開(kāi)題報告分布式電源
分布式電源裝置是指功率為數千瓦至50 MW小型模塊式的、與環(huán)境兼容的獨立電源�？梢杂糜跐M(mǎn)足電力系統和用戶(hù)特定的要求。下面是小編精心整理的開(kāi)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模不大、分布在負荷附近的電源，是相對于傳統集中式電源而言。目前，分布式發(fā)電技術(shù)在全球的發(fā)展很快。在大電網(wǎng)供電的基礎上，在配電系統靠近用戶(hù)側引入容量不大(一般小于50Mw)的分布式電源(DG)供電，可以綜合利用現有資源和設備，向用戶(hù)提供可靠和優(yōu)質(zhì)的電能。當在配電系統中引入分布式電源后，引起了配電線(xiàn)路中傳輸的有功和無(wú)功功率的數量和方向的改變，配電系統成為了一個(gè)多電源的系統，稱(chēng)為分布式發(fā)電系統，實(shí)際上即是含并網(wǎng)運行的分布式電源的配電系統�，F在全世界的供電系統是以大機組、大電網(wǎng)、高電壓為主要特征的集中式單一供電系統。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(huì )對能源與電力供應的質(zhì)量與安全可靠性的要求越來(lái)越高，大電網(wǎng)由于自身的缺陷已經(jīng)不能滿(mǎn)足這種要求。由于大電網(wǎng)中任何一點(diǎn)產(chǎn)生的故障都有可能對整個(gè)電網(wǎng)造成較大影響，嚴重時(shí)會(huì )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(shí)有發(fā)生;而且這種大電網(wǎng)又極易受到戰爭或恐怖勢力的破壞，一般的軍事打擊都把摧毀大電廠(chǎng)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(wèn)題，而為了短暫的峰荷建造發(fā)電廠(chǎng)其花費是巨大的，經(jīng)濟效益也非常低。根據西方國家的經(jīng)驗：大電網(wǎng)系統和分布式發(fā)電系統相結合是節省投資，降低能耗，提高系統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
傳統配電網(wǎng)規劃的主要任務(wù)是根據規劃期間網(wǎng)絡(luò )中空間負荷預測的結果和現有網(wǎng)絡(luò )的基本狀況確定最優(yōu)的系統建設方案，在滿(mǎn)足負荷增長(cháng)和安全可靠供電的前提下，使配電系統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)規劃突破了傳統的方式，對配電網(wǎng)規劃造成了深遠的影響。主要表現為：
(1)分布式電源的接入會(huì )影響系統的負荷增長(cháng)模式，使原有的配電系統的負荷預測和規劃面臨著(zhù)更大的不確定性。
(2)配電網(wǎng)本身節點(diǎn)數非常多，系統增加的大量分布式發(fā)電機節點(diǎn)，使得在所有可能網(wǎng)絡(luò )結構中尋找最優(yōu)網(wǎng)絡(luò )布置方案更加困難。
(3)對含多種類(lèi)型分布式發(fā)電混合聯(lián)網(wǎng)供電系統，根據各類(lèi)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構，協(xié)調有效利用各種類(lèi)型電源成為待解決的問(wèn)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)規劃階段,通過(guò)潮流計算,合理規劃電源容量及接入點(diǎn)，合理規劃網(wǎng)架,選擇無(wú)功補償方案,滿(mǎn)足規劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調峰、調相、調壓的要求。
(2)在編制年運行方式時(shí),在預計負荷增長(cháng)及新設備投運基礎上,選擇典型方式進(jìn)行潮流計算,發(fā)現電網(wǎng)中薄弱環(huán)節,供調度員日常調度控制參考,并對規劃、基建部門(mén)提出改進(jìn)網(wǎng)架結構,加快基建進(jìn)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(chǎng)開(kāi)機方式,有功、無(wú)功調整方案及負荷調整方案,滿(mǎn)足線(xiàn)路、變壓器熱穩定要求及電壓質(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整方案。
然而分布式電源引入配電網(wǎng)系統后，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點(diǎn)，且要復雜得多，因此必然會(huì )在潮流計算中引入新的節點(diǎn)類(lèi)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(lái)呈輻射狀結構的系統中有可能出現環(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。而影響到傳統潮流算法的應用的難點(diǎn)，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(jiǎn)化成一種節點(diǎn)類(lèi)型，將其代入傳統的潮流計算中。一般的簡(jiǎn)化處理有，將同步發(fā)電機處理成PQ節點(diǎn)，即用一個(gè)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節點(diǎn)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節點(diǎn);而對異步發(fā)電機，雖然其吸收的無(wú)功是隨該點(diǎn)的電壓幅值而改變的，但在配電網(wǎng)中,各點(diǎn)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(wú)功恒定，將其處理成PQ節點(diǎn)。
2
2設計任務(wù)
如前所述，配電網(wǎng)潮流計算是配電網(wǎng)經(jīng)濟運行、系統分析等的重要基礎。在大電網(wǎng)供電的基礎上，在配電系統靠近用戶(hù)側引入容量不大的分布式電源(DG)供電，可以綜合利用現有資源和設備，向用戶(hù)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(lái)了巨大的影響。傳統的配電網(wǎng)潮流算法難以滿(mǎn)足分布式發(fā)電系統潮流計算的要求，必須對現有的配電網(wǎng)潮流算法進(jìn)行改造和調整才能適用于含DG的系統，開(kāi)展此研究具有重要的理論意義和實(shí)際意義。
根據任務(wù)書(shū)要求，需要完成的設計任務(wù)為：
1、研究常用的幾種適合三相不平衡配網(wǎng)系統的傳統潮流算法--牛頓拉夫遜法，改進(jìn)前推回代法。并選擇一種重點(diǎn)研究;
2、分析常見(jiàn)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(jìn)算例對所提算法進(jìn)行驗證。
3 設計方案
3.1分布式發(fā)電類(lèi)型及其特點(diǎn)
常見(jiàn)的分布式發(fā)電技術(shù)包括風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電、微型燃氣輪機、燃料電池。
(1)風(fēng)力發(fā)電:風(fēng)力發(fā)電技術(shù)是將風(fēng)能轉化為電能的發(fā)電技術(shù)，也是一種清潔能源，它的輸出功率由風(fēng)能決定。風(fēng)力發(fā)電是目前新能源開(kāi)發(fā)技術(shù)中最成熟，最具規�；虡I(yè)開(kāi)發(fā)前景的發(fā)電方式。
(2)太陽(yáng)能光伏發(fā)電：光伏發(fā)電是根據光生伏特效應原理，利用太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)光能直接轉化為電能。并網(wǎng)光伏發(fā)電系統是光伏發(fā)電系統的主流趨勢。
(3)微型燃氣輪機發(fā)電：微型燃氣輪機是一類(lèi)新型燃氣機，其功率范圍在30~300KW更小。微型燃氣輪機技術(shù)的發(fā)展及其商用推出大大增加了DG面向較小用戶(hù)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(diǎn)，意味著(zhù)它們特別合適DG的區域性應用。
(4)燃料電池發(fā)電：燃料電池發(fā)電不同于傳統的火力發(fā)電，其燃料不經(jīng)過(guò)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(lèi)的氧化劑相結合，發(fā)生化學(xué)反
西南石油大學(xué)本科畢業(yè)設計開(kāi)題報告
應，在生產(chǎn)水的同時(shí)進(jìn)行發(fā)電，因而其實(shí)質(zhì)是化學(xué)能發(fā)電。
3.2 傳統配電網(wǎng)潮流計算方法
配電網(wǎng)潮流算法是配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )分析的基礎, 配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )重構、故障處理、無(wú)功優(yōu)化和狀態(tài)估計等都需要用到配網(wǎng)潮流的數據。因此,一套性能優(yōu)良的配電網(wǎng)潮流程序是開(kāi)發(fā)DMS系統的關(guān)鍵。與輸電網(wǎng)相比配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )結構有著(zhù)明顯的。
3.2.1牛頓拉夫遜法
牛頓-拉夫遜法是一種通過(guò)計算非線(xiàn)性方程的方法,只要狀態(tài)量達到其解的某一個(gè)領(lǐng)域,便以平方速度收斂,具有與解題規模無(wú)關(guān)的特性,即不論網(wǎng)絡(luò )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(xiàn)損理論計算的實(shí)際算法。
牛頓-拉夫遜法潮流計算基本步驟：
(1)形成節點(diǎn)導納矩陣;
(2)將各節點(diǎn)電壓設初值U;
(3)將節點(diǎn)初值代入相關(guān)求式，求出修正方程式的常數項向量;
(4)將節點(diǎn)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)求取節點(diǎn)電壓的新值;
(7)檢查是否收斂，如不收斂，則以各節點(diǎn)電壓的新值作為初值自第3步重新開(kāi)始進(jìn)行狹義次迭代，否則轉入下一步;
(8)計算支路功率分布，PV節點(diǎn)無(wú)功功率和平衡節點(diǎn)注入功率。
以上即為牛頓拉夫遜法, 其優(yōu)點(diǎn)為計算精確,原理簡(jiǎn)單;易于編程;計算速度快。
3.2.2改進(jìn)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(luò )節點(diǎn)從末稍節點(diǎn)依次向上層搜索至根節點(diǎn)，形成了一個(gè)鏈式層次的分層節點(diǎn)數組，省去計算過(guò)程中對節點(diǎn)和支路的復雜編號;同時(shí)考慮到配電網(wǎng)的三相參數不對稱(chēng)和三相負荷不平衡問(wèn)題比較突出，直接采用相域模型進(jìn)行計算;而對于環(huán)網(wǎng)問(wèn)題，則運用功率補償的方法進(jìn)行了有效處理。有收斂速度快、迭代次數少、節省內存的優(yōu)點(diǎn)。
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(luò )的節點(diǎn)和支路重新編號，并記錄下每個(gè)節點(diǎn)的層次，這樣處理起來(lái)比較復雜。本文對節點(diǎn)的分層方法進(jìn)行了改進(jìn)，直接記錄下節點(diǎn)和支路的關(guān)聯(lián)關(guān)系，不需要重新號而是直接形成一個(gè)一維的鏈式結構分層數組，簡(jiǎn)潔明了，易于操作。
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