分布式电源并网电压质量影响及优化方法研究

摘要

随着能源短缺问题的日益凸显以及分布式发电技术的快速发展，分布式电源（Distributed Generation，DG）在配电网中的渗透率越来越高，由此给配电网带来了一系列的电压质量影响。本文对DG并网可能产生的电压质量影响进行分析，并针对含DG的配电网提出一种电压优化方法。 首先，对分布式发电技术从原理上进行了分析并理论推导了DG并网可能产生的电压层面影响，指出接入位置、接入容量、功率因数等参数对电压问题的影响规律。以运行中的光伏电站为例，对其进行了现场实测并分析了其电压质量状况，指出进行电压质量影响分析的必要性。在DIgSILENT中搭建了风力发电系统和光伏发电系统的模型，并对模型的正确性进行了验证。 然后，通过在DIgSILENT中搭建配电网仿真模型，仿真分析了接入位置、接入容量、功率因数对电压偏差和谐波电压的影响，指出DG合理的并网可以提高系统节点电压水平，降低谐波影响，改善电压质量，但是不合理的接入可能改变电压分布的单调性，使节点电压越限、谐波增大。通过对并网光伏系统突然脱网时系统的电压波动进行仿真，分析了其对电压波动的影响规律。 最后，针对含DG的配电网提出了一种基于配网重构的电压优化方案。实际运行的配电网的拓扑结构是灵活可变的，通过寻找负荷潮流和最优网络结构之间的映射关系将该电压优化问题转换为模式识别问题。以电压平衡指数最小为目标函数，通过支持向量机（SVM）进行含DG配电网负荷潮流同最优网络结构之间的分类，通过构建新的输出向量表达方式解决SVM输出空间难以表达的问题，完成配电网络拓扑重构，实现对含DG配电网的电压优化。以IEEE33节点配电网络为例，对该算法进行了验证。结果表明，该算法可以有效降低电压平衡指数，改善系统电压水平，实现电压优化的目的。

目录

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致谢

1 绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2分布式电源并网发展现状

1.2.1 分布式电源概述

1.2.2 国内外发展现状

1.3分布式电源并网影响

1.4含DG配电网电压优化方法研究现状

1.5 主要研究内容

2 分布式发电技术及其并网电压质量影响分析

2.1分布式电源并网电压质量标准

2.2 配电网结构

2.3分布式发电技术

2.3.1 风力发电

2.3.2 光伏发电

2.3.3 小水电

2.3.4 输出功率可控的分布式发电技术

2.4分布式电源并网电压质量影响分析

2.4.1 电压偏差影响分析

2.4.2 电压波动影响分析

2.4.3 谐波电压影响分析

2.5并网光伏电站现场实测

2.6 本章小结

3 基于DIgSILENT的分布式电源建模分析

3.1DIgSILENT介绍

3.2风力发电系统模型

3.2.1 3s/2r坐标变换

3.2.2 双馈异步发电机数学模型

3.2.3 风力发电系统的控制及建模分析

3.3光伏发电系统模型

3.3.1 光伏电池数学模型

3.3.2 最大功率点跟踪器控制策略

3.3.3 光伏发电系统的控制及建模分析

3.4 本章小结

4 分布式电源并网电压质量影响仿真分析

4.1电压偏差影响分析

4.1.1 接入位置不同对电压偏差影响

4.1.2 接入容量不同对电压偏差影响

4.1.3 功率因数不同对电压偏差影响

4.2电压波动影响分析

4.3谐波影响分析

4.3.1 接入位置不同对谐波影响

4.3.2 接入容量不同对谐波影响

4.4分布式电源并网电压问题的解决措施

4.5 本章小结

5 基于配网重构的含DG配电网电压优化研究

5.1 基于配网重构的电压优化方法

5.2.1 支持向量机原理

5.2.2 支持向量机分类器分类效果

5.3利用支持向量机的电压优化方案

5.3.1 输入向量与输出向量

5.3.2 算法流程图

5.4 算法实例

5.4.1 接入PQ型DG时优化分析

5.4.2 接入位置不同时优化分析

5.4.3 接入容量不同时优化分析

5.5 本章小结

6 总结与展望

参考文献

附录1

附录2

作者简历

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