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開題報告分布式電源
分布式電源裝置是指功率為數千瓦至50 MW小型模塊式的、與環境兼容的獨立電源。可以用于滿足電力系統和用戶特定的要求。下面是小編精心整理的開題報告分布式電源，希望對你有幫助!
1 題目研究的意義
1.1 分布式發電的概念
分布式電源指的是規模不大、分布在負荷附近的電源，是相對于傳統集中式電源而言。目前，分布式發電技術在全球的發展很快。在大電網供電的基礎上，在配電系統靠近用戶側引入容量不大(一般小于50Mw)的分布式電源(DG)供電，可以綜合利用現有資源和設備，向用戶提供可靠和優質的電能。當在配電系統中引入分布式電源后，引起了配電線路中傳輸的有功和無功功率的數量和方向的改變，配電系統成為了一個多電源的系統，稱為分布式發電系統，實際上即是含并網運行的分布式電源的配電系統。現在全世界的供電系統是以大機組、大電網、高電壓為主要特征的集中式單一供電系統。雖然全世界90%的電力負荷都由這種集中單一的大電網供電，但是當今社會對能源與電力供應的質量與安全可靠性的要求越來越高，大電網由于自身的缺陷已經不能滿足這種要求。由于大電網中任何一點產生的故障都有可能對整個電網造成較大影響，嚴重時會引起大面積停電甚至是全網崩潰，造成災難性后果，這樣的事故在國外時有發生;而且這種大電網又極易受到戰爭或恐怖勢力的破壞，一般的軍事打擊都把摧毀大電廠或電站作為主要目標之一，一旦大電網受到破壞將嚴重危害國家的安全;另外集中式大電網還不能很好的解決跟蹤電力負荷變化的問題，而為了短暫的峰荷建造發電廠其花費是巨大的，經濟效益也非常低。根據西方國家的經驗：大電網系統和分布式發電系統相結合是節省投資，降低能耗，提高系統安全性和靈活性的主要方法。
1.2 分布式發電對電網的影響
傳統配電網規劃的主要任務是根據規劃期間網絡中空間負荷預測的結果和現有網絡的基本狀況確定最優的系統建設方案，在滿足負荷增長和安全可靠供電的前提下，使配電系統的建設和運行費用最小。
但分布式發電的接入，使得配電網規劃突破了傳統的方式，對配電網規劃造成了深遠的影響。主要表現為：
(1)分布式電源的接入會影響系統的負荷增長模式，使原有的配電系統的負荷預測和規劃面臨著更大的不確定性。
(2)配電網本身節點數非常多，系統增加的大量分布式發電機節點，使得在所有可能網絡結構中尋找最優網絡布置方案更加困難。
(3)對含多種類型分布式發電混合聯網供電系統，根據各類型能源分布特征建立模型，在配電網中確定合理的電源結構，協調有效利用各種類型電源成為待解決的問題。
1.3 潮流計算的作用以及DG引入后對潮流算法的要求潮流計算的作用主要有：
(1)在電網規劃階段,通過潮流計算,合理規劃電源容量及接入點，合理規劃網架,選擇無功補償方案,滿足規劃水平的大、小方式下潮流交換控制、調峰、調相、調壓的要求。
(2)在編制年運行方式時,在預計負荷增長及新設備投運基礎上,選擇典型方式進行潮流計算,發現電網中薄弱環節,供調度員日常調度控制參考,并對規劃、基建部門提出改進網架結構,加快基建進度的建議。
(3)正常檢修及特殊運行方式下的潮流計算,用于日運行方式的編制,指導發電廠開機方式,有功、無功調整方案及負荷調整方案,滿足線路、變壓器熱穩定要求及電壓質量要求。
(4)預想事故、設備退出運行對靜態安全的影響分析及作出預想的運行方式調整方案。
然而分布式電源引入配電網系統后，對潮流計算的有了新的要求。分布式電源不同于一般的負荷節點，且要復雜得多，因此必然會在潮流計算中引入新的節點類型。因此要形成一種能有效處理各種分布式電源的潮流計算方法。原來呈輻射狀結構的系統中有可能出現環網，因此形成的潮流計算方法必須有處理環網的能力。而影響到傳統潮流算法的應用的難點，主要集中在對分布式電源的建模及其在潮流算法中的處理方法上。將分布式電源簡化成一種節點類型，將其代入傳統的潮流計算中。一般的簡化處理有，將同步發電機處理成PQ節點，即用一個三相平衡的電壓源接同步發電機三相阻抗所形成的功率輸出恒定的模型，而在能處理PV節點的算法中，也可以將其直接處理成有功輸出和電壓幅值恒定的PV節點;而對異步發電機，雖然其吸收的無功是隨該點的電壓幅值而改變的，但在配電網中,各點的電壓標幺值基本都在1.0附近，因此可以近似認為異步發電機的吸收無功恒定，將其處理成PQ節點。
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2設計任務
如前所述，配電網潮流計算是配電網經濟運行、系統分析等的重要基礎。在大電網供電的基礎上，在配電系統靠近用戶側引入容量不大的分布式電源(DG)供電，可以綜合利用現有資源和設備，向用戶提供可靠和優質的電能。但分布式發電(DG)的引入給電網的潮流、電壓質量、功率損耗等帶來了巨大的影響。傳統的配電網潮流算法難以滿足分布式發電系統潮流計算的要求，必須對現有的配電網潮流算法進行改造和調整才能適用于含DG的系統，開展此研究具有重要的理論意義和實際意義。
根據任務書要求，需要完成的設計任務為：
1、研究常用的幾種適合三相不平衡配網系統的傳統潮流算法--牛頓拉夫遜法，改進前推回代法。并選擇一種重點研究;
2、分析常見的DG的特性，建立其模型;
3、研究能處理DG的潮流算法;
4、MATLAB編程，IEEE標準及改進算例對所提算法進行驗證。
3 設計方案
3.1分布式發電類型及其特點
常見的分布式發電技術包括風力發電、太陽能光伏發電、微型燃氣輪機、燃料電池。
(1)風力發電:風力發電技術是將風能轉化為電能的發電技術，也是一種清潔能源，它的輸出功率由風能決定。風力發電是目前新能源開發技術中最成熟，最具規模化商業開發前景的發電方式。
(2)太陽能光伏發電：光伏發電是根據光生伏特效應原理，利用太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能。并網光伏發電系統是光伏發電系統的主流趨勢。
(3)微型燃氣輪機發電：微型燃氣輪機是一類新型燃氣機，其功率范圍在30~300KW更小。微型燃氣輪機技術的發展及其商用推出大大增加了DG面向較小用戶的可能性，微型汽輪機發電裝置的緊湊性，可靠性和遙控運行以及環境友好等特點，意味著它們特別合適DG的區域性應用。
(4)燃料電池發電：燃料電池發電不同于傳統的火力發電，其燃料不經過燃燒，而是在催化劑的作用下直接將燃料與空氣或氧氣之類的氧化劑相結合，發生化學反
西南石油大學本科畢業設計開題報告
應，在生產水的同時進行發電，因而其實質是化學能發電。
3.2 傳統配電網潮流計算方法
配電網潮流算法是配電網網絡分析的基礎, 配電網的網絡重構、故障處理、無功優化和狀態估計等都需要用到配網潮流的數據。因此,一套性能優良的配電網潮流程序是開發DMS系統的關鍵。與輸電網相比配電網的網絡結構有著明顯的。
3.2.1牛頓拉夫遜法
牛頓-拉夫遜法是一種通過計算非線性方程的方法,只要狀態量達到其解的某一個領域,便以平方速度收斂,具有與解題規模無關的特性,即不論網絡大小如何均可經2～5次代收斂,適用于目前各種復雜配電網(輻射狀、環狀或網狀)線損理論計算的實際算法。
牛頓-拉夫遜法潮流計算基本步驟：
(1)形成節點導納矩陣;
(2)將各節點電壓設初值U;
(3)將節點初值代入相關求式，求出修正方程式的常數項向量;
(4)將節點電壓初值代入求式，求出雅可比矩陣元素;
(5)求解修正方程，求修正向量;
(6)求取節點電壓的新值;
(7)檢查是否收斂，如不收斂，則以各節點電壓的新值作為初值自第3步重新開始進行狹義次迭代，否則轉入下一步;
(8)計算支路功率分布，PV節點無功功率和平衡節點注入功率。
以上即為牛頓拉夫遜法, 其優點為計算精確,原理簡單;易于編程;計算速度快。
3.2.2改進前推回代法
該算法采用了一種獨特新穎的分層方法，將網絡節點從末稍節點依次向上層搜索至根節點，形成了一個鏈式層次的分層節點數組，省去計算過程中對節點和支路的復雜編號;同時考慮到配電網的三相參數不對稱和三相負荷不平衡問題比較突出，直接采用相域模型進行計算;而對于環網問題，則運用功率補償的方法進行了有效處理。有收斂速度快、迭代次數少、節省內存的優點。
目前，前推回代法主要采用廣度優先搜索編號的分層方法，但是這種方法需要對網絡的節點和支路重新編號，并記錄下每個節點的層次，這樣處理起來比較復雜。本文對節點的分層方法進行了改進，直接記錄下節點和支路的關聯關系，不需要重新號而是直接形成一個一維的鏈式結構分層數組，簡潔明了，易于操作。
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