光伏并网发电对配电网的影响研究

【摘要】：在环境污染与资源短缺的双重压力下,世界各国加大了对新能源的利用。在电力行业,以新能源发电为主的分布式电源是目前研究的重点。我国太阳能资源丰富,并且光伏发电具有不需要消耗燃料,对环境污染为零、安装不受地域限制、规模灵活等优点,因此光伏发电得到大家极大地重视。光伏电源作为分布式电源的一种,主要将其并入配电网进行利用,必然会对配电网产生各方面的影响,为更好地利用太阳能,有必要研究光伏并网发电对配电网的影响。本文在软件仿真的基础上研究了光伏发电输出功率的不确定性以及光伏并网对配电网电压分布、功率损耗和继电保护方面的影响,主要研究内容如下：(1)介绍了光伏并网发电系统的优势,仿真出太阳能电池的输出特性。太阳能电池发电系统是利用光生伏打效应原理制成的,它是将太阳辐射能量直接转换成电能的发电系统,存在很多优势。光伏电源的出力受到环境温度、光照强度等因素的影响,输出功率具有不确定性,在Matlab/Simulink平台上对光伏电池进行了仿真,了解其输出特性。从中看出,光伏电池存在最大功率点,需要采用合理的技术对其进行跟踪,在此基础上,介绍了几种最大功率跟踪算法。(2)对OpenDSS软件进行介绍,并在该平台上对光伏并网发电系统进行潮流计算。光伏电源并入配电网增加了系统潮流计算的复杂程度,仿真软件OpenDSS是主要针对配电网而开发的系统分析工具。基于OpenDSS平台,建立光伏电源模型,使用定点迭代潮流算法对光伏并网发电系统进行潮流计算。充分考虑光照强度、环境温度等外部条件,模拟光伏电源的输出功率随时间变化的情况。研究表明,安装在系统末端的大型集中式并网光伏发电系统输出功率的突然下降会造成系统电压的偏移,给系统稳定运行带来影响。光蓄互补发电系统利用蓄电池来补充光伏电源出力的下降,使系统电压保持稳定,结合算例进行验证。(3)光伏电源接入容量的不同对配电网电压分布及网络损耗产生的影响不同。在配电网中接入不同容量的光伏电源,根据潮流计算结果,比较系统电压分布及网络损耗情况。使用电压改善程度及网络损耗改善程度两个指标衡量其对配电网电压分布及网络损耗的影响,并结合具体算例得出相关结论。(4)光伏电源的接入会威胁到原有系统的继电保护装置的动作可靠性。首先从理论上分析光伏电源的接入对电网三段式电流保护以及自动重合闸的影响。孤岛的出现影响系统稳定性及电能质量,需要有效的孤岛监测技术,对几种常用的孤岛检测技术进行介绍,分析各种方法的利弊。然后使用具体算例基于OpenDSS平台,对光伏电源的接入对配电网保护装置的影响进行验证。最后总结出几种现有的保护方案,并进行简单介绍。 【关键词】：光伏并网 潮流计算 蓄电池 网络损耗 继电保护
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 概述10-13
• 1.1.1 分布式发电10-11
• 1.1.2 太阳能光伏发电11-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.2.1 国外光伏发电现状13-14
• 1.2.2 国内光伏发电现状14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 第二章 光伏并网发电系统16-26
• 2.1 系统简介16-18
• 2.1.1 系统原理与组成16-17
• 2.1.2 系统分类17-18
• 2.2 太阳能电池18-23
• 2.2.1 太阳能电池等效电路18-19
• 2.2.2 太阳能电池参数介绍19-20
• 2.2.3 Matlab/Simulink光伏电池仿真模型的建立20-23
• 2.3 最大功率跟踪算法23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 计及光伏发电的配电网潮流计算26-46
• 3.1 OpenDSS简介26-31
• 3.1.1 OpenDSS结构26-28
• 3.1.2 OpenDSS文件说明28-31
• 3.2 基于OpenDSS的配电网三相潮流计算31-36
• 3.2.1 潮流算法介绍31-35
• 3.2.2 算例验证35-36
• 3.3 光伏并网发电系统三相潮流计算36-39
• 3.3.1 光伏电源模型的建立37-38
• 3.3.2 光伏电源输出功率仿真38-39
• 3.4 光蓄互补发电系统39-44
• 3.4.1 光蓄互补发电系统构成39-40
• 3.4.2 蓄电池充/放电控制40-41
• 3.4.3 算例分析41-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 光伏发电对配电网电压分布及网络损耗的影响研究46-58
• 4.1 指标计算46-48
• 4.1.1 配电网节点功率及电压计算46-47
• 4.1.2 光伏电源对系统电压及网损的影响指标47-48
• 4.2 光伏并网系统参数48-51
• 4.3 光伏并网对配电网电压分布及网损的影响51-56
• 4.3.1 光伏出力变化对配电网电压分布的影响52-55
• 4.3.2 光伏出力变化对配电网损耗的影响55-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 光伏并网发电对配电网保护的影响研究58-82
• 5.1 光伏接入对配电网保护的影响理论分析58-62
• 5.1.1 配电网结构及保护配置58
• 5.1.2 光伏电源接入位置对配电网保护的影响分析58-61
• 5.1.3 光伏接入对自动重合闸装置的影响分析61-62
• 5.2 光伏并网系统孤岛检测62-67
• 5.2.1 光伏并网系统的孤岛原理与基本要求63-65
• 5.2.2 常用孤岛检测技术65-67
• 5.3 仿真算例67-79
• 5.3.1 三段式电流保护分析67-72
• 5.3.2 重合闸保护分析72-79
• 5.4 现有保护方案介绍79-80
• 5.5 本章小结80-82
• 第六章 总结与展望82-84
• 6.1 全文总结82-83
• 6.2 工作展望83-84
• 参考文献84-88
• 致谢88-89
• 攻读学位期间发表的论文89

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