高渗透率光伏配电网电压控制及仿真系统设计

【摘要】：环境污染和能源危机已成为世界各国所关注的问题，新能源产业以此为契机而得到快速发展。在电力行业，以新能源发电为主的分布式电源是目前研究的重点。随着市场的开放，分布式电源的发展已经给传统配电网系统带来巨大的技术与环境效益。太阳能资源作为世界上最主要的可再生能源，可以在任何地方被不同程度地开发利用。光伏发电作为一种最快发展的分布式电源技术，已经引起了世界各国学者的研究兴趣。光伏发电并入配电网中，会引起系统结构的变化与潮流分布的改变，给配电系统带来了一定的影响。随着光伏渗透率的增大，馈线电压会升高，甚至造成电压越限，对配电网正常运行造成不利影响。为适应新形势下电力发展需求，本文在分析不同光伏渗透率对系统电压影响基础上，分析了电压调节器与电容器协调控制策略、智能逆变器电压/无功控制策略，达到了改善电压，抑制越限的效果，主要研究内容如下： (1) OpenDSS是一款开源的分布式电源仿真工具。首先介绍了OpenDSS软件的结构与输入输出文件，对仿真软件有一个认识。进而探讨了配电网系统的建模，并分别着重对功率传输元件、功率转换元件的建模给出了具体元件说明。接着介绍了快速潮流计算方法，给出了其计算的详细步骤。最后介绍了基于快速潮流的配电网分析方法，如时序潮流分析、随机潮流分析。 (2)在OpenDSS平台对配电网测试系统进行建模，并对光伏发电元件进行参数设置，构建负荷运行曲线与光照出力曲线。对馈线测试系统进行时序潮流计算，分析不同光伏渗透率对馈线电压的影响，可以得出馈线中可能会出现电压升高而越限，同时可能引起馈线末端将电压降到标准范围以下。针对这两种问题，提出了电压调节器与电容器协调控制方案，在了解其控制原理基础上，对该方案仿真分析。 (3)从光伏发电元件自身输出控制的角度出发，分析了智能逆变器电压/无功控制方法。首先给出了智能逆变器电压/无功控制方法实现的原理。接着给出了在OpenDSS平台中实现过程以及控制迭代流程。接着在构建配电网馈线系统，设置电压/无功控制曲线的基础上，分别在一般迭代潮流与时序潮流两种计算模式下对逆变器电压/无功控制进行仿真分析。最后根据分析结果，给出了不同渗透下电压的比较。 (4)由于OpenDSS本身的特点，配电网系统中的电压控制实现等带有很大不灵活性，因此开发了基于OpenDSS COM的仿真系统。首先介绍了设计系统所需的环境与技术。进而分别对系统登录模块、参数设置模块、程序接口模块、Excel导入模块、数据显示模块、绘图功能模块进行设计，并进行算例验证，该设计软件具有很大的交互性与灵活性。 【关键词】：光伏并网 潮流计算 光伏渗透率 电压控制 仿真系统
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 光伏发电概述12-14
• 1.2.1 光伏发电12-13
• 1.2.2 高光伏渗透的影响13-14
• 1.3 国内外研究现状14-19
• 1.3.1 含光伏发电系统的配电网潮流计算14-15
• 1.3.2 含光伏发电系统的配电网电压控制15-19
• 1.4 本文主要研究内容19-21
• 第二章 含光伏的配电网建模及潮流分析方法21-37
• 2.1 OpenDSS 简介21-22
• 2.1.1 OpenDSS 结构21-22
• 2.1.2 OpenDSS 文件说明22
• 2.2 配电网系统建模22-30
• 2.2.1 功率传输元件23-26
• 2.2.2 功率转换元件26-30
• 2.3 快速潮流计算方法30-34
• 2.4 基于快速潮流的配电网分析方法34-35
• 2.4.1 时序潮流分析34
• 2.4.2 随机潮流分析34
• 2.4.3 故障分析34-35
• 2.5 本章小结35-37
• 第三章 电压调节器与电容器协调控制37-51
• 3.1 配电网测试系统37-39
• 3.1.1 配电网馈线系统37-38
• 3.1.2 光伏参数设置38
• 3.1.3 负荷运行与光照出力曲线38-39
• 3.2 光伏发电对馈线电压的影响分析39-41
• 3.3 电压调节器与电容器调节概述41-45
• 3.3.1 电压调节器控制原理42-44
• 3.3.2 电压调节器中 CVR 的应用44-45
• 3.3.3 电容器控制原理45
• 3.4 电压调节器与电容器协调控制45-48
• 3.5 本章小结48-51
• 第四章 含智能逆变器电压/无功控制的配网仿真51-63
• 4.1 智能逆变器电压/无功控制概述51-54
• 4.2 仿真平台54-55
• 4.3 光伏智能逆变器电压/无功控制分析55-60
• 4.3.1 配电网馈线系统55-56
• 4.3.2 电压/无功控制曲线56
• 4.3.3 一般迭代潮流下电压/无功仿真分析56-58
• 4.3.4 时序潮流下电压/无功控制仿真研究58-59
• 4.3.5 不同光伏渗透率下电压比较59-60
• 4.4 本章小结60-63
• 第五章 基于 OpenDSS COM 接口的配电网仿真系统设计63-77
• 5.1 需求与配置63-64
• 5.2 相关技术概述64-65
• 5.3 系统功能实现65-70
• 5.3.1 系统登录模块的实现65-66
• 5.3.2 程序接口模块功能的实现66-68
• 5.3.3 参数设置功能的实现68-70
• 5.3.4 Excel 导入模块的实现70
• 5.3.5 数据显示70
• 5.3.6 绘图功能70
• 5.3.7 帮助70
• 5.4 测试算例分析70-75
• 5.5 本章小结75-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 全文总结77-78
• 6.2 工作展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 攻读学位期间发表的论文85

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