配电网中分布式电源并网优化运行与孤岛划分问题研究

摘要

分布式电源(DG，distributed generation)具有缓解能源危机、降低环境污染、提高供电可靠性等众多优点，近年来在电力系统中得到了广泛的应用。DG主要以并网运行和孤岛运行这两种模式经配电网接入电力系统，并将对配电系统原有运行方式产生较大影响。研究DG的并网优化运行问题和孤岛区域划分问题，对促进DG技术发展和保证未来配电系统的安全可靠运行，都具有非常重要的意义。本文就以上两个问题进行了较为创新性的研究，主要研究工作如下:
　　 (1)研究了在充分利用DG最大容量的基础上对并网DG运行时的功率因数进行优化的问题。以配电网的网损最小为优化目标，建立了功率因数优化的模型，并满足系统运行和设备容量等约束。然后基于粒子群优化算法的基本原理和数学模型，提出将改进的粒子群算法应用于优化模型中。以IEEE-33节点配电系统作为仿真算例，验证了所提出的模型和算法的有效性和可行性，并通过仿真结果分析了DG功率因数优化对配电网的经济和稳定运行的积极影响和重要意义。
　　 (2)以光伏电源为研究对象，提出了一种在配电网故障情况下的光伏电源孤岛供电划分策略。该策略充分考虑了光伏电源日输出曲线与各典型行业的综合日输出曲线之间的功率匹配，将光伏电能优先供给重要负荷，并将剩余的输出电能供给非重要负荷。建立了光伏电源供给非重要负荷的优化模型，在各时段里动态地对非重要负荷按行业分类进行优化供给。得出优化结果后，以各光伏电源为根节点形成电力孤岛，并考虑了多孤岛融合的情况。以美国PG&E69节点配电系统为仿真算例进行了验证，仿真的结果表明，该供电策略在配电网发生故障后，可以合理地生成针对负荷需求的最优孤岛供电方案，孤岛内的负荷功率与发电量之间有较高的适配程度，有效提升了电网的自愈能力。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．2 分布式电源和微电网

1．2．1 分布式电源

1．2．2 微电网

1．3 国内外研究现状

1．3．1 分布式电源并网优化运行研究现状

1．3．2 分布式电源孤岛划分方法研究现状

1．4 论文创新点与论文结构

第2章 典型分布式电源分类及其对配电网的影响

2．1 分布式电源的分类

2．1．1 光伏电池

2．1．2 风力发电机组

2．1．3 燃料电池

2．1．4 微型燃气轮机

2．2 分布式电源对配电网的影响

2．2．1 对电网潮流和网损的影响

2．2．2 对电能质量的影响

2．2．3 对继电保护的影响

2．2．4 对配电系统可靠性的影响

2．3 本章小结

第3章 分布式电源并网运行功率因数优化

3．1 分布式电源并网运行PQ控制

3．2 分布式电源并网运行功率因数优化

3．2．1 问题的提出

3．2．2 优化模型建立

3．3 粒子群优化算法

3．3．1 经典粒子群算法基本原理

3．3．2 经典粒子群算法的改进

3．4 配电网潮流前推回代算法

3．5 仿真算例

3．5．1 仿真系统

3．5．2 算法的设计

3．5．3 仿真结果

3．6 本章小结

第4章 含光伏电源的配电网孤岛动态划分策略

4．1 引言

4．2 深度优先搜索和广度优先搜索

4．2．1 深度优先搜索算法

4．2．2 广度优先搜索算法

4．3 孤岛划分算法描述

4．3．1 对重要负荷的孤岛划分

4．3．2 对非重要负荷的孤岛划分

4．3．3 孤岛划分策略算法流程

4．4 算例仿真

4．4．1 仿真系统

4．4．2 仿真结果

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 全文总结

5．2 研究展望

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间所取得的科研成果

致谢