基于分布式电源大量接入下的智能配电网灵活网架结构研究

摘要

分布式电源相关电气设备逐步成熟，使其能够被大量运用并接入配电网提供电能，从而使得配电网由传统配电网（无源、放射状开环运行方式）转向智能配电网（有源、闭环网状运行方式）。注意到，分布式电源设备通常接入中低压配电网系统中，所以其对于电网的影响主要反映在中低压配电网上。传统的配电网系统其功能仅为被动分配潮流至用户端，相比之下，存在大量分布式电源接入下的智能配电网则依托其内部存在电源供给点实现集中电力，传送电力，并进行电能再分配的媒介平台进行运行。因此，智能电网下的配电网也被称为智能主动配电网（AND）或电力交换系统（Power delivery system）。
　　本课题考虑到分布式电源相对于传统电源具有分散性和随机性等不确定的运行特点。着重研究分布式大量接入配电网后，传统配电网转为智能配电网模式，对网架结构方面所产生的影响。并针对现有网架结构、及未来智能配电网网架结构，综合考虑了电压偏移量，供电可靠性等方面，做分布式电源合理接入位置，及相应容量限制计算。
　　主要研究成果如下：
　　（1）归纳国内外城市电压等级配置情况，并结合电压等级选择的协调性原理，为应对分布式电源接入后配电网所需容量增大的情况，建议升高现有常用中压电压等级至20kV，并提出较为完备的500kV电压序列(500/220/66/20kV)建议。
　　（2）归纳国内外优秀的配电网网架结构运行情况。从电压约束方面来计算传统常规接线方式下的配电网分布式电源接入的可行位置及其容量限值，以单电源辐射状接线方式做算例，并推广至三供一备接线方式。
　　（3）考虑分布式电源通过微电网形式接入配电网，以此来降低分布式电源对配电网的影响。从分布式电源接入配电网前后的配电网全局可靠性数据进行对比，以不降低原综合可靠性角度切入，进行分布式电源最低接入容量限制计算。着重对常用的三种接线方式情况：单辐射接线方式；不同母线出现的环式接线方式；“N-1”主备接线方式进行数据分析。
　　（4）当保护水平提升后，未来智能配电网发展方向将是网状接线方式下的闭环运行。对于网状拓扑结构的配电网内的分布式电源定址定容优化提供一种基于小世界理论的多目标遗传算法的新算法。利用修正过的新英格兰10机39节点系统网架结构数据进行算法验证，验证该方法可行有效。
　　最后，对全文总结，并指出有待解决的问题及进一步的研究方向。

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上海交通大学硕士学位论文答辩决议书

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第一章 绪论

1.1 智能电网定义

1.2 智能配电网

1.3 本文研究内容

第二章 配电网电压等级协调配置

2.1 国内外城市电压等级配置情况

2.2 电压等级选择原理

2.3 本章小结

第三章 常规中压配电网下的分布式电源接入问题研究

3.1 常规中压配电网常用网架结构归总

3.2 分布式发电接入开环运行配电网位置及容量分析

3.3 本章小结

第四章 中压配电网网架结构可靠性情况分析

4.1 可靠性指标及计算方法

4.2 典型接线方式可靠性指标计算公式

4.3 典型接线方式接入分布式电源后可靠性指标计算公式

4.4 分布式电源接入前后的可靠性指标计算结果比对

4.4 本章小结

第五章 智能配电网的分布式电源接入问题研究

5.1 理论概述

5.2 基于小世界理论的多目标遗传算法对智能配电网进行分布式电源定址定容算例分析

5.3 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

附录

（1）新英格兰10机39参数详表

（2）39节点初始潮流计算结果

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文