含分布式电源的主动配电网概率潮流计算方法研究

摘要

近年来，随着分布式发电技术的发展，诸如太阳能光伏发电、风力发电等分布式电源以及电动汽车越来越多的接入到配电系统中。由于太阳光照强度和风速的随机变化，使分布式电源的出力随机波动，从而造成的系统电压越限等问题日益凸显。目前配电网的潮流计算大多是采用前推回代等确定性潮流计算方法，然而随着众多出力随机波动的分布式电源接入，主动配电网的潮流计算从本质上变成了一个概率潮流计算，这就要求必须能给出电网状态如节点电压和支路功率的概率分布。
　　本文基于目前分布式电源的研究现状，重点研究了分布式电源中的光伏发电、风力发电的随机出力对配电系统电压质量的影响。提出了一种用概率潮流来评估分布式电源接入主动配电网的最大渗透率和对系统电压影响的方法。建立了光伏发电、风力发电、电动汽车的概率模型，模型考虑了太阳能电池有功输出与光照强度、风力发电有功出力与风速、电动汽车充电功率需求与日行驶里程和起始充电时刻之间的关系，将模型引入IEEE37节点配电系统中进行概率潮流计算。概率潮流计算采用的是蒙特卡罗模拟法，对服从各种分布的分布式电源中的随机变量进行大规模抽样，对各组样本进行确定性潮流计算，得到电压的分布规律并进行统计得出各项指标。
　　文中将光伏发电、风光发电、含电动汽车的配电网风光发电三种接入形式的仿真结果进行了对比，得出各种接入形式时分布式电源的最大渗透率。总结出不同类型、不同位置、不同渗透率的分布式电源接入主动配电网时的电压越限概率指标、电压合格率指标和电压最大值，分析分布式电源接入对主动配电网电压的影响，提出了配电网中提高分布式电源渗透率的方法，为分布式电源接入配电系统提供参考。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 课题研究背景及意义

1．2 分布式电源研究现状

1．3 含分布式电源的配电网潮流计算概述

1．4 本文的主要研究内容和章节安排

1．4．1 研究内容

1．4．2 章节安排

2 电力系统概率潮流计算方法原理及算法

2．1 解析法

2．1．1 算法原理

2．1．2 算法特点

2．2 近似法

2．2．1 算法原理

2．2．2 算法特点

2．3 模拟法

2．3．1 算法原理

2．3．2 算法特点

2．4 本章小结

3 基于OpenDSS的主动配电网建模

3．1 OpenDSS简介

3．1．1 OpenDSS建模方法

3．1．2 OpenDSS潮流计算

3．1．3 OpenDSS交互功能

3．2 分布式电源模型

3．2．1 光伏模型

3．2．2 风机模型

3．3 线路模型

3．4 变压器和调压器模型

3．5 负荷模型

3．6 本章小结

4 分布式电源概率模型

4．1 光伏发电的概率模型

4．1．1 光伏发电概率模型

4．1．2 光伏发电随机出力分析

4．2 风力发电的概率模型

4．2．1 风力发电概率模型

4．2．2 风力发电随机出力分析

4．3 电动汽车充电功率需求概率模型

4．3．1 时序充电需求概率模型

4．3．2 时序充电需求分析

4．3．3 电动汽车充电功率的概率模型

4．4 负荷概率模型

4．5 本章小结

5 基于蒙特卡罗模拟法的概率潮流计算

5．1 算法思路

5．2 算法流程

5．3 算法实现

5．4 本章小结

6 算例分析

6．1 算例选取

6．2 分布式电源选址定容和电压指标建立

6．2．1 分布式电源接入形式

6．2．2 分布式电源选址定容

6．2．3 电压指标

6．3 含光伏发电的算例分析

6．3．1 前部接入分析

6．3．2 中部接入分析

6．3．3 后部接入分析

6．3．4 光伏发电接入不同位置对比分析

6．4 含风光发电的算例分析

6．4．1 前部接入分析

6．4．2 中部接入分析

6．4．3 后部接入分析

6．4．4 风光发电接入不同位置对比分析

6．5 含风光发电和电动汽车的算例分析

6．5．1 前部接入分析

6．5．2 中部接入分析

6．5．3 后部接入分析

6．5．4 风光发电接入不同位置对比分析

6．6 计算结果综合分析

6．6．1 不同类型接入分析

6．6．2 不同位置接入分析

6．6．3 不同容量接入分析

6．7 本章小结

7 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 工作展望

参考文献

附录

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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