含光伏电站的配电网无功补偿优化研究

【摘要】：作为一种新型的可再生清洁能源,太阳能光伏发电成为新能源发电的重要组成部分已得到广泛重视,发展日趋迅速。由于光伏发电与天气状况有关,有功出力受光照强度和温度的影响较大,随着光伏电站规模和装机容量的日益扩大,未来可能对配电网的稳定运行产生明显的影响。本文着重研究光伏发电有功输出的随机性和的波动性对配电网的影响,设计含光伏电站的配电网无功补偿优化的方法。 本文以含光伏电站的配电网作为研究对象,主要分为光伏电站并网对配电网的影响、无功补偿地点的选择以及无功补偿容量的确定三个方面。首先对于含光伏电站的低压配电网来说,电压等级降低了,输电线路上的电压降不仅受无功功率的影响,有时也会受到有功功率及其变化的影响,又因为有功和无功引起的电压变动分量共同起作用,所以无功补偿在一定程度上可以弥补有功功率及其变动造成的电压波动问题。其次采用有功和无功灵敏度指标的综合分析,充分考虑了含光伏电站的配电网中有功功率和无功功率对节点电压的影响,利用灵敏度指标综合判别式的绝对值大小判断薄弱的线路,因为这些薄弱环节往往是安装无功补偿装置的首选位置。然后在此基础上来确定无功补偿的容量,以系统运行成本最优为目标函数,包含补偿后减小的系统网络损耗费用和添加补偿设备的费用,建立了含光伏电站配电网的无功补偿优化数学模型。该模型考虑了光伏电站并网逆变器的无功调节能力,并对粒子群算法(PSO)进行改进,使其具有更好的全局收敛和寻优能力,应用此改进的多组织粒子群算法进行无功补偿优化。 本文所述的无功补偿地点的选择以及无功补偿容量的确定属于配电网无功规划的范畴,考虑光伏电站接入配电网后,根据电压波动最严重的情况确定补偿容量,对其他不是很严重的情况当然也是适用的。最后通过9节点和33节点算例分析,验证了本文所提算法的可行性与有效性。随着接入配电网的光伏电站越来越多,本方法能有效减少功率损耗,提高配电网运行的电压稳定性和经济性。 【关键词】：光伏电站 粒子群算法 无功补偿优化 灵敏度分析 配电网
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM761.12;TM615
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-20
• 1.2.1 光伏发电的研究现状12-15
• 1.2.2 无功补偿优化的研究现状15-20
• 1.3 本文的主要工作20-21
• 第2章 光伏电站并网的影响21-34
• 2.1 光伏电站几种不同的接入情况21-24
• 2.1.1 光伏电站接入变电站有载调压变压器和母线之间21-22
• 2.1.2 光伏电站接入馈电线末端22-23
• 2.1.3 光伏电站接入线路调压器的负荷侧23
• 2.1.4 光伏电站接到个别用户侧23-24
• 2.2 光伏电站接入对电压偏差的影响24-29
• 2.3 光伏电站接入对电压波动的影响29-31
• 2.4 无功补偿装置31-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 无功补偿位置的选择34-41
• 3.1 概述34-35
• 3.2 灵敏度方法综合分析35-37
• 3.2.1 电压/无功灵敏度和电压/有功灵敏度35-36
• 3.2.2 综合灵敏度分析36-37
• 3.3 算例分析37-40
• 3.3.1 IEEE-9节点算例分析37-38
• 3.3.2 IEEE-33节点算例分析38-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 含光伏电站的配电网无功补偿优化的模型41-46
• 4.1 概述41
• 4.2 光伏电站的无功调节能力分析41-42
• 4.3 无功补偿优化的数学模型42-43
• 4.4 本文选取的目标函数43-44
• 4.5 无功优化中的优化条件44-45
• 4.5.1 功率方程约束条件44
• 4.5.2 变量约束条件44-45
• 4.5.3 最终的无功优化目标函数45
• 4.6 本章小结45-46
• 第5章 改进粒子群算法及其在无功优化中的应用46-58
• 5.1 基本粒子群算法46-48
• 5.1.1 基本原理46-47
• 5.1.2 基本粒子群算法的步骤47-48
• 5.1.3 基本PSO算法流程图48
• 5.2 改进粒子群算法48-50
• 5.2.1 改进粒子群算法的思想49
• 5.2.2 改进粒子群算法的进化方程及参数设置49
• 5.2.3 改进粒子群算法计算步骤49-50
• 5.3 算法的程序设计及流程图50-51
• 5.3.1 程序设计的基本思想50-51
• 5.3.2 改进粒子群算法的流程图51
• 5.4 算例分析51-57
• 5.4.1 IEEE-9节点算例分析51-53
• 5.4.2 IEEE-33节点算例分析53-57
• 5.5 本章小结57-58
• 第6章 结论与展望58-60
• 6.1 总结58-59
• 6.2 展望59-60
• 参考文献60-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目63-64
• 致谢64

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