【正文】 物、抽水、船舶等機械設(shè)施提供動力已經(jīng)有千余年的歷史。燃料在陽極氧化，氧化劑在陰極還原，從而完成整個電化學(xué)反應(yīng)。（ 1） 若采用電流控制逆變器策略，則為輸出的有功和注入的電流均是恒定的 PI 節(jié)點；（ 2） 若采用電壓控制型策略，則為輸出的有功和電壓均恒定的 PV 節(jié)點，當注入的電流達到邊界值后轉(zhuǎn)化為電流控制型來處理。因而，若想得到最高輸出直流電壓或者最高輸出直流電流就可以對光伏電池進行串、 并聯(lián)組合。其中并網(wǎng)運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)又分為標準型（不能切換為獨立型）和防災(zāi)型（可切換為獨立型），顯而易見的是并網(wǎng)運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)成為光伏發(fā)電的發(fā)展趨勢?，F(xiàn)如今由于能源短缺和環(huán) 境污染，各國都開始迅速大力發(fā)展光伏發(fā)電技術(shù)。 第二章介紹了各種分布式電源。正是因為各種分布式電源的運行方式和控制特性的不確定性，才使得在潮流計算中如何選取分布式電源的節(jié)點類型有待研究。如今我國正在經(jīng)濟高速發(fā)展的時期，如何在合理的開發(fā)利用可再生能 源和新能源提高能源的利用率，同時加強環(huán)境保護等是我國能源工業(yè)實現(xiàn)健康可持續(xù)發(fā)展、支持國家現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵所在。從太陽能技術(shù)發(fā)展來看，到 20xx 年底，全國太陽能熱水器使用量達到 5000 萬平方米，占全球使用量的 40%以上。近些年來，德國利用風(fēng)能、太陽能、沼氣、地?zé)?、水利等可再生能源發(fā)電、供熱共 20xx 億 kWh，占據(jù)能源供應(yīng)市場份額的 %，能夠滿足約 1000 萬家庭的日常供電需要。 （ 3)到了 20 世紀中晚期，由于用電需求的大量增加，人們愈加了解靈活、可靠的發(fā)電方式的重要性，于是分布式與集中式相結(jié)合，不但能夠克服集中式單一供電的缺點，而且還能夠滿足日益增長的能源需求和解決環(huán)境污染問題。 因為分布式電源的引入，從而電源的節(jié)點類型出現(xiàn)了 PQ、 PI、 PV、 PQ(V)節(jié)點。此外，分布式電源的開發(fā)、研究和建設(shè)，還有如下重要的意義： （ 1）因為城市的大規(guī)模發(fā)展，使得新的配電線路走廊開辟越來越困難，而直接在用戶旁安裝分布式電源是一種很有效的替代方案。近些年來，集中式發(fā)電受到它自身缺陷的限制，對電力供應(yīng)的穩(wěn)定和安全帶來了不可忽視的影響。 指導(dǎo)教師： 年 月 日 教研室主任： 年 月 日 說明：開題報告作為畢業(yè)設(shè)計（論文、創(chuàng)作）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一，此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，由學(xué)生填寫，將作為畢業(yè)設(shè)計（論文、創(chuàng) 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 IX 作）成績考查的重要依據(jù)，經(jīng)指導(dǎo)教師審查后簽署意見生效。在 IEEE 33 系統(tǒng)中進行了實例計算，計算數(shù)據(jù)表明本文提出的算法能夠統(tǒng)一處理各種分布式電源。含分布式電源的配電網(wǎng)潮流計算方法的研究主要是對不同類型的分布式電源建立模型，使之能夠模擬到已有的計算方法中去。太陽能發(fā)電將達到 500萬 kWh，發(fā)電量 75 億 kWh。 （ 3)到了 20 世紀中晚期，人們認識到靈活、可靠的發(fā)電方式的重要性，于是分布式與集中式相結(jié)合不僅能夠克服集中式單一供 電的缺點，而且還能夠滿足日益增長的能源需求以及解決環(huán)境污染問題。自上個世紀 90 年代以來，可再生能源得到了快速發(fā)展，世界上很多國家都將可再生能源作為能源政策的基礎(chǔ)，且分布式能源的發(fā)展被世界各國認為是可持續(xù)發(fā)展的標尺。分布式發(fā)電在我國未來的發(fā)展方向：以分布式多聯(lián)供技術(shù)為核心，結(jié)合可再生能源構(gòu)建“小型化區(qū)域能源網(wǎng)絡(luò)”，形成智能電網(wǎng)與智能冷熱氣網(wǎng)互補的多能融合方式；區(qū)域型能源系統(tǒng)的優(yōu)勢在于可 以提高能源利用率，通過引進高效熱電機組，實現(xiàn)了電、燃氣、熱、冷的最優(yōu)匹配；實現(xiàn)建筑物之間、企業(yè)之間的連接和能源共享，有效融入一些清潔能源，如：太陽能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、地?zé)崂玫?，從而有效的抑制二氧化碳排放。它的未來研究趨勢是：使得算法?夠處理含不同性能的分布式電源在不同運行狀態(tài)的系統(tǒng)，計算過程更高效、通用性更好。 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 VIII 。 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 X 摘 要 在分布式電源系統(tǒng)當中，主要是它和大電網(wǎng)的供電系統(tǒng)起到了一個相互補充和協(xié)調(diào)的作用，主要是利用了現(xiàn)有的綜合設(shè)備以及資源，從而可以給用戶提供一個更為良好的并且可靠的電能應(yīng)用方式。為了解決這類問題，我們找到了一種可靠、靈活、高效、經(jīng)濟的發(fā)電方式，即分布式發(fā)電技術(shù)。 （ 2）對于偏遠地區(qū)，可以依靠當?shù)刎S富的自然資源，從而選擇合理的分布式發(fā)電方式能夠有效的節(jié)約籌建投資大的電網(wǎng)。另外，因為系統(tǒng)中還有 PV 節(jié)點及少量環(huán)網(wǎng)的存在，使得基于傳統(tǒng)的輻射狀網(wǎng)絡(luò)的前推回代算法已經(jīng)不再適用。自從上個世紀 90 年代以來，可再生能源已經(jīng)得到了快速發(fā)展，世界上有很多國家都將可再生能源作為能源政策的基礎(chǔ)，且分布式能源的發(fā)展被世界認為是可持續(xù)發(fā)展的標尺。日本不但是亞洲能源利用率最高的國家，而且在全世界也位居前列。太陽能熱水器生產(chǎn)量達 1000 萬平方米，全真空玻璃管熱水器在世界市場上占據(jù)主導(dǎo)地位。 分布式電源的潮流算法研究現(xiàn)狀 分布式發(fā)電作為國際上電力系統(tǒng)的一個前沿研究方向，對其研究的重點集中在其對 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 17 電力系統(tǒng)的影響上?，F(xiàn)在最常用的方法是通過對不同類型的分布式電源分別建立模型，使得分布式電源可以用通用的形式加入到配電網(wǎng)系統(tǒng)的潮流計算中去。 第三章介紹了配電網(wǎng)的基本算法，并比較了其中的優(yōu)劣性。美國提出“太陽能先導(dǎo)計劃”意在降低太陽能光伏發(fā)電的成本，使其 20xx年達到商業(yè)化競爭的水平；日本也提出在 2020 年達到 28GW 的光伏發(fā)電總量計劃；同時我國也大幅增加對光伏發(fā)電的投入，并降低光伏發(fā)電并網(wǎng)價格，等等顯示了發(fā)展光伏發(fā)電已經(jīng)成為全世界各國解決能源與經(jīng)濟，環(huán)境之間矛盾的最有效的途徑之一。 通常情況下，配電網(wǎng)是利用并網(wǎng)型光伏發(fā)電的有功功率，也就是說把太陽能通過光伏組件轉(zhuǎn)換為直流，然后通過匯流箱和直流配電柜，經(jīng)過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出，再通過變壓器將電壓升壓輸入更高電壓的配電網(wǎng)中。于是就可以獲得光伏組件的輸出特性方程： ( ) /[ ( 1 ) ( ) / ]p v s p vq V R I n A k Tp v p v p v p h j s s hP V I m V I I e V R I R?? ? ? ? ? ? ? () ]/)()1([ /)( shsA k TIRVqjphpv RIRVeIImI pvspv ????? ? () 其中： n 為串聯(lián)電池數(shù)， m為并聯(lián)電池數(shù)，上述公式參數(shù)解析詳見表 。圖 為光伏發(fā)電并網(wǎng)示意圖。以石棉膜型氫氧燃料電池為例，在陽極，氫氣與堿中的 OH在電催化劑的作用下，發(fā)生氧化反應(yīng)生成水和電子： ????? ? ??? ??V eOHOHH 8 2 220 22? () 電子通過外電路到達陰極，在陰極電催化劑的作用下，參與氧的還原反應(yīng)： 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 22 ?????????? ??VOHeOHO0 22? （ ） 燃料電池的模型 燃料電池及其它儲能系統(tǒng)發(fā)出的是直流電，需要通過電壓源逆變器并網(wǎng)。風(fēng)能是一種重要的自然能源，也是一種巨大的、清潔的、永不枯竭的可再生能源。 風(fēng)力發(fā)電的模型 風(fēng)力發(fā)電的效能受風(fēng)速大小、風(fēng)力機葉片以及葉片受風(fēng)面積等多個因素的影響。 （ 1）異步風(fēng)機并網(wǎng) 異步發(fā)電機自身沒有勵磁裝置，因而它沒有電壓調(diào)節(jié)能力。 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 26 第三章 配電網(wǎng)潮流計算 配電網(wǎng)潮流計算的概述 潮流計算就是采用一定的方 法確定系統(tǒng)中各處的電壓和功率分布。前推回代法則具有編程簡單、沒有復(fù)雜的矩陣運算、計算速度快、占用計算機的資源很少、收斂性好等特點，適用于在實際配電網(wǎng)中的實際應(yīng)用。 基于回路分析法的配電網(wǎng)潮流計算 回路分析法基礎(chǔ) 對于一個有 N 個節(jié)點、 b 條支路、 m 個獨立環(huán)路的配電網(wǎng)絡(luò)來說，其滿足 b=N－m+1，如果此配電網(wǎng)是全放射性的即不含環(huán)路，則 m=0， b=N－ 1?；谇笆龅脑瓌t建立的道路和回路矩陣見公式（ ）和（ ）（左邊列數(shù)字分別為節(jié)點和回路編號）。kkiif S V i n??? 步驟 3： kktgV Zf? ?? 步驟 4： 0kktV V E V? ?? 步驟 5：判斷 kV 和 1kV? 之差最大值是否滿足要求精度要求，不滿足則轉(zhuǎn)步驟 2。然而 DG 并入電網(wǎng)后對電腦運行和結(jié)構(gòu)上都產(chǎn)生巨大影響，導(dǎo)致傳統(tǒng)的配電網(wǎng)潮流計算方法不適用于含 DG 的配電網(wǎng)，因 此需要對分布式電源進行更深入的研究。 處理此類節(jié)點時，潮流計算每次迭代后都會對電壓進行修正，并根據(jù)修正后的電壓幅值計算出異步發(fā)電機吸收的無功功率。第二次迭代，根據(jù)修正后的電壓計算無功功率，此時又轉(zhuǎn)換為 PQ 節(jié)點，重復(fù)以上過程直至迭代收斂。雙饋感應(yīng)機和同步風(fēng)機均可以通過變頻控制系統(tǒng)將發(fā)電機有功、無功功率實現(xiàn)解耦控制 ， 以此調(diào)節(jié)改善風(fēng)電場的功率因數(shù)及電壓穩(wěn)定性。這樣在迭代過程中，就使計算過程大大簡化了，從而較大的提高計算效率。Tt 是一個下三角陣，而由于連支不屬于任何一條道路，故 Tl=0。 道路在回路分析法中是一個很重要的概念，一個節(jié)點的道路是 指節(jié)點沿樹到根所經(jīng)過的路徑上的支路集合，其具有以下特性：對于一個給定的樹，節(jié)點的道路是唯一的，且節(jié)點的道路只有樹支支路組成。配電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)、故障處理、無功優(yōu)化和狀態(tài)估計等都需要用到配網(wǎng)潮流的數(shù)據(jù)。而正是這一差距決定了二者本質(zhì)上的區(qū)別：描述交流電路特性的方程，如節(jié)點電壓方程、回路電流方程，是線性方程，而描述電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)運行特性的潮流方程卻是非線性方程。 mIsI mx ?x sRRe /?rI 圖 異步發(fā)電機的近似等效電路 圖 所示為異步發(fā)電機的近似等效電路 [30]， sI 為定子電流 (A)； rI 為轉(zhuǎn)子電流 (A)；mI 為勵磁電流 (A)； s 為轉(zhuǎn)差率； U 為發(fā)電機的節(jié)點電壓幅值； R 為轉(zhuǎn)子電阻 (? )； eR 為機械負載等效電阻 (? )； mX 為勵磁電抗 (? )； ?X 為漏電抗 (? )。從公式 ()可以看出，理論上風(fēng)力機產(chǎn)生的電力大小是與受風(fēng)面積成正比，與風(fēng)速的三次方成正比，其中 ? 和 v 隨地理位置、海拔、地形等因素而變化。 大氣壓的高地形成了空氣流動，正是因為大氣壓的不穩(wěn)定性，使得風(fēng)能具有隨機性并隨高度的變化而變化。 電 網(wǎng)DC FCR FCUm? TX ??acV ??sV jQP ?l 圖 燃料電池發(fā)電站并網(wǎng)的等值電路圖 圖 中： FCU 為電池輸出的直流電壓； FCR 為電池的內(nèi)阻； m 為換流器的調(diào)節(jié)指數(shù)； m為換流器點燃角（或超 前角）； acV 為換流器輸出的交流電壓； TX 了為變壓器等值電抗； sV 為系統(tǒng)母線電壓； ? 與 ? 為電壓的相角，且滿足 ??? ?? 。燃料電池的工作方式與常規(guī)的化學(xué)電源不同，而更類似于汽油、柴油發(fā)電機。 但通常來說，最好是能夠自發(fā)自用的光伏電站，因為遠距離傳輸電力的 技術(shù)發(fā)展還不是十分成熟。 長沙學(xué)院 畢業(yè) 論文 19 光伏發(fā)電的模型 為了更有效的分析光伏電池的發(fā)電性能以及計算配電網(wǎng)的潮流數(shù)據(jù)，建立了一種常見太陽能光伏電池的數(shù)學(xué)模型。其中在陽光下的半導(dǎo)體 pn 結(jié)器件光電轉(zhuǎn)換效率最高，即在半導(dǎo) 體吸收光能后，在其內(nèi)部可以傳導(dǎo)電流的載流子分布和濃度都將發(fā)生改變，由此產(chǎn)生出電流和電動勢的效應(yīng)。在傳統(tǒng)潮流計算方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合各點類型 DG 的潮流 計算模型，提出了適用于含不同類型 DG 的配電網(wǎng)潮流計算方法，并以 IEEE33 算例驗證了算法的可行性。在直接法的基礎(chǔ)上，結(jié)合分布式電源本身的特點，文獻 [14]提出了一種基于靈敏度矩陣的補償算法，該算法能夠處理 PV節(jié)點，并且還釆用了系統(tǒng)節(jié)點阻抗矩陣中的元素組成了靈敏度矩陣，使得求取過程簡便。它的未來研究趨勢是：使得算法能夠處理含不同的分布式電源在不同運行狀態(tài)中同時運行的系統(tǒng)，計算過程更高效、通用性更好。全國有戶用沼氣池 1000 多萬口，年產(chǎn)沼氣約 30 億立方米。據(jù)相關(guān)資料顯示，日本在 20xx 年全球天然氣貿(mào)易中所占比例大約為 35%，成為了全球第二大液化天然氣消費國。在美國加利福尼亞州的分布式電站發(fā)電量已經(jīng)達到 4GW5GW ，并且在 20xx 年將 20%的新建辦公、商用建筑都使用“熱電冷三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)功能模式”，對 5%的現(xiàn)有辦公、商用建筑進行適當?shù)母脑臁? 含分布式電源的配電網(wǎng)研究的現(xiàn)狀 分布式電源的發(fā)展及