光伏电站并网对吴忠地区电网的影响研究

摘要

随着社会经济的发展，一方面人类对电力需求的与日俱增，另一方面造成了环境严重污染问题。光伏发电的发展可以很好的解决上述两个问题。宁夏吴忠市因其地理优势，充分利用太阳能资源，可以将充裕的电能传输到用电量大的东部地区。但是，光伏出力的不稳定性及光伏电源接入电网会对电网产生一系列的不稳定因素，有可能会对电网的稳定运行产生影响。本文主要研究光伏电源接入对吴忠市电网产生的一些影响。 首先，介绍国内外的研究成果及光伏电站并网的研究现状。分析光伏电源并网的关键技术，建立光伏电池板的数学模型和光伏电站并网的数学模型及数学方程组，介绍光伏发电的基本原理，分析对光伏电池出力的影响因素及光伏电源并网的过程。依据吴忠市罗山变新能源潮流计算的结果，阐述光伏电源接入系统后，对系统的潮流及电压的影响。 其次，光伏电源并网后对系统的电能质量及变压器继电保护发生的变化进行分析。阐述光伏电站接入系统后，对电网的电压、电压波动和闪变、频率和谐波影响展开分析。光伏电源的容量大小及接入变电站的不同电压等级，故障发生在系统的进线段及非进线段，光伏电源向故障点提供的短路电流是不一样的。对吴忠市变电站的距离保护运行情况进行简单分析并提出相应的解决措施。 最后，统计2016年吴忠市负荷用电情况、新建新能源电站及发展规划的情况，详细出新能源接入不同位置的装机容量，对光伏电站在不同位置接入进行简要对比分析。对中民投菊花台光伏电站接入吴忠电网的实例进行分析，依据光伏电站并网的接入系统设计原则、接入系统电压等级选择和接入电网点选择得出此光伏电站可以接入线驮石110kV变电站、线驮石变10kV524菊花台线路这两个方案，对两种不同的光伏电站接入系统的方案进行技术比对，选取最适宜的方案。针对宁夏太阳山并网光伏发电厂接入罗山330kV变电站的10kV及110kV母线，利用电磁暂态软件PSCAD/EMTDC仿真15MWp和30MWp容量的光伏电站接入变电站，分析在线路进线及出线处发生三相故障时系统各支路流向故障点的短路电流和光伏并网侧与系统侧之间电压比较。分析吴忠市罗山变电站的母线检修方式和新能源接入情况，提出解决措施。

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第1章 绪论

1.1 课题背景及其意义

1.2 国内外光伏发展现状及研究成果

1.2.1 国外发展现状及成果

1.2.2 国内发展现状及成果

1.3 光伏并网技术研究现状

1.3.1 光伏并网接入点研究现状

1.3.2 光伏并网对电能质量影响的研究现状

1.3.3 光伏并网对继电保护影响的研究现状

1.4 论文主要研究内容

第2章 光伏电站数学模型及接入系统潮流计算分析

2.1 光伏发电基本原理与组成

2.2 光伏电站并网数学模型

2.2.1 光伏电池数学模型

2.2.2 光伏电站并网数学模型

2.3 光伏电源接入系统对整个系统的潮流及电压影响分析

2.4 吴忠市罗山变新能源潮流计算分析

2.4.1 负荷分析

2.4.2 潮流计算

2.5 本章小结

第3章 光伏电源并网对系统的电能质量及继电保护的影响

3.1 光伏电源并网对电网的电压影响

3.2 光伏电源并网对电网的谐波和频率影响

3.3 光伏电源并网对系统的继电保护的影响

3.3.1 传统继电保护的分类[47]

3.3.2 光伏电源并网对变电站继电保护的影响

3.4 吴忠市变电站距离保护运行情况及解决方案

3.4.1 线驮石变及罗山变电站光伏发展情况

3.4.2 110千伏线路距离III段对相邻主变远后备灵敏度不满足要求

3.4.3 110千伏线路零序Ⅳ段保护上、下级失配

3.4.4 35千伏主变后备保护与出线保护失配

3.4.5 35千伏及以下用户专线保护不满足做用户变远后备

3.5 本章小结

第4章 光伏电站并网模式及接入系统设计

4.1 吴忠地区光伏并网模式分析

4.1.1 吴忠地区光伏发展情况

4.1.2 吴忠地区分布式光伏电站接入方案

4.2 吴忠中民投菊花台光伏电站接入系统

4.2.1 菊花台光伏电站接入方案

4.2.2 电气主接线

4.2.3 电气计算

4.3 宁夏太阳山并网光伏发电厂接入罗山330kV变电站

4.3.1 相同位置发生三相短路故障

4.3.2 不同位置发生三相短路故障

4.4 本章小节

第5章 检修方式及新能源接入情况分析

5.1 330、110千伏母线检修方式计算分析

5.2 吴忠市新能源接入情况

5.2.1 吴忠电网新能源基本情况

5.2.2 新能源送出通道受限情况分析

5.3 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献