(guān)可靠性指標(biāo)進(jìn)行了分析計(jì)算。
　　 (5)建立引入DG后的配電網(wǎng)孤島劃分問(wèn)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(yùn)行方式,對(duì)孤島形成后的負(fù)荷點(diǎn)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(duì)含DG的配電網(wǎng)供電可靠性進(jìn)行評(píng)估,該評(píng)估方法可以用來(lái)研究DG本身的

7、隨機(jī)特性對(duì)供電可靠性的影響。以典型測(cè)試系統(tǒng)為算例驗(yàn)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(chǎng)接入電網(wǎng)后的系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定問(wèn)題。以單個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)為研究對(duì)象,考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)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(chǎng)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(guò)實(shí)際算例分析與各個(gè)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(shí)對(duì)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的影