【正文】 道路矩陣 T 可分為兩部分，與樹支關(guān)聯(lián)的子矩陣 Tt，與連支關(guān)聯(lián)的子矩陣 Tl。圖中圈內(nèi)數(shù)字表示節(jié)點編號，各支路上的數(shù)字為該支路編號，小括號內(nèi)的為回路編號，虛線表示的支路為聯(lián)絡(luò)線路，fg為各節(jié)點負荷電流，n1階。為了更好說明，基于圖1來建立道路和回路矩陣。用道路樹支關(guān)聯(lián)矩陣 T（簡稱道路矩陣）描述道路的，T（I,j）是一個nb階矩陣，假定道路的方向都是從電源點指向各節(jié)點，各支路方向與道路方向相同，如果支路 j 在道路 i 上，則T（I,j）=1，反之T（I,j）=0。配電網(wǎng)的首節(jié)點是電源點，一般作為參考節(jié)點，這樣獨立節(jié)點個數(shù)為n=N－1。由于配電網(wǎng)的收斂問題比較突出，因此對配電網(wǎng)的潮流算法進行評價時，首先看它能否可靠收斂，然后在此基礎(chǔ)上可對計算提出進一步要求。它既是對配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計和運行方式進行定量分析的依據(jù)，也是電力系統(tǒng)靜態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定計算的基礎(chǔ)。配電網(wǎng)的潮流計算同時也是研究配電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運行的一項基本運算。配電網(wǎng)潮流算法是配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)。追趕法則用于導納矩陣主對角嚴格占優(yōu)情況下，無收斂性問題、矩陣存儲方便、占內(nèi)存少、求解快速，但是不能直接求解復(fù)雜的環(huán)網(wǎng)。牛頓—拉夫遜法潮流算法有二階收斂特性，雖然在配電網(wǎng)潮流中它的收斂速度較快，但是，當導納矩陣階數(shù)較高的時候，初值敏感性問題會比較突出。因為配電網(wǎng)線路中的R/X 比值偏大使得快速PQ解耦法潮流計算方法失效，所以人們根據(jù)輻射配電網(wǎng)的特點，提出了其他一些計算方法。電力系統(tǒng)的潮流計算和一般交流電路計算的根本差別是：后者已知電壓，待求電流，而前者是已知電壓，待求功率。因而，在潮流計算中二者可以作為PQ節(jié)點處理。本文在潮流計算中將這種電源節(jié)點定義為電壓靜特性節(jié)點，即：P恒定，V不定，Q受P、V限定的PQ(V)型節(jié)點。由近似等效電路可以推出發(fā)電機輸出電磁功率的計算式和功率因數(shù)角正切公式，分別為： () ()式()中的為風力發(fā)電機發(fā)出的有功功率?？紤]到異步發(fā)電機在輸出有功功率的同時還要從系統(tǒng)吸收一定的無功功率，其吸收的無功功率大小與轉(zhuǎn)差率S和節(jié)點電壓U的大小密切相關(guān)，因而在潮流計算中既不能作為PQ節(jié)點也不能作為PV節(jié)點，需要特殊考慮。風力發(fā)電機組按照發(fā)電機類型可分為三類：普通異步風機（無電力電子變頻器）、雙饋感應(yīng)風機（采用部分功率電力電子變頻器）和多級同步風機（采用全功率電力電子變頻器）。在正常運行情況下，理想風力機吸收功率的特性可分為；當風速在啟動風速到額定風速范圍內(nèi)為線性段，風功率隨風速增長而線性上升；當風速在額定風速到切出風速范圍內(nèi)為水平段，風功率與風速無關(guān)，保持為常量。將風力發(fā)電機組的有功出力視為風速的函數(shù)，若給出風力發(fā)電場所在地的風速，可以近似得到風力發(fā)電場輸出的有功功率。風力發(fā)電機輸出的機械功率為： ()式()中，是風力機的掃描面積(m2)；是風速(m/s)；是空氣密度(km/m3)； 是風力機的風能利用系數(shù)，為葉尖率比和葉片槳距角的函數(shù)，它表明風輪機從風中獲得的有用風能的比例。 風力發(fā)電的工作原理風力發(fā)電技術(shù)是將風能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電技術(shù)，其工作原理是：風作用載風力機的葉片上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩驅(qū)動輪轂轉(zhuǎn)動，通過齒輪箱高速軸、剎車盤和連軸器再與異步發(fā)電機轉(zhuǎn)子相連，從而發(fā)電運行。粗略的說，在風速為8m/s的地點開發(fā)風電場，電量成本約為風速為5m/s地點的1/3。如今，風能的主要應(yīng)用是風力發(fā)電，風力發(fā)電是通過風力發(fā)電機組的運行實現(xiàn)風能到機械能，再到電能的轉(zhuǎn)換。與傳統(tǒng)能源相比，風力發(fā)電不需要依賴礦物能源，沒有燃料價格的風險，所以其發(fā)電成本穩(wěn)定，沒有碳排放等環(huán)境成本壓力。 風力發(fā)電人類把風能作為能源用于碾磨谷物、抽水、船舶等機械設(shè)施提供動力已經(jīng)有千余年的歷史。由圖和式可以推出下式： () （）由公式()和()可得出以下結(jié)論：并網(wǎng)的燃料電池通過逆變器的控制參量、來控制有功和無功的輸出，因而燃料電池可處理成PV節(jié)點。：為電池輸出的直流電壓；為電池的內(nèi)阻；為換流器的調(diào)節(jié)指數(shù)；為換流器點燃角（或超前角）；為換流器輸出的交流電壓；了為變壓器等值電抗；為系統(tǒng)母線電壓；與為電壓的相角，且滿足。燃料在陽極氧化，氧化劑在陰極還原，從而完成整個電化學反應(yīng)。適用于分布式電源應(yīng)用的FC有質(zhì)子交換膜燃料電池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)、熔融碳酸鹽燃料電池(Molten Carbonate Fuel Cell, MCFC)和固體氧化物燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell, SOFC)，其中SOFC發(fā)電效率最高，適用范圍最廣。它的燃料和氧化劑是儲存在電池外的儲罐中，當燃料電池發(fā)電時，要不斷的向電池內(nèi)注入氧化劑和燃料進行反應(yīng)并排除反應(yīng)產(chǎn)物，而且還要排出大量的廢熱來保持燃料電池工作溫度的穩(wěn)定程度。 燃料電池燃料電池(fuel cell FC)是一種將燃料和氧化劑的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的電化學反應(yīng)裝置[24]。通常情況下光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)控制逆變器的輸出電流或輸出電壓可分為電流控制模式和電壓控制模式。 光伏電池等效電路參數(shù)表參數(shù)名稱描述 電子的電荷量=1019 （C） 理想因子（—3）太陽能電池的等效串聯(lián)電阻太陽能電池的等效并聯(lián)電阻基準溫度=( K)短路電流溫度系數(shù)=( A)環(huán)境溫度(0C)電池溫度(K)硅原子頻帶間隙的能量(l3eV)太陽能電池的輸出電流太陽能電池的輸出電壓光生電流玻爾茲曼常數(shù)=1019風速(m/sec)整體日光輻射(Mw/cm2)光伏電池反相飽和電流基準溫度下反向飽和電流=l06(A)電池短路電流=( A)光伏發(fā)電需要通過逆變器并網(wǎng)，上述模型是在逆變器的效率假定為恒定時的情況下建立的。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。于是就可以獲得光伏組件的輸出特性方程： () ()其中：n為串聯(lián)電池數(shù)，m為并聯(lián)電池數(shù)。光伏組件串聯(lián)可以升高系統(tǒng)的最高輸出直流電壓；而采用光伏電池并聯(lián)則可以升高系統(tǒng)的最高輸出直流電流。通過電路分析可以得到一個光伏電池的數(shù)學模型： ()其中 () () ()。 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)學模型。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。獨立運行常用于小容量用戶或無電地區(qū)，需要提供蓄電池等儲能設(shè)備；并網(wǎng)運行主要用于大容量用戶如公用建筑、住宅等，一般都是自發(fā)自用，可以不帶儲能裝置，但必須和商用電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，在國家電網(wǎng)允許的情況下將多余的電向電力公司出售電力。光伏電池正是利用了半導體材料的光電特性，把光能直接轉(zhuǎn)換成電能。其中在陽光下的半導體pn結(jié)器件光電轉(zhuǎn)換效率最高，即在半導體吸收光能后，在其內(nèi)部可以傳導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)。美國提出“太陽能先導計劃”意在降低太陽能光伏發(fā)電的成本，使其2015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。h，是地球能耗的數(shù)萬倍，由此可見太陽的能量有多么巨大。l019MW能量，其中有22億分之一的能量投射到地球的表面上。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。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。本文第一章主要敘述了選題背景和分布式電源的配電網(wǎng)的前景和研究意義?？紤]到PV節(jié)點難于轉(zhuǎn)化為PQ節(jié)點，文獻[15]提出了快速網(wǎng)絡(luò)搜索法，對戴維南等值阻抗矩陣進行改進，通過形成與PV節(jié)點相關(guān)的節(jié)點阻抗矩陣的部分元素來修正PV節(jié)點注入的無功功率。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。現(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。而分布式電源具有特殊性，其節(jié)點能否取為這3種類型需要全面考慮。因為分布式電源的潮流計算模型和傳統(tǒng)發(fā)電機組計算模型不同，使得傳統(tǒng)的潮流計算方法不能夠適用于含分布式電源的配電網(wǎng)。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。 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電力系統(tǒng)的影響上。發(fā)展可再生能源利在社會，意在長遠，可再生能源很難與常規(guī)能源在市場上競爭，因此必須通過輔以特殊的能源政策，反映國家的意志，促進可再生能源的發(fā)展。 盡管我國可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展取得了很大進展，但與發(fā)達國家相比還有很大的差距，還遠遠不能適應(yīng)我國能源發(fā)展戰(zhàn)略的要求。全國有戶用沼氣池1000 多萬口，年產(chǎn)沼氣約30億立方米。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)主導地位。從風電資源開發(fā)來看，2003年底，風電裝機容量位居世界第10位，已經(jīng)基本掌握單機容量750千瓦以下大型風力發(fā)電設(shè)備的制造能力，正在開發(fā)兆瓦級的大型風力發(fā)電設(shè)備。近年來我國政府高度重視可再生能源的利用和開發(fā)，將“能源總量控制”的重點集中在煤炭總量的控制上，并納入“十二五”能源規(guī)劃，這標志著分布式發(fā)電在我國將達到一座新的里程碑。據(jù)相關(guān)資料顯示，日本在2009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。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。現(xiàn)在，丹麥已經(jīng)投建了15家大型生物直燃發(fā)電廠，提供全國約5%的電力供應(yīng)，且年消耗農(nóng)林廢棄物近150萬噸。歐盟各國以可再生能源為主體的分布式發(fā)電的發(fā)展更受到矚目。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2010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?。?