分布式发电及其对配电网潮流影响的仿真分析
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摘要
随着节能减排工作的深入,环境保护的日益重视,能源的日渐枯竭,分布式发电以其清洁环保等优势发挥着越来越重要的作用,同时分布式发电的数量越来越多,容量也越来越大,使得分布式发电不再局限于单独的自给自足,而是形成大型风电场或光伏电场发电并入电网。
分布式发电并入电网,不可避免的会对原有的电网产生一定的影响,这些影响包括对潮流,电能质量,继电保护,网损,安全可靠性等的影响。本文主要研究分布式发电并入电网对潮流的影响；潮流计算是电网的基础计算,也是评估电网的一个重要指标和基础。分布式发电并入电网的方式不同,不同的电机并入电网的方式也不同,在分析具体电机的基础之上分析其并网方式,进而分析对电网的影响大小,尽可能的趋利避害。
本文主要研究了分布式发电中规模较大的风力发电和光伏发电及其对于电力系统潮流的影响。主要做了三个方面的工作：一是风电场环境和光伏电场仿真分析环境的生成,根据给定分析区域的经度和纬度,在美国航空航天(NASA)网站上查出每年每月的平均风速和光照强度,将这些基础数据带入HOMER软件,即可仿真生成当年每天每整点时刻的风速和光照强度。二是构建了风力发电和太阳能光伏发电的电源模型,特别分析了双馈变速恒频风力发电机的电源特性,拟定了仿真分析过程中的电源处理方案。三是确定了考虑分布电源出力不确定性的两阶段潮流计算方法。
构建了包含双馈风电机组的风力发电模型,光伏电池模型,利用应用相对成熟的HOMER软件以及PSASP软件进行环境仿真和潮流计算,具有以下一些优点：方法简单、性能良好、计算速度快、可靠性高；解决了风电场环境的生成,光伏电池的环境生成,包含随机性以及不确定性的风电机组和光伏电池的配电网的运行模拟问题。以IEEE14节点标准系统为基础,依次加入风电机组、光伏电池以及风电机组和光伏电池的组合进行运行模拟。结果表明,加入风电机组和光伏电池,可以提高配电网电压的质量,也使得潮流的分布更合理。
With the energy saving depth, environmental protection, increasing attention, the gradual depletion of energy, distributed generation for its clean and environmental protection advantages is playing an increasingly important role, while the number of distributed generation is increasing and the capacity is also more and more, making the distributed generation is no longer confined to a separate self-sufficient, but the formation of large-scale wind farms or photovoltaic electric power grid.
Distributed generation into the grid will inevitably have some impact to the original grid, including the power flow, power quality, protection, network losses, the impact of such security and reliability and so on. This paper studies the trend of distributed generation on the impact of the grid power flow; power flow calculation is the basis of grid computing, and is also an important indicator and infrastructure to evaluation grid. Distributed generation into the grid in different ways, different motors into the grid in different ways, based on the analysis of specific motor analysis the grid way, and then analyzes the impact on the grid size, reduce as much as possible to avoid disadvantages.
This paper studies the large-scale distributed generation of wind power and photovoltaic power systems and the impact of the power flow. Three main aspects of the work have done.
First, generate the wind electric field and solar photovoltaic field simulation environment, according to the given latitude and longitude of the region, in the National Aeronautics and Space (NASA) Web site found the average monthly wind speed and light intensity of one year, when take these basic data into the HOMER software, simulation can generate that year every moment of every day the wind speed and light intensity.
Second, build the wind power and the solar photovoltaic power models, Specially, analysis of the doubly-fed variable speed constant frequency(VSCF) wind turbine power characteristics, draft the power handling program during simulation.
Third, considering the distribution power output uncertainty of two-phase flow calculation method.
Construct containing the double-fed wind turbine wind power model, photovoltaic cell model, using relatively mature software PSASP and HOMER to achieve distribution network with distribution power flow calculation and environment simulation, which has the following advantages:simple method, good performance, fast calculation speed and high reliability; solve the environmental wind generation and photovoltaic cells, including the randomness and uncertainties of the wind turbine and photovoltaic cells for the operation of distribution network simulation problems. Based on the node of IEEE14 standard system, followed by adding wind turbines, photovoltaic cells and wind turbines and photovoltaic cells to run a combination of simulation. The results showed that adding wind turbines and photovoltaic cells, can improve the quality of the voltage distribution network, and make the trend of the distribution is more reasonable.
分布式发电并入电网,不可避免的会对原有的电网产生一定的影响,这些影响包括对潮流,电能质量,继电保护,网损,安全可靠性等的影响。本文主要研究分布式发电并入电网对潮流的影响；潮流计算是电网的基础计算,也是评估电网的一个重要指标和基础。分布式发电并入电网的方式不同,不同的电机并入电网的方式也不同,在分析具体电机的基础之上分析其并网方式,进而分析对电网的影响大小,尽可能的趋利避害。
本文主要研究了分布式发电中规模较大的风力发电和光伏发电及其对于电力系统潮流的影响。主要做了三个方面的工作：一是风电场环境和光伏电场仿真分析环境的生成,根据给定分析区域的经度和纬度,在美国航空航天(NASA)网站上查出每年每月的平均风速和光照强度,将这些基础数据带入HOMER软件,即可仿真生成当年每天每整点时刻的风速和光照强度。二是构建了风力发电和太阳能光伏发电的电源模型,特别分析了双馈变速恒频风力发电机的电源特性,拟定了仿真分析过程中的电源处理方案。三是确定了考虑分布电源出力不确定性的两阶段潮流计算方法。
构建了包含双馈风电机组的风力发电模型,光伏电池模型,利用应用相对成熟的HOMER软件以及PSASP软件进行环境仿真和潮流计算,具有以下一些优点：方法简单、性能良好、计算速度快、可靠性高；解决了风电场环境的生成,光伏电池的环境生成,包含随机性以及不确定性的风电机组和光伏电池的配电网的运行模拟问题。以IEEE14节点标准系统为基础,依次加入风电机组、光伏电池以及风电机组和光伏电池的组合进行运行模拟。结果表明,加入风电机组和光伏电池,可以提高配电网电压的质量,也使得潮流的分布更合理。
With the energy saving depth, environmental protection, increasing attention, the gradual depletion of energy, distributed generation for its clean and environmental protection advantages is playing an increasingly important role, while the number of distributed generation is increasing and the capacity is also more and more, making the distributed generation is no longer confined to a separate self-sufficient, but the formation of large-scale wind farms or photovoltaic electric power grid.
Distributed generation into the grid will inevitably have some impact to the original grid, including the power flow, power quality, protection, network losses, the impact of such security and reliability and so on. This paper studies the trend of distributed generation on the impact of the grid power flow; power flow calculation is the basis of grid computing, and is also an important indicator and infrastructure to evaluation grid. Distributed generation into the grid in different ways, different motors into the grid in different ways, based on the analysis of specific motor analysis the grid way, and then analyzes the impact on the grid size, reduce as much as possible to avoid disadvantages.
This paper studies the large-scale distributed generation of wind power and photovoltaic power systems and the impact of the power flow. Three main aspects of the work have done.
First, generate the wind electric field and solar photovoltaic field simulation environment, according to the given latitude and longitude of the region, in the National Aeronautics and Space (NASA) Web site found the average monthly wind speed and light intensity of one year, when take these basic data into the HOMER software, simulation can generate that year every moment of every day the wind speed and light intensity.
Second, build the wind power and the solar photovoltaic power models, Specially, analysis of the doubly-fed variable speed constant frequency(VSCF) wind turbine power characteristics, draft the power handling program during simulation.
Third, considering the distribution power output uncertainty of two-phase flow calculation method.
Construct containing the double-fed wind turbine wind power model, photovoltaic cell model, using relatively mature software PSASP and HOMER to achieve distribution network with distribution power flow calculation and environment simulation, which has the following advantages:simple method, good performance, fast calculation speed and high reliability; solve the environmental wind generation and photovoltaic cells, including the randomness and uncertainties of the wind turbine and photovoltaic cells for the operation of distribution network simulation problems. Based on the node of IEEE14 standard system, followed by adding wind turbines, photovoltaic cells and wind turbines and photovoltaic cells to run a combination of simulation. The results showed that adding wind turbines and photovoltaic cells, can improve the quality of the voltage distribution network, and make the trend of the distribution is more reasonable.
引文
[1]韦钢,吴伟力,胡丹云等.分布式电源及其并网时对电网的影响[J].高电压技术,2007,33(1)：36-40
[2]何季民.分布式电源技术展望[J].东方电气评论,2003,17(1)：9-14
[3]梁才浩,段献忠.分布式发电及其对电力系统的影响[J].电力系统自动化.2001,25(12)：53-56
[4]胡学浩.分布式发电(电源)技术及其并网问题[J].电工技术杂志,2004,04(10)：1-5
[5]王成山,郑海峰,谢莹华,陈恺.计及分布式发电的配电系统随机潮流计算[J].电力系统自动化,2005,29(24)：39-44
[6]江兴月.含分布式电源的配电网潮流和短路统一分析方法[D].[硕士学位论文].天津：天津大学,2007
[7]陈云云.考虑分布式发电的配电系统可靠性评估[D].[硕士学位论文].天津：天津大学,2006
[8]章杜锡.分布式发电引起的配电网过电压的研究[D].[硕士学位论文].杭州：浙江大学,2007
[9]Frederick R.Fucci.Issues for Distributed Generation in the US[C], Power Engineering Society Winter Meeting,2002. IEEE 121-126
[10]张国宝.在2005北京国际可再生能源大会部长论坛上的讲话[J].太阳能,2005,05(6)：8-9
[11]梁有伟,胡志坚,陈允平.分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述[J].电网技术.2003,27(1)：71-75
[12]Interaction between distributed generation and the distribution:operation aspects[C].IEEE/PES.Transmission and Distribution Conference and Exhibition. Yokohama,Japan:Asia Pacific,2002:1357-1362
[13]孙云莲,胡雯.浅析分布式电源并网对电能质量的影响[J].太阳能,2009,(12)：76-78
[14]刘玉方.新能源发电与分布式发电及其对电力系统的影响[D].[硕士学位论文].南京：东南大学,2006
[15]于明,王敏.分布式发电技术[J].电力自动化设备.2004,24(7)：31-36
[16]李蓓,李兴源.分布式发电及其对配电网的影响[J].电网技术,2005,9(3)：45-49
[17]肖鑫鑫.计及分布式电源的配网潮流和短路电流计算研究[D].上海：上海交通大学.2008
[18]葛请.分布式发电对电压跌落的影响及失电损失分摊研究[D].杭州,浙江大学,2007
[19]梁才浩,段献忠,巍巍等.分布式发电机其对电力系统的影响基于PSASP的双馈风电场建模及接入电网仿真[J].电力系统自动化设备.2009,29(12)：68-73
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[22]李腾飞,吕跃刚,刘吉宏,徐大平.风力发电机组并网技术[J].中国电力.2009,42(11)：61-65
[23]计崔.大型风力发电场并网接入运行问题综述[J].华东电力.2008,36(10)：71-73
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[31]吴义纯.含风电场的电力系统可靠性与规划问题的研究[D].[博士学位论文].合肥：合肥工业大学,2006
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[46]王军.单晶硅太阳能电池硅片转换效率提高对并网电能质量的改善[D].[硕士学位论文].保定：华北电力大学,2009
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[50]王中枢.生物质气化过程优化控制方法研究[D].[硕士学位论文].保定：华北电力大学,2008
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[52]崔淑卿,陈娟,张金平.我国生物质能发电前景分析[J].内蒙古科技与经济.2008,(16)：96-97
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[55]李大中.生物质发电气化过程建模及优化研究[D].[博士学位论文].保定：华北电力大学,2009
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[57]铁史明,马永贵.浅谈秸秆发电技术[J].热机技术.2007,(1)：52-57
[58]田晓东,张典,陆军.浅论生物质能源和生物质能发电[J].长春工业大学学报.2007,(28)：8-11
[59]黄剑光.浅谈生物质气化在发电技术应用[J].应用能源技术.2009,(4)：25-29
[60]杨素萍.我国分散发供电与集中供电协调规划理论及应用研究[D].[博士学位论文].北京：华北电力大学,2008
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