分布式发电系统不确定性分析Word格式文档下载.docx

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区间方法是处理不确定性问题的有效方法。

它具有严密的理论基础，能够确保包含了在给定参数变动范围内的系统方程的所有解，而决不会漏落。

可以通过风电场的潮流计算，用于分析风机出力不确定性对系统稳态运行的影响。

关键词：

分布式发电，区间潮流，随机出力，风速，不确定性

ABSTRACT

Astheproportionofdistributedgeneration（DG）inpowersystemsisincreasing,itbecomesnecessarytostudytheinfluenceofDGonthestableoperationofsystems.However,theactivepoweroutputofDGdependsalotonnaturalconditions.Forexampleinwindpowergenerationandsolarpowergeneration,theactivepoweroutputvarieswiththewindspeedandlightintensity.

Theintervalpowerflowcalculationmethodisusedinthispapertosolvetheuncertainproblemsindistributedgenerationsystem.Emphasisisputonthevariationofactivepoweroutputresultedfromtheuncertaintyofwindspeedinwindpowergenerationsystem.Windpowervariationcurve,windpowerprobabilitymodel,andwindspeed-powercurvearealsointroducedinthispaper.Therandomactivepoweroutputindistributedgenerationsystemisanalyzedbeforethevariationregionofbusvoltageisobtained.

Becauseofthevolatilityofwindspeed,thepredictionofwindpowercannotbeveryaccuratewithouterror.Theintervalmethodisaneffectivemethodtohandleuncertainproblemslikethis.Ithasrigidtheoreticalbasis,whichcanassuretheattainmentofallsolutionsofthesystemequationwithinparametervariationregionwithoutomission.Thustheanalysisoftheimpactoftheuncertaintyofactivepoweroutputofwindpowergeneratoronthesystemstableoperationcanbeachievedthroughthepowerflowcalculationofwindfarms.

Keywords:

distributedgeneration（DG）;

intervalpowerflowcalculation;

randomactivepoweroutput;

windspeed;

uncertainty

第一章绪论

1.1引言

目前，世界范围内大多数的用电是由集中式发电厂（或称中心电厂）发出，然后经过高压电网传输后接人用户的，但是分布式发电（DG）技术以其独特的优势得到了越来越广泛的应用。

比如用户采用分布式发电技术来确保高供电可靠性，作为应急用电甚至在某些情况下取代昂贵的高压输电网供电，电网所有者也会使用分布式发电系统来延缓对电网扩容的投资等。

因此，为了满足我国经济高速发展的需要，在已建中心电站及电网的基础上，大力发展分布式发电技术将是电力系统未来发展的必然趋势。

分布式能源技术是未来世界能源技术的重要发展方向，它具有能源利用效率高，环境负面影响小，提高能源供应可靠性和经济效益好的特点。

分布式发电接入配电网后，辐射式的网络将变为遍布电源和用户互联网络，潮流也不再单向地从变电站母线流向各负荷，配电网的根本性变化使得电网各种保护机理与定值发生了深刻变化[1]。

对我国而言，随着我国能源结构的调整，风电日益得到重视，并制订了有关政策支持风电的快速发展，其发电成本已得到大幅下降，风电已成为可再生能源中发展最快的、最具有发展前景的一种发电方式。

但是受风力资源随机变化的制约，风力发电不能提供连续稳定的电力，对电力系统而言，风电场始终是一种不可靠的电源。

风能具有间歇性、随机性和不可调度性的缺点，随着风电机组单机容量和风电场规模的增大，迫切需要研究大型风电场并网后对电力系统的影响。

含风电机组的潮流计算常用于评估风电机组并网后对电网稳态运行的影响，同时也是分析风电场对电网稳定性影响等其他理论研究工作的基础。

含风电场的电力系统潮流计算的关键是如何正确处理异步风力发电机组。

不确定性分析在电力系统的许多领域，例如潮流计算、可靠性计算、网络规划、稳定性分析等已开始受到关注。

其中，处理不确定性问题一直是电力系统潮流计算的难点之一。

目前能够考虑不确定性的潮流算法主要有3种：

①随机潮流法，利用概率的方式处理随机的信息；

②模糊潮流法，利用模糊数学处理外延不确定的信息；

③区间潮流法，利用区间数学和区间分析方法处理外延明确、内涵不明确的信息[2]。

由于电力系统中采用的模型是近似的，模型的参数也是近似的，尤其在配电

系统中，采集到的是大量不确定性的信息，为表达和处理配电系统中的不确定性信息，本文提出了不确定性潮流算法，其假设系统母线的功率需求在给定区间上是不确定的。

因此，本次毕业设计讨论的分布式发电系统的不确定性，从风速的不确定性考虑区间潮流分析。

1.2国内外发展状况

自上个世纪90年代以来，可再生能源发展迅速，世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础分布式发电的发展已经成为各国可持续发展的标尺。

从世界可再生能源发展来看。

风能、太阳能和生物能发展最快，前景最好。

1.国外分布式发电的发展状况

2006年，德国利用风能、水力、太阳能、沼气和地热等可再生能源发电，供热共2000亿KWh占能源供应市场份额的7.7%，可满足超过1000万家庭的日常用电。

自20世纪90年代以来，德国政府就对风力发电非常重视。

据统计到2005年德国的风电装机总量为18430MW，位居世界第一位。

近几年来，德国的风电装机平均以每年33%的速率增长。

丹麦是世界上公认的将经济发展、资源消耗和环境保护三方面有机结合的典范，是实现了可持续发展的国家。

自1990年以来，丹麦的大型发电厂容量没有增加，新增电力主要依靠安装在用户侧的，特别是工业用户和小型区域化的分布式发电和可再生能源项目提供的，热电发电量占总发电量的61.6%。

同时，丹麦是使用风力发电最早的国家之一。

到2005年。

丹麦的风电装机容量为3120MW，列世界第五位。

2.国内分布式发电的发展状况

近年来我国政府高度重视可再生能源的开发利用，把加快发展风能、太阳能生物能等可再生能源作为“十一五”时期能源发展的一项重要任务。

“十五”期间，中国的风电装机容量达到1260MW，位居世界第八位。

2005年中国发电设备容量规模取得历史性突破，其中风电投产发电设备容量超过了500MW，但也只是占全国发电容量的0.2%，可见风电发电设备容量所占比例还是很低。

国家发改委对于风能发展目标是2020年装机发电容量达到30GW，并在2030年达到100GW，届时风能发电将超过核能发电成为中国第三大主要发电电源。

3.分布式发电未来研究的方向

分布式发电未来研究的重点集中在分布式发电对电力系统的影响。

独立发电系统容量不太稳定，电能质量不佳，调节能力有限，投资成本较高，为了优化电力结构和方便统一调度，并网发电已是大势所趋。

为了不影响电网的质量，必须保证使发电系统的输出电压与电网电压在频率、相位和幅值上保持高度一致，而且发电系统和电嗣间功率能够双向调节。

这就牵涉到功率因数较正、大功率变换以及高稳定性系统设计等技术，这正是当前各个国家研究的热点，也是我国国内新能源发电技术中最薄弱的环节之一[3]。

目前，国外单向功率变换技术已经基本成熟，三相大功率变换技术则还有很多值得研究的问题，如具有高效率的系统主电路结合设计、低损耗的软开关技术以及单位功率因数的实现技术等。

此外，采用新的算法建立分布式发电的等值模型，研究分布式发电的极限功率及其对电力系统稳定的影响，研究分布式电源故障时对电网暂态的影响及相应的控制策略；

结合智能控制（人工神经网络、模糊控制、遗传算法）及现代控制理论，建立分布式发电的自动发电的随机最优控制模型及电压、频率随机自适应控制模型；

如何实现含有分布式发电的配电网动态监测、灵活跟踪和调度控制都将是电力行业未来研究方向。

1.3本文研究的主要内容

随着分布式电源在电力系统中所占的比例的不断扩大，研究分布式发电对电力系统的稳定性运行势在必行。

传统的潮流算法多属确定性潮流算法。

一般要求提供系统详细和准确的信息，如各节点准确的有功和无功负荷等，最后得到系统电压和电流、功率的准确值。

确定性潮流算法的缺点是抗干扰能力弱，适应性差。

当系统状态和运行方式稍有改变时，就必须重新进行一次潮流计算。

在网络规划和网络优化分析时，若采用确定性潮流算法，则需要对每一种运行方式都分别进行一次确定性潮流计算。

对离散的情形，计算量很大却难免有漏落得现象发生；

对连续多变的情形，则即使计算量很大也难以反映其全局属性。

本文提出了不确定性潮流算法，随机潮流（又称概率潮流）、模糊潮流、区间潮流等都属于不确定性潮流算法。

随机潮流和区间潮流的基本假设都是系统母线的功率需求在给定区间上是不确定的。

而在模糊潮流中，系统母线功率需求的边界是不确定的，服从一定的可能性分布，所得到的解集是一些边界不确定的集合。

在随机潮流中，区间被表征为一个概率分布，可以得到分布的均值和方差。

区间潮流算法用来处理负荷和发电机的原始数据虽不能精确知道，但知道其一定包含在某给定的区间范围内的情况。

区间算法的优点是，如果已知各个输入变量的精确区间，则通过一次区间研究就可得到包含所有可能输出的解。

区间潮流可以方便求得任意时间段上（而不仅仅是瞬间）的系统状态，因而能全面反映系统的真实情形。

1.4本文的主要工作

1、广泛查阅中英文文献，总结和分析了分布式发电系统的基本特点和分类及意义。