分布式光伏发电的长过程仿真及其接入配网的无功自适应控制

摘要

太阳能光伏发电的出力受到太阳辐射强度，温度等气候条件的影响，具有较强的随机性和间断性。当配电系统中接入大量光伏发电单元后，配电系统的运行控制将更加复杂化，对线路损耗、电压水平以及配网的运行安全性、经济性都产生影响。通过合理配置无功补偿设备，合理安排运行方式，优化无功潮流分布，可以达到改善电网功率传输和电压质量的目的。考虑到光伏发电单元可以通过调整逆变器的功率因数向电网发出无功，本文基于光伏-逆变系统实现了多目标函数的无功自适应控制，改善了电网的电能质量，提高了系统的经济运行水平。
　　本文首先介绍了光伏发电工作原理和特点，搭建了光伏外特性模型，在深入研究光伏并网模型及其并网控制策略的前提下，阐述了光伏发出无功功率的方式和条件，确立了光伏有功出力和无功出力的计算方法。并结合太阳能预测技术和负荷预测技术，对分布式光伏接入后的配网网损和系统电压的变化趋势进行分析。
　　本文提出了一种计及无功优化费用和装置调控次数的两阶段无功优化策略，实现综合费用、设备调控次数、电压水平等多目标的综合优化结果，避免动作设备过多或过于频繁:预优化在只考虑网损的情况下对全天各个时段分别优化并统计，得到的结果是网损尽可能小时系统中每个无功装置的最优出力，根据优化结果形成设备调控次数的优化统计表，计算每个设备的惰性因子，用于实时优化中对设备调控次数的限制。两阶段优化算法均采用带惯性权重的粒子群算法。文章最后还提出了基于协调控制理论的分布式调压方法，利用相邻无功装置间的通讯，解决算法无法集成情况下的配电网系统的无功优化问题。
　　最后利用OpenDSS(Open Distribution System)仿真平台建立了IEEE13节点模型和吐鲁番屋顶光伏模型，利用Matlab实现了粒子群算法的编写。将仿真模型与算法相结合，验证了本文所提出的优化方法的有效性。实例表明，本文提出的无功优化方法有较高的准确性和实时性，能够满足电力系统调度运行的决策要求，有效地应用于在线无功优化。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．1．1 分布式电源(DG)接入对配电网的影响

1．1．2 配电网无功优化

1．1．3 智能电网中配电自动化系统的应用和发展

1．2 国内外的研究现状

1．2．1 光伏发电的发展现状

1．2．2 无功优化的发展现状

1．3 论文的主要工作

第二章 光伏发电系统运行原理

2．1 光伏发电工作原理、特点及其并网控制

2．1．1 光伏发电工作原理

2．1．2 光伏发电特点

2．2 光伏电站的有功和无功输出能力

2．3 太阳能发电预测技术与负荷预测技术

2．4 本章小结

第三章 分布式发电的长过程仿真

3．1 基于OpenDSS仿真平台的光伏长过程仿真模型

3．2 分布式电源接入对配电网潮流影响分析

3．2．1 对配网网损的影响

3．2．2 对配电网系统节点电压的影响

3．3 光伏建模仿真软件OpenDSS简介

3．3．1 OpenDSS的仿真计算功能

3．3．2 OpenDSS建模单元

3．3．3 OpenDSS的其他仿真功能和扩展应用功能

3．4 本章小结

第四章 考虑经济性和调控次数的配电网无功优化

4．1 带惯性权重的粒子群算法在分布式光伏接入配电网中的应用

4．1．1 粒子群算法简介

4．1．2 IEEE13节点算例

4．2 配电网的两阶段无功优化模型及仿真分析

4．2．1 预优化阶段

4．2．2 实时优化阶段

4．2．3 分布式光伏多点接入的配电网仿真分析

4．3 基于Matlab与OpenDSS的无功优化接口技术

4．4 分布式调压的无功优化模型

4．4．1 马尔科夫链的统计描述

4．4．2 COC无功控制策略

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢