并网运行的微电网系统电压稳定研究(附件)【字数：11108】
摘 要随着全球能源危机不断加剧和环境污染问题愈演愈烈，人们开始研究如何用清洁能源发电来代替传统的高耗能发电方式。由于分布式发电运用中存在一些问题，而微电网的出现则解决了分布式电源不能大规模的接入传统电网，以及单个分布式电源投入成本过高、控制技术较为复杂等问题，成为未来电网发展的新方向。然而，由于微电网中的大多数微电源都具有不稳定的特性，当微电网进行并网后改动了电网能量方向传递的单一性，同时造成现有电网的稳定性较大的影响，首当其冲的就是对电网电压稳定性的影响。于是为了研究不同微电源并网时对系统电压稳定性的不同影响，本文在微电网技术的研究背景上，展开了对微电源中主要的发电方式风力发电和光伏发电，在微电网进行并网时电压稳定性的分析。
Key words: Distributed generation; Microgrid; Voltage Stability; Wind Power 目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 风力发电发展现状 1
1.3 光伏发电发展现状 1
1.4 研究分布式系统电压稳定性原因和意义 2
1.5 本文的主要工作 2
第二章 微电网及电压稳定 3
2.1 引言 3
2.2 微电网的组成及现状 3
2.2.1 微电网的基本组成 3
2.2.2 微电网的发展状况 4
2.2.3 微电网中分布式电源的种类 5
2.2.4 风力发电和光伏发电的特性 6
2.3 风力发电机的技术原理和分类 7
2.3.1 风力发电的技术原理 7
2.3.2 风力发电机分类 7
2.4 光伏发电的技术原理与组成 7
2.4.1 光伏发电的技术原理 7
2.4.2 光伏发电的系统组成 8
2.5 本章小结 8
第三章 电压稳定的定义及分类 9
3.1 分布式风电电压基本概念 9
3.2 分布式风电电压稳定性分析方法 9
3.2.1 静态分析法 9
3.2.2 动态分析法 10
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3.3 风电并网电压稳定 10
3.4 本章小结 10
第四章 含光伏的风力发电典型微电网的PSAT仿真 11
4.1 引言 11
4.2 含光伏的风力发电典型微电网并网模型 11
4.3 微电网仿真 12
4.3.1 方案一 12
4.3.2 方案二 17
4.3.3 方案三 20
4.4 本章小结 25
结束语 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 引言
微电网是指由许多微电源，负荷，储能装置和控制系统组成的网络，能够和大电网并网运行，又能脱离大电网孤网运行。
随着分布式发电的迅猛发展，分布式电源的间歇性、波动性和不确定性等特点日益显著。同时，高干预成本、发电能力浪费、电网谐波受到影响引起电压闪变和跌落等情况越发突显，并网问题制约着分布式发电的进一步发展。另一方面，当电力系统出现故障时，投入系统的分布式电源必须首先退出运行，以免对系统造成更大的不利影响。分布式电源的不可控性决定了一旦系统出现故障，往往会形成非正常孤岛，对大电网形成冲击，这大大阻碍了分布式发电的发展和利用[1]。
1.2 风力发电发展现状
风能是一种清洁和可再生的新能源，并且风力发电技术相对成熟，具有较高的成本效益和资源利用性，因此，风力发电规模的增长速度极快。
在国家政策推动下，我国的风力发电能源市场不管是规模还是增长速度都已经成为全球的佼佼者。根据已经发布的统计数据来看，在世界范围内风力发电机的累计装机容量从截至 20012年 1月 1 日的24GW 增至截至 2017 年 1 月 1 日的 486GW，年复合增长率为 22.25%； 并且我国每年所增加的风力发电机总容量已经逐渐增加到全球占比的百分之五十左右。
1.3 光伏发电发展现状
太阳能是已知存储量最大，开发潜能最大，但利用效率最低的新能源，也是未来仅有能消除资源匮乏地区对化石能源依赖的新能源，所以在许多国家把如何有效开发太阳能作用列为未来发展战略的重点突破方向。
我国因为地域范围使得光能资源非常充足，截止2017年，中国光伏发电新增装机为53.06GW，再次刷新历史高位。截至2017年底，中国光伏发电累计装机达到了130.25GW，而此前太阳能“十三五”规划的目标仅105GW，已经提前并超额完成了“十三五规划目标”。按照目前的发展趋势来看，预计到2020年底，中国光伏发电累计装机将有望达到250GW。
1.4 研究分布式系统电压稳定性原因和意义
因为分布式发电能够很好的将使用不同能源发电的电厂进行组成，这使得某个区域能够以较小的能源投资来将周围的资源用于发电。实际上在我国各地区发展经济时为求解决能源供应和减低投资成本，因为分布式发电的这个优点使得它就被广泛应用。
但随着国家的综合国力的逐渐增强，经济发展方式也逐渐改变。其中能源方面，以建设集中化供能电网的需求也逐渐增大，但这也不可避免的引出之前的问题。如何保证微电网与大电网和谐共处，互利互惠的同时，能够建设安全性和可靠性并存的电力系统则成为了其中的重点[2]。
并且我们知道分布式发电系统中的，大部分能源都具有随机性的特点，其中以风力发电最为突出。因为其风的不可控性，造成系统电压的不稳定和电能质量不过关是理所当然。而如何解决这些问题来使得系统稳定就是我们需要去研究的。
1.5 本文的主要工作
本人为了研究分布式发电系统并网对其微电网电压稳定性的影响，在MATLAB上设计含有风力发电的典型微电网模型，并且通过PSAT中的PQ节点的不同情况来代替光伏发电研究对各个负荷电压波动情况进行分析。实验研究主要依靠PSAT软件建立典型含光电的风电微电网模型，通过软件仿真各节点电压波形和系统潮流计算数据进行分析研究，从而得出风电和光电在并网时对微电网有何影响。如何开展研究工作，我认为需要以下几步：
（1）首先了解微电网和大电网的电压稳定性的定义。
（2）然后学习和理解微电网由什么组成，并网运行时什么对其影响，影响因素的原理，特点。
（3）熟练掌握在MATLAB中的工具箱PSAT的模拟仿真及计算。
（4）通过(3)掌握的软件建立含光伏的典型风力发电微电网模型，再研究微电网系统电压在面对不同干扰时是否失稳。
（5）最后通过设定不同的负荷情况研究系统电压的稳定性。
Key words: Distributed generation; Microgrid; Voltage Stability; Wind Power 目 录
第一章 绪论 1
1.1 引言 1
1.2 风力发电发展现状 1
1.3 光伏发电发展现状 1
1.4 研究分布式系统电压稳定性原因和意义 2
1.5 本文的主要工作 2
第二章 微电网及电压稳定 3
2.1 引言 3
2.2 微电网的组成及现状 3
2.2.1 微电网的基本组成 3
2.2.2 微电网的发展状况 4
2.2.3 微电网中分布式电源的种类 5
2.2.4 风力发电和光伏发电的特性 6
2.3 风力发电机的技术原理和分类 7
2.3.1 风力发电的技术原理 7
2.3.2 风力发电机分类 7
2.4 光伏发电的技术原理与组成 7
2.4.1 光伏发电的技术原理 7
2.4.2 光伏发电的系统组成 8
2.5 本章小结 8
第三章 电压稳定的定义及分类 9
3.1 分布式风电电压基本概念 9
3.2 分布式风电电压稳定性分析方法 9
3.2.1 静态分析法 9
3.2.2 动态分析法 10
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3.3 风电并网电压稳定 10
3.4 本章小结 10
第四章 含光伏的风力发电典型微电网的PSAT仿真 11
4.1 引言 11
4.2 含光伏的风力发电典型微电网并网模型 11
4.3 微电网仿真 12
4.3.1 方案一 12
4.3.2 方案二 17
4.3.3 方案三 20
4.4 本章小结 25
结束语 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 引言
微电网是指由许多微电源，负荷，储能装置和控制系统组成的网络，能够和大电网并网运行，又能脱离大电网孤网运行。
随着分布式发电的迅猛发展，分布式电源的间歇性、波动性和不确定性等特点日益显著。同时，高干预成本、发电能力浪费、电网谐波受到影响引起电压闪变和跌落等情况越发突显，并网问题制约着分布式发电的进一步发展。另一方面，当电力系统出现故障时，投入系统的分布式电源必须首先退出运行，以免对系统造成更大的不利影响。分布式电源的不可控性决定了一旦系统出现故障，往往会形成非正常孤岛，对大电网形成冲击，这大大阻碍了分布式发电的发展和利用[1]。
1.2 风力发电发展现状
风能是一种清洁和可再生的新能源，并且风力发电技术相对成熟，具有较高的成本效益和资源利用性，因此，风力发电规模的增长速度极快。
在国家政策推动下，我国的风力发电能源市场不管是规模还是增长速度都已经成为全球的佼佼者。根据已经发布的统计数据来看，在世界范围内风力发电机的累计装机容量从截至 20012年 1月 1 日的24GW 增至截至 2017 年 1 月 1 日的 486GW，年复合增长率为 22.25%； 并且我国每年所增加的风力发电机总容量已经逐渐增加到全球占比的百分之五十左右。
1.3 光伏发电发展现状
太阳能是已知存储量最大，开发潜能最大，但利用效率最低的新能源，也是未来仅有能消除资源匮乏地区对化石能源依赖的新能源，所以在许多国家把如何有效开发太阳能作用列为未来发展战略的重点突破方向。
我国因为地域范围使得光能资源非常充足，截止2017年，中国光伏发电新增装机为53.06GW，再次刷新历史高位。截至2017年底，中国光伏发电累计装机达到了130.25GW，而此前太阳能“十三五”规划的目标仅105GW，已经提前并超额完成了“十三五规划目标”。按照目前的发展趋势来看，预计到2020年底，中国光伏发电累计装机将有望达到250GW。
1.4 研究分布式系统电压稳定性原因和意义
因为分布式发电能够很好的将使用不同能源发电的电厂进行组成，这使得某个区域能够以较小的能源投资来将周围的资源用于发电。实际上在我国各地区发展经济时为求解决能源供应和减低投资成本，因为分布式发电的这个优点使得它就被广泛应用。
但随着国家的综合国力的逐渐增强，经济发展方式也逐渐改变。其中能源方面，以建设集中化供能电网的需求也逐渐增大，但这也不可避免的引出之前的问题。如何保证微电网与大电网和谐共处，互利互惠的同时，能够建设安全性和可靠性并存的电力系统则成为了其中的重点[2]。
并且我们知道分布式发电系统中的，大部分能源都具有随机性的特点，其中以风力发电最为突出。因为其风的不可控性，造成系统电压的不稳定和电能质量不过关是理所当然。而如何解决这些问题来使得系统稳定就是我们需要去研究的。
1.5 本文的主要工作
本人为了研究分布式发电系统并网对其微电网电压稳定性的影响，在MATLAB上设计含有风力发电的典型微电网模型，并且通过PSAT中的PQ节点的不同情况来代替光伏发电研究对各个负荷电压波动情况进行分析。实验研究主要依靠PSAT软件建立典型含光电的风电微电网模型，通过软件仿真各节点电压波形和系统潮流计算数据进行分析研究，从而得出风电和光电在并网时对微电网有何影响。如何开展研究工作，我认为需要以下几步：
（1）首先了解微电网和大电网的电压稳定性的定义。
（2）然后学习和理解微电网由什么组成，并网运行时什么对其影响，影响因素的原理，特点。
（3）熟练掌握在MATLAB中的工具箱PSAT的模拟仿真及计算。
（4）通过(3)掌握的软件建立含光伏的典型风力发电微电网模型，再研究微电网系统电压在面对不同干扰时是否失稳。
（5）最后通过设定不同的负荷情况研究系统电压的稳定性。
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