【正文】 . .. . ..畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計算與分析 學(xué)習(xí)參考含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計算與分析 摘 要 電力系統(tǒng)迅速發(fā)展，分布式電源的應(yīng)用也越來越多。分布式電源在并入電網(wǎng)以后，會對配電網(wǎng)的電壓、網(wǎng)絡(luò)損耗等產(chǎn)生一定的影響，所以對分布式電源并網(wǎng)后的潮流計算研究顯得尤為重要。本文中，首先對分布式電源的定義和國內(nèi)外的形勢做了介紹。對于用到的數(shù)學(xué)算法進行了介紹，然后總結(jié)了常用的潮流算法。針對PQ算法用于配電網(wǎng)的不足提出了改進的方法（BX法），并且在此基礎(chǔ)上加入了二范數(shù)。對于14以及33節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)進行了算例分析，在9節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中改善的算法能夠使PQ算法很好的收斂，但是在133節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中效果不是很明顯，該算法還有待提高?？偟膩碚fBX是能夠改進PQ算法的，但是還存在不足，需要對這個算法進行改善，一定會改善PQ算法的，使該算法能夠完全的適用于所有的配電網(wǎng)。關(guān)鍵詞：分布式電源、PQ算法、配電網(wǎng)、BX法AbstractWith rapid development of the power system, the application of distributed generator supply bee ordinary. Power grid with distributed generator will influence the voltage ,network loss of the power distribution the research of power grid with distributed generator ‘s power flow calculation is particularly important.In this article, the definition of distributed generator supply and the situation of both at home and abroad is produced firstly. Used for mathematical algorithm are introduced, and then summarizes the mon trend of the algorithm Aiming at the shortings of the PQ algorithm used in distribution network is put forward to improve the method, the method (BX). For 5, 9, 14 and 33 nodes of network has carried on the example analysis, in 5 and 9 nodes in the network to improve the algorithm can make the PQ good convergence, but at 14, 33 nodes in the network effect is not obvious, so the algorithm needs to be improved.The BX method is able to perfect the PQ algorithm, but there are insufficient, it is necessary to improve the algorithm, I think BX will improve PQ algorithm, the algorithm can be pletely applied to all of distribution network.Keywords: distributed generator, the PQ algorithm, the BX method ,power grid 目 錄第一章 緒論 1 設(shè)計PQ算法在配網(wǎng)中應(yīng)用的意義 1 國內(nèi)外對分布式電源潮流計算算法的研究現(xiàn)狀 3 本文的主要內(nèi)容 6第二章 配電網(wǎng)潮流計算的方法 7 7 8（PQ分解法） 10 含分布式電源的處理 12第三章 數(shù)學(xué)方法介紹及應(yīng)用 13 因子表法的介紹及應(yīng)用 13 因子表的介紹 13 因子表法的應(yīng)用 14 二范數(shù)的介紹及應(yīng) 16 二范數(shù)的介紹 16 二范數(shù)的應(yīng)用 17 BX法的介紹及應(yīng)用 17第四章 潮流計算結(jié)果的分析 19 19 20 五節(jié)點的算例結(jié)果分析 20 九節(jié)點算例結(jié)果分析 22 十四節(jié)點算例結(jié)果分析 26第五章 總結(jié)與展望 27 27 27致 謝 28參考文獻 29附 錄 31學(xué)習(xí)參考第一章 緒論 設(shè)計PQ算法在配網(wǎng)中應(yīng)用的意義智能電網(wǎng)的日益發(fā)展，分布式電源在配電網(wǎng)中越來越多的得到應(yīng)用。在1978年，美國《公共管理事業(yè)政策法》中提出了分布式電源這個概念，先在美國進行推廣，之后才被其他國家所接受。然而，每個國家的政策不同，對其的理解也就不同，所以至今為止也沒有一個統(tǒng)一的定義。很多的文獻也會將其稱之為嵌入式發(fā)電或者分散電源。但整體上來說，分布式電源是規(guī)模比較小的（一般的發(fā)電功率為數(shù)千瓦到50MW），能夠單獨的輸出電能且分布位置一般在用戶附近的電能系統(tǒng)。這類分布式電源由電力用戶、電力部門或者是第三方所有，從而滿足電力電網(wǎng)和電力用戶的特定要求【1】。分布式電源對的主要特點有：⑴該類電源一般分布在負荷附近且規(guī)模不大；⑵在規(guī)劃中不予考慮；⑶能夠滿足一些特殊用戶的需求，能夠支持已有配電網(wǎng)的經(jīng)濟運行；⑷該種能源大多數(shù)為可再生的清潔能源而且利用效率比較高?，F(xiàn)如今，分布式電源已經(jīng)從原來的柴油發(fā)電機組的緊急備用電源或者是燃煤自備的小熱電廠發(fā)展成為了燃料電池、微型的燃氣輪機或者是包括太陽能、風(fēng)力、生物質(zhì)能在內(nèi)的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。分布式電源具有以下的優(yōu)點：⑴節(jié)能的效果較好。分布式電源和普通的大的電力系統(tǒng)存在兩個顯然的區(qū)別：一個是一般的電力系統(tǒng)的供電能量的形式比較單一，但是分布式電源可以提供多種形式的能量，是標準的“冷、熱、電”三聯(lián)產(chǎn)，能夠使能量可以梯級利用，與溫度對口，梯級利用的原則吻合，是能源的利用率大大的提高；另一個是普通的大電網(wǎng)與用戶的距離非常遠，很多時候都需要通過較長的距離的高壓輸電送給用戶使用，其中在輸電線路上的網(wǎng)損很大，而分布式電源能夠近距離的靠近用電負荷，從而大大的降低了網(wǎng)絡(luò)損耗。⑵有利于環(huán)境。分布式電源的能量來源主要包括有太陽能、光伏、風(fēng)能、水能、潮汐、地?zé)岬惹鍧嵞茉?，這些能源都是免費的、可再生的，這些能源的投入使用勢必會減小煤炭的使用，既節(jié)約了不可再生能源，也減少了一些有害氣體的排放量，如一氧化碳、二氧化碳、硫化物和氮化物等。此外，由于分布式電源大多數(shù)都屬于小規(guī)模的，因此發(fā)電系統(tǒng)的電壓等級比較低，電磁污染也就相對少的多。⑶供電質(zhì)量提高。在分布式電源的內(nèi)部就具有無功補償和調(diào)整電壓的功能，與此同時當(dāng)其并入大電網(wǎng)的時候又打的電力系統(tǒng)作為支持，因此用戶的電能質(zhì)量得到了很大的提高。⑷可靠性很高。在分布式電源中一般都會采用較為先進的控制設(shè)備，性能比較好，因此其在開機或停機的時候易于操作，在負荷調(diào)節(jié)的方面也比較靈活。與大電網(wǎng)的配合更能使其的供電可靠性提高，更重要的是當(dāng)電網(wǎng)遇到大的突發(fā)事故的時候能夠提供重要用戶的供電。⑸由于分布式電源的規(guī)模較小，因此在投資方面也遠遠小于傳統(tǒng)大電廠的投資費用，風(fēng)險也就小很多了，而且它的建設(shè)周期也很短相對于傳統(tǒng)的大電廠而言，因此能夠比較快的解決某些地區(qū)的電力短缺的問題，給其供電。因此，分布式電源帶來的好處毋庸置疑，它的能源利用效率高，更重要的是分布式電源大多數(shù)是用于清潔能源，即我們所說的新型能源，我們知道新型能源都是無污染、可再生的，可以說是一勞永逸，有利于環(huán)境保護，符合我國的可持續(xù)發(fā)展政策。但是當(dāng)分布式電源在并入電網(wǎng)的時候也會給電網(wǎng)帶來影響，因此研究分布式電源的潮流計算是很有必要的。雖然分布式電源的優(yōu)點的確很多，但他給配電網(wǎng)帶來的影響也是很大的。主要表現(xiàn)在以下幾個方面： ⑴損耗：當(dāng)分布式電源接入配電網(wǎng)中的時候，會改變配電網(wǎng)中的線路損耗，即它可能會減少線路的損耗，也有可能增大配電網(wǎng)中的線路損耗，這與負荷大小等因素有關(guān)； ⑵繼電保護：傳統(tǒng)的繼電保護不具有方向性，但是當(dāng)分布式電源在接入電網(wǎng)的時候網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將會變成閉環(huán)結(jié)構(gòu)，因此也就要求繼電器能夠具有方向性； ⑶故障電流：分布式電源的接入會使配電網(wǎng)的故障電流升高； ⑷電壓：當(dāng)分布式電源接入配電網(wǎng)的時候，由于其會發(fā)出功率，自然會使饋線上的傳輸功率減小，本身又發(fā)出一定的無功功率，所以會使線路上的電壓升高，但是升高的程度與分布式電源接入的位置和他的發(fā)電量的大小有關(guān)； ⑸電能質(zhì)量：當(dāng)分布式電源接入配電網(wǎng)的時候不僅會對電網(wǎng)產(chǎn)生一定的擾動，產(chǎn)生較為嚴重的電壓閃爍，同時也會產(chǎn)生較多的諧波，使電能質(zhì)量下降； ⑹電網(wǎng)運行的可靠性：當(dāng)分布式電源接入電網(wǎng)的時候，有可能會提高電網(wǎng)的可靠性，也可能會使電網(wǎng)的可靠性降低，這取決于電網(wǎng)與分布式電源之間的協(xié)調(diào)能力。 本次設(shè)計主要用的潮流算法是快速分解法，即PQ算法。PQ算法是從極坐標表示時的牛頓—拉夫遜法中簡化而來的它在計算的過程中忽略了電阻的影響，使算法得到了簡化，加快了計算速度。但是在配網(wǎng)中隨著的比值越來越大，使 PQ分解法的簡化條件不再滿足，當(dāng)其比值較大的時候可能會出現(xiàn)計算的結(jié)果不收斂，這就是PQ算法對的敏感性。本次設(shè)計的任務(wù)就是對其計算結(jié)果不收斂的問題進行分析，并加以改善。 國內(nèi)外對分布式電源潮流計算算法的研究現(xiàn)狀 當(dāng)傳統(tǒng)的大電網(wǎng)并上分布式電源并且運行以后，將會引入很多的電力電子設(shè)備和電感、電容，這樣會改變電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的原來的拓撲結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致電網(wǎng)的潮流分布也隨之改變，使電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來了不確定性。由于分布式電源給并網(wǎng)帶來了很大的影響，所以國內(nèi)外的學(xué)者都在對含分布式電源的網(wǎng)絡(luò)的潮流算法進行了研究，其中有個問題就是分布式電源的潮流計算模型與傳統(tǒng)的發(fā)電機不同。傳統(tǒng)的發(fā)電機的模型由PV、PQ、和平衡節(jié)點，但是分布式電源的節(jié)點類型需要取何種類型需要視具體情況而定。目前，對于分布式電源的潮流計算的算法研究的進一步發(fā)展，國內(nèi)外的學(xué)者提出了更多適用于分布式電源的潮流算法，并且還提出了許多創(chuàng)新的方法都值得借鑒。為了能夠解決實際的潮流計算問題，Dariush提出了一種初等的配電系統(tǒng)的三相潮流計算的實時解析性此方法對弱環(huán)網(wǎng)潮流計算進行了擴展，加強了對分布式電源的控制。此外，王成山、鄭海峰等人對于風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等隨機性的發(fā)電模型提出了相應(yīng)的潮流計算方法，運用了概率統(tǒng)計方法處理系統(tǒng)中的隨機變化的因素，給出系統(tǒng)運行電壓、支路潮流等概率分布情況，能夠更清楚地表明系統(tǒng)的運行狀況，為系統(tǒng)的安全運行提供更加完整的數(shù)據(jù)信息。文獻【1】對分布式電源進行了定義，并在國內(nèi)外的資源分布和技術(shù)等方面進行了比較，從中可以看出我國的水能發(fā)電方面具有很大的優(yōu)勢，而在風(fēng)能、天然氣以及光伏發(fā)電方面還有待提高。文獻【2】主要是對PQ分解法在配電網(wǎng)潮流計算中結(jié)果不收斂的的影響因素進行了介紹，并對不收斂的問題提出了解決方案。主要是在形成系數(shù)矩陣的時候?qū)M行改進，忽略了一些對無功功率和有功功率的影響比較小的支路電阻和對地電阻，并用算法證明了該方法對PQ算法確有改進。文獻【3】對PQ算法進行了改進，并且指出了在形成系數(shù)矩陣的時候考慮支路電阻在形成系數(shù)矩陣的時候忽略支路電阻這樣的組合使得PQ算法的收斂性得到了很大的提高，在本次畢業(yè)設(shè)計中就用的該理論。文獻【4】介紹了分布式電源在并網(wǎng)的時候的三種接口形式，對于異步發(fā)電機、同步發(fā)電機以及燃料電池等幾種典型的分布式電源類型的模型進行了詳細的描述，而且說明了在電網(wǎng)中講分布式電源當(dāng)作一個負的負荷處理。文獻【5】主要是介紹了PQ算法的迭代過程和其相關(guān)的可以參考的主程序。文獻【6】介紹了因子表的形成的原理以及在解方程時的應(yīng)用過程。文獻【7】討論了在PQ算法的配電網(wǎng)潮流計算中含分布式電源的處理方法，在考慮到特殊負荷、環(huán)保以及經(jīng)濟等方面的要求，認為分布式電源運行在額定的工況下，并且將其當(dāng)作PQ節(jié)點處理。文獻【8】主要是在含分布式電源的潮流計算中對前推回代法和牛頓拉夫遜法進行了比較，并對牛拉法進行了一定的改進，其改進的方法主要是對于不同節(jié)點的類型進行了處理，從而使得計算的精度和速度方面都有提高。 文獻【9】主要介紹了分布式電源模型的建立，其節(jié)點類型有PV、PQ、PI、PQ(V)并對這幾種節(jié)點類型的算法進行了詳細的介紹。 文獻【10】對于一個風(fēng)力電網(wǎng)的預(yù)測，分布式電源的添加使這種預(yù)測在有誤差的情況下，可以減少昂貴的費用的投入，利用分布式電源來調(diào)節(jié)這種偏差。 文獻【11】介紹了對于不同類型的分布式電源。不同容量的分布式電源提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分布式松弛母線結(jié)構(gòu)的潮流算法，這種算法適用于含有多個分布式電源的網(wǎng)絡(luò)，并且在IEEE14節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中得以驗證其有效性。 文獻【12】主要介紹了配電網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，在本次設(shè)計的五節(jié)點和九節(jié)點配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)都參考本書。 文獻【13】主要介紹了針對配網(wǎng)的潮流計算結(jié)果的不收斂提出了母線法和支路法來解決該問題，并取得了較好的結(jié)果。 文獻【14】介紹了分布式電源的處理方法以及分布式電源加在不同的位置上對電網(wǎng)的影響 本文的主要內(nèi)容 在摘要中已經(jīng)指出本次畢業(yè)設(shè)計采用的潮流計算方法是PQ分解法，它是基于牛頓—拉夫遜法所提出來的。采用PQ分解法會加快計算速度，但是在低壓配電網(wǎng)中隨著支路比值的增大，迭代次數(shù)明顯增加，當(dāng)比值較大時，可能出現(xiàn)不收斂的情況。這就是所謂的分解算法對比值的敏感性【2】。這種現(xiàn)象在國內(nèi)PQ分解法程序中普遍存在，因而限制了分解法在低壓配電