含分布式电源的配电网潮流计算与分析【字数：14188】
当今社会，经济和科技的发展推动了电力产业的发展,集中供电的大电网模式难以适应新的需求，分布式电源因其清洁无污染、经济效益高、灵活性好等优点受到社会的关注，但是，分布式电源并入配电网也在配电网的电压分布和网络损耗等方面对其带来影响，这对配电网的潮流计算也带来更多的挑战，传统的潮流计算算法由于其局限性已不能很好的满足含各种分布式电源的配电网的计算要求。因此，本文在前人的基础上，进一步研究分布式电源接入配电网后对配电网潮流计算的影响。首先，从常见分布式电源的原理和特性出发建立其数学模型，同时，根据所得到的数学模型分析了该分布式电源接入配电网时的处理方式。其次，归纳总结了传统前推回代法、改进前推回代法、牛顿-拉夫逊法的理论基础和计算步骤；接着，从在配电网不同位置加入分布式电源、加入不同容量的分布式电源和加入不同功率因数的分布式电源出发，运用这三种算法对光伏发电并入配电网（IEEE-33系统）进行仿真分析，研究其对电压分布的影响。最后，从理论上分析这三种算法的优缺点，再运用Matlab软件仿真分析这三种算法在对IEEE-33系统进行潮流计算时的运行速度和收敛速度的差别。
目 录
1. 绪论 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.1.1 集中式大电网供电模式的缺陷 1
1.1.2 分布式发电的优势 1
1.1.3 含分布式电源的配电网潮流计算的必要性 2
1.2含分布式电源的配电网潮流计算的国内外研究现状 3
1.3本文主要工作内容 4
2. 常见分布式电源的建模 5
2.1 光伏发电 5
2.1.1 光伏发电的原理 5
2.1.2 光伏发电的模型 5
2.1.3 光伏发电接入配电网的处理方式 7
2.2 风力发电 8
2.2.1 风力发电的原理 8
2.2.2 风力发电的模型 9
2.2.3 风力发电接入配电网的处理方式 11
2.3 燃料电池 11
2.3.1 燃料电池的原理 12
2.3.3 燃料电池接入配电网的处理方式 13
2.4 微型燃气轮机 13
2.4.1 微 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
型燃气轮机的原理 13
2.4.2 微型燃气轮机的模型 13
2.4.3 微型燃气轮机接入配电网的处理方式 14
3. 基于传统前推回代法的光伏并网系统潮流计算 15
3.1 前推回代法的原理和潮流计算 15
3.2 PQ节点在潮流计算中的处理方式 17
3.3 算例分析 17
3.3.1 在配电网的不同位置接入分布式电源 17
3.3.2 接入不同容量的分布式电源 18
3.3.3 接入不同功率因数的分布式电源 19
4. 基于牛顿拉夫逊法的光伏并网系统潮流计算 21
4.1 牛顿拉夫逊法的原理和潮流计算 21
4.1.1 牛顿拉夫逊法的原理 21
4.1.2 牛顿拉夫逊法的潮流计算 21
4.2 算例分析 24
4.2.1 在配电网的不同位置接入分布式电源 24
4.2.2 接入不同容量的分布式电源 24
4.2.3 接入不同功率因数的分布式电源 24
5. 基于改进前推回代法的光伏并网系统潮流计算 26
5.1 改进前推回代法的原理和潮流计算 26
5.2 算例分析 27
5.2.1 在配电网的不同位置接入分布式电源 27
5.2.2 接入不同容量的分布式电源 27
5.2.3 接入不同功率因数的分布式电源 27
6. 不同潮流计算方法的比较与分析 29
6.1 三种配电网潮流算法的优缺点 29
6.2 算例分析 29
结语 32
参考文献 33
附录 34
致谢 35
绪论
1.1 研究的背景及意义
集中式大电网供电模式的缺陷
随着科技的的进步、经济的发展，环保的重要性日益突出，尤其是随着电动汽车等清洁交通工具的推广，继续使用传统的高污染能源势必会阻碍今后的发展。而我国以煤炭为主要能源供应，其次为石油，如果不断消耗煤炭、石油等不可再生资源必将影响我国的国民经济运行，故中国将改变以往大量消耗资源来谋得发展的模式，转而研究可再生能源。
电能因其易输送、易分配的优点，被广泛应用于电讯业、服务业、建筑业等各个领域。目前，我国仍以火电、水电和核电为主的集中式大电网供电模式为主要方式，但各行各业都要求质量更高且更安全可靠的电力供应，传统的集中式大电网供电模式显然已经不能满足这种要求，其缺陷主要表现如下：
稳定性差：电网中的任一微小故障都会影响系统中某些用户的供电，处理不当会造成大面积停电，进而导致电网崩溃，带来严重的损失。
污染严重：传统火电厂大多通过燃烧煤炭等化石能源进行发电，故火力发电会产生大量二氧化碳等温室气体，既污染环境又加剧全球变暖；而核能发电控制不当，反应器中的放射性物质则会造成大范围的核污染，危害人体健康。
灵活性差：受各种原因的影响，电力负荷会一直变化，如夏季用电量激增时，为了满足这一需求则要另建发电厂才能得到短时的大功率，而这必然会造成资源浪费。因此，集中式大电网供电模式不仅耗资巨大而且经济效益低下。
建设困难：由于土地资源稀缺、环境污染严重等问题日益突出，建设大容量的电厂变得越来越困难。同时，将电能配送到偏远地区则需使用远距离的配电线路，故无法保证末端负荷的电压质量。
分布式发电的优势
由上述种种缺陷可知集中发电的大电网模式难以保证电能的质量，分布式发电应运而生。分布式电源（简称DG），指安装在用户现场或用户现场附近以达到某些特殊用户的需求的小型独立电源，功率一般为数千瓦至50MW。分布式电源接入配电网可以有效避免和解决传统集中式大电网供电的不足，其优势主要体现在以下几个方面：
安全可靠：当由于电网中的故障导致大面积停电或电网崩溃时，分布式电源因其性能优异的控制设备仍能正常工作，与大电网配合可维持重要电力用户的供电。
目 录
1. 绪论 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.1.1 集中式大电网供电模式的缺陷 1
1.1.2 分布式发电的优势 1
1.1.3 含分布式电源的配电网潮流计算的必要性 2
1.2含分布式电源的配电网潮流计算的国内外研究现状 3
1.3本文主要工作内容 4
2. 常见分布式电源的建模 5
2.1 光伏发电 5
2.1.1 光伏发电的原理 5
2.1.2 光伏发电的模型 5
2.1.3 光伏发电接入配电网的处理方式 7
2.2 风力发电 8
2.2.1 风力发电的原理 8
2.2.2 风力发电的模型 9
2.2.3 风力发电接入配电网的处理方式 11
2.3 燃料电池 11
2.3.1 燃料电池的原理 12
2.3.3 燃料电池接入配电网的处理方式 13
2.4 微型燃气轮机 13
2.4.1 微 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
型燃气轮机的原理 13
2.4.2 微型燃气轮机的模型 13
2.4.3 微型燃气轮机接入配电网的处理方式 14
3. 基于传统前推回代法的光伏并网系统潮流计算 15
3.1 前推回代法的原理和潮流计算 15
3.2 PQ节点在潮流计算中的处理方式 17
3.3 算例分析 17
3.3.1 在配电网的不同位置接入分布式电源 17
3.3.2 接入不同容量的分布式电源 18
3.3.3 接入不同功率因数的分布式电源 19
4. 基于牛顿拉夫逊法的光伏并网系统潮流计算 21
4.1 牛顿拉夫逊法的原理和潮流计算 21
4.1.1 牛顿拉夫逊法的原理 21
4.1.2 牛顿拉夫逊法的潮流计算 21
4.2 算例分析 24
4.2.1 在配电网的不同位置接入分布式电源 24
4.2.2 接入不同容量的分布式电源 24
4.2.3 接入不同功率因数的分布式电源 24
5. 基于改进前推回代法的光伏并网系统潮流计算 26
5.1 改进前推回代法的原理和潮流计算 26
5.2 算例分析 27
5.2.1 在配电网的不同位置接入分布式电源 27
5.2.2 接入不同容量的分布式电源 27
5.2.3 接入不同功率因数的分布式电源 27
6. 不同潮流计算方法的比较与分析 29
6.1 三种配电网潮流算法的优缺点 29
6.2 算例分析 29
结语 32
参考文献 33
附录 34
致谢 35
绪论
1.1 研究的背景及意义
集中式大电网供电模式的缺陷
随着科技的的进步、经济的发展，环保的重要性日益突出，尤其是随着电动汽车等清洁交通工具的推广，继续使用传统的高污染能源势必会阻碍今后的发展。而我国以煤炭为主要能源供应，其次为石油，如果不断消耗煤炭、石油等不可再生资源必将影响我国的国民经济运行，故中国将改变以往大量消耗资源来谋得发展的模式，转而研究可再生能源。
电能因其易输送、易分配的优点，被广泛应用于电讯业、服务业、建筑业等各个领域。目前，我国仍以火电、水电和核电为主的集中式大电网供电模式为主要方式，但各行各业都要求质量更高且更安全可靠的电力供应，传统的集中式大电网供电模式显然已经不能满足这种要求，其缺陷主要表现如下：
稳定性差：电网中的任一微小故障都会影响系统中某些用户的供电，处理不当会造成大面积停电，进而导致电网崩溃，带来严重的损失。
污染严重：传统火电厂大多通过燃烧煤炭等化石能源进行发电，故火力发电会产生大量二氧化碳等温室气体，既污染环境又加剧全球变暖；而核能发电控制不当，反应器中的放射性物质则会造成大范围的核污染，危害人体健康。
灵活性差：受各种原因的影响，电力负荷会一直变化，如夏季用电量激增时，为了满足这一需求则要另建发电厂才能得到短时的大功率，而这必然会造成资源浪费。因此，集中式大电网供电模式不仅耗资巨大而且经济效益低下。
建设困难：由于土地资源稀缺、环境污染严重等问题日益突出，建设大容量的电厂变得越来越困难。同时，将电能配送到偏远地区则需使用远距离的配电线路，故无法保证末端负荷的电压质量。
分布式发电的优势
由上述种种缺陷可知集中发电的大电网模式难以保证电能的质量，分布式发电应运而生。分布式电源（简称DG），指安装在用户现场或用户现场附近以达到某些特殊用户的需求的小型独立电源，功率一般为数千瓦至50MW。分布式电源接入配电网可以有效避免和解决传统集中式大电网供电的不足，其优势主要体现在以下几个方面：
安全可靠：当由于电网中的故障导致大面积停电或电网崩溃时，分布式电源因其性能优异的控制设备仍能正常工作，与大电网配合可维持重要电力用户的供电。
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