光伏并網(wǎng)發(fā)電對配電網(wǎng)的影響研究

【摘要】：在環(huán)境污染與資源短缺的雙重壓力下,世界各國加大了對新能源的利用。在電力行業(yè),以新能源發(fā)電為主的分布式電源是目前研究的重點。我國太陽能資源豐富,并且光伏發(fā)電具有不需要消耗燃料,對環(huán)境污染為零、安裝不受地域限制、規(guī)模靈活等優(yōu)點,因此光伏發(fā)電得到大家極大地重視。光伏電源作為分布式電源的一種,主要將其并入配電網(wǎng)進行利用,必然會對配電網(wǎng)產(chǎn)生各方面的影響,為更好地利用太陽能,有必要研究光伏并網(wǎng)發(fā)電對配電網(wǎng)的影響。本文在軟件仿真的基礎(chǔ)上研究了光伏發(fā)電輸出功率的不確定性以及光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)電壓分布、功率損耗和繼電保護方面的影響,主要研究內(nèi)容如下：(1)介紹了光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢,仿真出太陽能電池的輸出特性。太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)是利用光生伏打效應(yīng)原理制成的,它是將太陽輻射能量直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng),存在很多優(yōu)勢。光伏電源的出力受到環(huán)境溫度、光照強度等因素的影響,輸出功率具有不確定性,在Matlab/Simulink平臺上對光伏電池進行了仿真,了解其輸出特性。從中看出,光伏電池存在最大功率點,需要采用合理的技術(shù)對其進行跟蹤,在此基礎(chǔ)上,介紹了幾種最大功率跟蹤算法。(2)對OpenDSS軟件進行介紹,并在該平臺上對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行潮流計算。光伏電源并入配電網(wǎng)增加了系統(tǒng)潮流計算的復(fù)雜程度,仿真軟件OpenDSS是主要針對配電網(wǎng)而開發(fā)的系統(tǒng)分析工具。基于OpenDSS平臺,建立光伏電源模型,使用定點迭代潮流算法對光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)進行潮流計算。充分考慮光照強度、環(huán)境溫度等外部條件,模擬光伏電源的輸出功率隨時間變化的情況。研究表明,安裝在系統(tǒng)末端的大型集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出功率的突然下降會造成系統(tǒng)電壓的偏移,給系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來影響。光蓄互補發(fā)電系統(tǒng)利用蓄電池來補充光伏電源出力的下降,使系統(tǒng)電壓保持穩(wěn)定,結(jié)合算例進行驗證。(3)光伏電源接入容量的不同對配電網(wǎng)電壓分布及網(wǎng)絡(luò)損耗產(chǎn)生的影響不同。在配電網(wǎng)中接入不同容量的光伏電源,根據(jù)潮流計算結(jié)果,比較系統(tǒng)電壓分布及網(wǎng)絡(luò)損耗情況。使用電壓改善程度及網(wǎng)絡(luò)損耗改善程度兩個指標(biāo)衡量其對配電網(wǎng)電壓分布及網(wǎng)絡(luò)損耗的影響,并結(jié)合具體算例得出相關(guān)結(jié)論。(4)光伏電源的接入會威脅到原有系統(tǒng)的繼電保護裝置的動作可靠性。首先從理論上分析光伏電源的接入對電網(wǎng)三段式電流保護以及自動重合閘的影響。孤島的出現(xiàn)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性及電能質(zhì)量,需要有效的孤島監(jiān)測技術(shù),對幾種常用的孤島檢測技術(shù)進行介紹,分析各種方法的利弊。然后使用具體算例基于OpenDSS平臺,對光伏電源的接入對配電網(wǎng)保護裝置的影響進行驗證。最后總結(jié)出幾種現(xiàn)有的保護方案,并進行簡單介紹。 【關(guān)鍵詞】：光伏并網(wǎng) 潮流計算 蓄電池 網(wǎng)絡(luò)損耗 繼電保護
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-5
• abstract5-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 概述10-13
• 1.1.1 分布式發(fā)電10-11
• 1.1.2 太陽能光伏發(fā)電11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 國外光伏發(fā)電現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 國內(nèi)光伏發(fā)電現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容15-16
• 第二章 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)16-26
• 2.1 系統(tǒng)簡介16-18
• 2.1.1 系統(tǒng)原理與組成16-17
• 2.1.2 系統(tǒng)分類17-18
• 2.2 太陽能電池18-23
• 2.2.1 太陽能電池等效電路18-19
• 2.2.2 太陽能電池參數(shù)介紹19-20
• 2.2.3 Matlab/Simulink光伏電池仿真模型的建立20-23
• 2.3 最大功率跟蹤算法23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 計及光伏發(fā)電的配電網(wǎng)潮流計算26-46
• 3.1 OpenDSS簡介26-31
• 3.1.1 OpenDSS結(jié)構(gòu)26-28
• 3.1.2 OpenDSS文件說明28-31
• 3.2 基于OpenDSS的配電網(wǎng)三相潮流計算31-36
• 3.2.1 潮流算法介紹31-35
• 3.2.2 算例驗證35-36
• 3.3 光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)三相潮流計算36-39
• 3.3.1 光伏電源模型的建立37-38
• 3.3.2 光伏電源輸出功率仿真38-39
• 3.4 光蓄互補發(fā)電系統(tǒng)39-44
• 3.4.1 光蓄互補發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成39-40
• 3.4.2 蓄電池充/放電控制40-41
• 3.4.3 算例分析41-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第四章 光伏發(fā)電對配電網(wǎng)電壓分布及網(wǎng)絡(luò)損耗的影響研究46-58
• 4.1 指標(biāo)計算46-48
• 4.1.1 配電網(wǎng)節(jié)點功率及電壓計算46-47
• 4.1.2 光伏電源對系統(tǒng)電壓及網(wǎng)損的影響指標(biāo)47-48
• 4.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)48-51
• 4.3 光伏并網(wǎng)對配電網(wǎng)電壓分布及網(wǎng)損的影響51-56
• 4.3.1 光伏出力變化對配電網(wǎng)電壓分布的影響52-55
• 4.3.2 光伏出力變化對配電網(wǎng)損耗的影響55-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第五章 光伏并網(wǎng)發(fā)電對配電網(wǎng)保護的影響研究58-82
• 5.1 光伏接入對配電網(wǎng)保護的影響理論分析58-62
• 5.1.1 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及保護配置58
• 5.1.2 光伏電源接入位置對配電網(wǎng)保護的影響分析58-61
• 5.1.3 光伏接入對自動重合閘裝置的影響分析61-62
• 5.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)孤島檢測62-67
• 5.2.1 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的孤島原理與基本要求63-65
• 5.2.2 常用孤島檢測技術(shù)65-67
• 5.3 仿真算例67-79
• 5.3.1 三段式電流保護分析67-72
• 5.3.2 重合閘保護分析72-79
• 5.4 現(xiàn)有保護方案介紹79-80
• 5.5 本章小結(jié)80-82
• 第六章 總結(jié)與展望82-84
• 6.1 全文總結(jié)82-83
• 6.2 工作展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-89
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文89

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