基于电压影响和混合储能的分布式电源优化配置研究

摘要

近年来，越来越多的分布式电源(Distributed Generation, DG)接入配电网，其配置不当引发的电压质量问题引起了电力学者的广泛关注。本文基于电压层面，考虑混合储能的作用，对DG优化配置进行了深入研究。
　　首先从理论角度出发，分析出DG对电压分布影响的主要因素为DG位置、容量、功率因数和数量，对电压波动影响的主要因素为DG容量和线路阻抗，并对静态电压稳定性进行了研究。
　　接着对DG和储能元件进行建模。由于电压分布和静态电压稳定性属于稳态研究范畴，DG模型只需反映普通电源特性，故本文以静态发电机为例进行研究；电压波动是暂态研究的一种，DG模型需反映其内在特性，本文以小时间尺度内功率波动性较强的光伏发电为例进行研究，搭建了光伏发电的DIgSILENT模型，通过仿真其输出特性验证了模型的正确性；对储能元件中的超级电容和蓄电池进行了理论分析、建模和仿真验证。
　　然后仿真分析了DG位置、容量、功率因数和数量不同时对电压分布影响，指出DG能够提升线路电压，但接入不当会引起电压越限问题，并验证了改变电压分布单调性的条件；对光伏发电退出、投入和按照实际光照强度出力时电压波动情况进行仿真，结果表明并网点处的电压波动最严重，电压波动标准在一定程度上比电压偏差标准更严格，为了增大DG接入容量，需要抑制电压波动；仿真研究了DG位置、容量、功率因数和数量不同时对静态电压稳定性的影响，指出DG的接入可有效提升线路的静态电压稳定性。
　　最后研究了基于电压改善的DG优化配置。以静态电压稳定性和网络损耗为目标，考虑节点电压约束条件，采用遗传算法确定了DG接入的最佳位置和容量，并进行了算例验证；为了接入更大容量的DG，采用混合储能技术抑制DG功率波动，利用蓄电池承担波动功率的低频分量，利用超级电容承担波动功率的高频分量，从而抑制了电压波动，使DG大容量的接入成为可能。

目录

声明

致谢

1 绪论

1.1 课题研究的背景和意义(Background and Significance of the Subject)

1.2 DG概述(Review of DG)

1.3 DG 对配电网电压影响研究现状(Research Situation of Influence of DG on Distribution Network Voltage )

1.4 储能技术研究现状(Research Situation of Energy-storage Technology)

1.5 DG 优化配置研究现状(Research Situation of Configuration Optimization of DG)

1.6 本文主要研究内容(Main Research Content of the Thesis)

2 DG对配电网电压影响的理论分析

2.1 电压相关标准(Related Voltage Standards)

2.2 对电压分布的影响(Influence on Voltage Profile)

2.3 对电压波动的影响(Influence on Voltage Fluctuation)

2.4 静态电压稳定性分析(Analysis of Static Voltage Stability)

2.5 本章小结(Chapter Summary)

3 基于DIgSILENT的光伏和储能元件建模仿真

3.1 建模说明(Modeling Specification)

3.2 DIgSILENT/PowerFactory 软 件 介 绍 (Introduction of DIgSILENT/PowerFactory Software)

3.3 光伏发电系统模型(Models of Photovoltaic Generation System)

3.4 储能元件及其建模(Energy-Storage Components and Their Modeling)

3.5 本章小结(Chapter Summary)

4 DG对配电网电压影响的仿真分析

4.1 对电压分布的影响仿真分析(Simulation Analysis of Influence on Voltage Profile)

4.2 对电压波动的影响仿真分析(Simulation Analysis of Influence on Voltage Fluctuation)

4.3 对静态电压稳定性的影响仿真分析(Simulation Analysis of Influence on Static Voltage Stability)

4.4 本章小结(Chapter Summary)

5 基于电压改善的DG优化配置研究

5.2 DG 位置与容量的优化选择(Optimization of Location and Capacity of DG)

5.3 混合储能系统对电压波动的抑制(Inhibition of Voltage Fluctuation by Hybrid Energy Storage System)

5.4 本章小结(Chapter Summary)

6 总结与展望

6.1 总结(Conclusions)

6.2 展望(Prospects)

参考文献

作者简历

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