计及分布式电源的配电网潮流计算及其无功优化研究

随着我国常规能源供应的日益紧张和环境保护的呼声越来越高涨,以技术进步实现节能减排,大力发展低碳经济,是电力工业实现可持续发展的重要途径。一场以能源变革为核心的全球产业竞争大幕已经拉开,建设智能电网是我国乃至全世界电网发展的必然趋势。智能电网通过在发电、输电、配电、储能和消费过程中的创新来减少对环境的影响,进一步扩大可再生能源的接入。英国政府在其2003年的能源白皮书率先提出了“低碳经济”的概念,我国政府为发展“低碳经济”提出了“节能减排”的约束性指标,与之相适应的分布式发电(distributed generation, DG)技术得到了国家的高度重视和快速发展。 分布式发电系统具有投资少、灵活性高、对环境污染小、效率高等优点,未来智能电网的发展必然伴随着越来越多的分布式电源接入配电网。但是大量分布式电源的接入将会对配电网产生很大的影响,配电网的结构和运行方式将会随着分布式电源的大量接入而发生改变。而对含分布式电源的配电网潮流进行分析和研究是定量分析分布式电源对配电网影响的一个重要手段。基于此,本文分析了分布式电源及其并网接口的数学模型,研究了含分布式电源的配电网潮流计算及其优化方法,详细讨论了分布式电源并网对配电网静态电压稳定性的影响,并对含风力发电机组的配电网进行了潮流优化。主要研究成果如下： (1)为实现不同类型的分布式电源并网后的配电网潮流计算,文中分析研究了风力发电、光伏电池、燃料电池和微型燃气轮机4种分布式电源在潮流计算中的数学模型,编写了基于前推回代法的可处理PQ、PI、PV节点类型分布式电源的配电网三相潮流计算程序,并针对PV节点类型的分布式电源在用前推回代法计算配电网潮流时存在收敛困难的问题,提出了相应的解决方法。 (2)针对大量分布式电源并网后配电网可能存在弱环网和三相负荷不平衡的问题,文中分别研究了如何解决含弱环网的配电网三相潮流计算和如何实现计及三相负荷和线路参数不平衡的配电网潮流计算问题,并用仿真算例对所提出的解决方法进行了验证。同时,为了测试算法性能,文中分4种实验方案分析了计及风力发电、光伏电池、燃料电池和微型燃气轮机的三相不平衡潮流计算,算例测试结果表明,文中所编写的潮流计算方法能够很好地处理含多种分布式电源的配电网三相潮流计算。 (3)为了定量地分析不同分布式电源并网对配电网静态电压稳定性的影响程度,文中对风力发电、光伏电池、燃料电池和微型燃气轮机对配电网静态电压稳定性的影响进行了对比分析,得到了如何实现分布式电源在配电网中的最优配置具有指导性的结论。文章最后还对含有风力发电机组的配电网进行了潮流优化,优化后的配电网网络损耗降低,系统各节点电压幅值得到了有效地提升,进一步提高了配电网对负荷的承载能力。