分布式电源高渗透配电网集群划分与控制方法研究
毕业论文关键词 分布式电源 高渗透率 集群划分 分层控制
Title Research on cluster partition and control strategy in the distribution network with high penetration of DG Abstract In the distribution system with high penetration of DG(distributed generation), the problem of power quality based on voltage quality has a significant impact on the security, stability and economic operation of local power grid. For this problem, this paper puts forward an active distribution network control strategy based on cluster. Based on voltage sensitivity analysis, considering electrical distance, power type, operating mode, control mode, adjustable capacity and other factors, DG in distribution network partition are pided into clusters and the equivalent model of cluster is established; on the basis of this model this paper proposes a hierarchical control strategy of DG and establishes a cluster optimization control model of DG which solved by the quadratic programming algorithm, to optimize the active and reactive output of DG units in distribution network. The control strategy is simulated by Matlab/Simulink, and the simulation results verify the correctness and feasibility of the control strategy.
Keywords distributed generation(DG); high penetration; cluster partition; hierarchical control
目次
1绪论..1
1.1选题背景及意义1
1.3本课题研究的主要内容....3
2基于集群的有源配电网调控策略研究....5
2.1基于集群的有源配电网调控的必要性分析...5
2.2基于集群的有源配电网调控基本框架..5
2.3集群的实现形式7
2.4本章小结.8
3基于灵敏度分析的有源配电网集群划分方法研究....9
3.1电压灵敏度分析9
3.2集群划分的基本策略10
3.3本章小结16
4基于集群的有源配电网控制方法研究（以分布式光伏为例）...17
4.1基于集群的有源配电网控制框架17
4.2基于二次规划的主站侧集群控制18
4.3基于场站调节效率的集群内控制21
4.4基于PI控制的场站本地控制...23
4.5有源配电网控制方法优化.25
4.6本章小结32
5仿真算例..33
5.1算例介绍33
5.2算例分析36
5.3本章小结41
结论.42
致谢.43
参考文献.44
附录A负荷数据..46
附录B线路参数数据...47
1 绪论 1.1 选题背景及意义 随着全球气候变暖、能源危机问题的日益严峻，可再生能源的应用已成为发展趋势。然而，规模化分布式电源的接入对电网的安全可靠运行提出了挑战，电网公司将面对大量井喷式、小容量、分散化的分布式电源接入。这将对局域电网的安全稳定以及经济运行产生重大影响： (1) 电压质量的影响。光伏发电功率受天气状况影响很大，尤其在多云天气，发电功率会出现随机性的快速剧烈变化，国内已投入使用的光伏电站每分钟最大出力变化率在20%~70%之间。间歇式分布式电源规模化接入后波动的有功出力影响到电网功率平衡特性，进而造成电网母线电压大幅波动。 (2) 功率特性的影响。高密度分布式电源接入配电网后影响传统配电网的负荷曲线，电力电量平衡在多电源网络下变得尤其复杂。极端工况甚至会发生频率急剧变化，触发安全稳定装置、继电保护装置动作等严重运行问题。 (3) 投资效益风险。一方面，当前电网公司采取全额消纳的方针，分布式电源分散接入、分散管理，电力公司通常采取对现有电网进行优化、加强和扩建的手段，以提高光伏接纳能力。但这种方式增加了电网的建设费用，系统安全性问题依然存在，经济性和安全性没有得到根本解决；另一方面对分布式电源投资方来说，在大规模分布式电源集中接入地区，为保证电网安全运行而被动地弃光、弃风影响了投资收益，并且大型项目额外配置的静止无功补偿装置利用率不高，增加了投资，降低用户经济收益。 (4) 电能质量等其它影响。逆变型电源是无旋转的静止元件，通过变流器并网，逆变器抗扰动和过负荷能力相对较差，并网点电压不平衡、电压/频率波动、短时电压越限均可引发逆变器脱网，因而在大量分布式电源集中接入区域，电网运行指标的局部劣化可能引发全网安全运行风险。 总之，分布式电源大规模接入配电网，可能对电网的安全运行以及分布式电源发电经济效益造成较大影响，无法达到全社会资源效益最大化。因此，为推动分布式电源进一步发展，保证全网的安全稳定运行，提高用户体验，促进电力市场交易，必须对分布式电源进行有效管控，在支持、服务分布式电源接入同时，在运行上采取必要技术手段，对分布式电源进行运行监视调度。研究表明，通过对分布式电源进行运行调度，一方面可以有效降低安全稳定风险，减少配电网管理成本，另一方面，可以减少分布式电源弃风、弃光概率，增加分布式电源项目经济性。