含分布式电源的配电网潮流计算 邓天宇演示幻灯片.ppt

LOGO 含分布式电源的配电网潮流计算 ? 作者：陈海焱 , 陈金富 , 段献忠 ? 单位：华中科技大学电气与电子工程学院 ? 报刊：电力系统自动化 什么是分布式电源？ 分布式电源 (DG) 一般分布在配电网 , 其容量大多在几十 kW －几十 MW 之间。按发电能源是否可再生将其分为 2 类 : 一类称为利用可再生能源的 DG, 主要包括太阳能光伏、风能、地热能、海洋能等发电形式 ; 另一类称 为利用不可再生能源的 DG, 主要包括内燃机、热电联产、燃动机、微型燃 气轮机、燃料电池等发电形式。 分布式电源并网所带来的新的问题： DG 并人配电网对配电系统的网损和电压分布有重要影响 , 而潮流计算 是对其影响进行量化分析的主要手段。由于目前的配电网潮流计算方法 中没有考虑各种形式的 DG, 因而随着各种不同形式 DG 的并网 , 配电网潮流 计算难度增大 , 一些传统计算方法将因不能考虑 DG 的影响而失效 , 为此必 须研究能够计及 DG 对配电网络影响的潮流计算新方法。 论文背景 论文的结构 DG 并网的接口 DG 与配电网互联的接口一般有 3 种形式 : 同步发电机、异步发电机、 DC/AC 或 AC/AC 变换器。 DG 的典型容量范围及其与电网的接口形式如下所示： 发电形式 典型容量范围 与电网的常见接口 太阳能发电 几 W －几百 kW DC/AC 变换器 风能 几百 W －几 MW 异步发电机 地热能 几百 kW －几 MW 同步发电机 海洋能 几百 kW －几 MW 四象限同步发电机 微型汽轮机 几十 kW －几 MW AC/DC 变换器 燃料电池 几十 kW －几十 MW DC/AC 变换器 DG 在潮流计算中的模型 1. 异步发电机接口模型 利用风能发电的 DG 一般采用异步发电机并网运行 , 其简化等值 电路如图所示： x m 为激磁电抗 ,x 1 为定子漏抗 ,x 2 为转子漏抗 ,x c 为机端并联电容器 电抗 ,R 2 为转子电阻 ,s 为转差 , 定 子电阻忽略。 由上图可推出： DG 在潮流计算中的模型 对风电场而言 , 输出的有功功率 P 由风速决定 , 在潮流计算中可以认 为是给定值 , 此时吸收的无功功率 Q 与机端电压 V 、转差 s 有关 , 而 V 和 s 的关系由式 (1) 决定 , 于是可推出异步风力发电机吸收的 Q 与 V 的函数关 系式 : 由此可知，异步发电机节电类型具备如下特点： 发出的有功功率是确定值，而无功功率与机端电压有关。 其通用表达式为： 2. 同步发电机接口模型 DG 在潮流计算中的模型 其中采用电压控制的 DG 在潮流计算中可作为 PV 节点处理 , 采用功率因数控制的 DG 可以作为 PQ 节点处理。 下文谈论采用无励磁调节的同步发电机作为接口的 DG 在潮 流计算中的处理方法。 DG 在潮流计算中的模型 有下式成立： 一般在潮流计算中可以认为 DG 的输出有功是已知的，由式 （ 5 ）和式（ 6 ）可以推得 Q DG 与端电压关系为： 式（ 7 ）和式（ 3 ）有类似之处。可见，对采用无励磁调节 能力的同步发电机作为接口的 DG 在潮流计算中也可作为电压静 特性节点处理，同样可以建立形如式（ 4 ）的数学模型。 DG 在潮流计算中的模型 3. 电力电子变换器接口模型 本文以燃料电池发电站为例，介绍其并网结构及控制方 式，然后对其在潮流计算中的处理方法给出建议。 其中 U fc 为电池输出的直流电压； R fc 为电池的内阻； m 为换流器 的调节指数； ψ 为换流器点燃角； V ac 为换流器输出的交流电压； X T 为变压器等值电抗； Vs 为系统母线电压； δ 与 θ 为电压的相 角，且满足 ψ ＝ δ － θ 。 DG 在潮流计算中的模型 V ac 幅值与 V FC 有如下关系： V ac ＝ mU FC (7) 由图 2 和式（ 8 ）可以推出下式： 由式子可以得到，在潮流计算中燃料电池发电站并网节 点可以作为 PV 节点处理。 算法研究 直接法 有较强的处理 弱环网的能力 , 而且适合处理 具有电压静特 性的节点类型 , 但 是 对 含 P V 节点的网络则 不能有效处理。 前推回带法 有易编程、计 算效率高等优 点 , 该 方 法 也 能有效处理电 压静特性的节 点 类 型 , 但 是 对弱环网或对 包 含 DG 的 多 PV 节 点 网 络 则 处 理 不 便 , 需要用到补偿 技术 . 牛顿拉夫逊法 该方法对电压 初值非常敏感 , 由于配电网靠 近末端的节点 电压往往偏低 , 导致该方法收 敛 性 较 差 , 另 外在配电网中 具有大的 R/X, 故雅可比矩阵 不能实现解藕。 传统的配电网潮流算法主要分为 3 种类型 : 直接法、前推回