【正文】 ................................. 29 湘西北地區(qū)暫態(tài)穩(wěn)定水平分析 ............................................................................. 29 湘中地區(qū)暫態(tài)穩(wěn)定水平分析 ................................................................................. 29 湘西南地區(qū)暫態(tài)穩(wěn)定水平分析 ............................................................................. 30 湘南地區(qū)最小開機分析 ......................................................................................... 30 武漢大學(xué)東湖分校本科畢業(yè)論文 ii 總體分析 ................................................................................................................. 31 本章小結(jié) ...................................................................................................................... 32 第四章 總結(jié)與展望 ............................................................................. 33 總結(jié) .............................................................................................................................. 33 下一步的研究方向 ...................................................................................................... 34 參考文獻 ................................................................................................ 35 致 謝 ................................................................................................................................... 37 附 錄 ................................................................................................................................... 38 附錄 A 電壓等級分層等效原則 ....................................................................................... 38 附錄 B 湘中與湘西北地區(qū)暫態(tài)穩(wěn)定性計算結(jié)果圖表 ..................................................... 40 武漢大學(xué)東湖分校本科畢業(yè)論文 1 第一章 引言 湖南電網(wǎng)概況 截止 20xx 年 10 月底， 湖南電網(wǎng) 統(tǒng)調(diào)機組 214 臺（不計風(fēng)力發(fā)電機組臺數(shù)），統(tǒng)調(diào)裝機容量 ，容量同比增長 %。按接入系統(tǒng)電壓等級分，接入 500kV 系統(tǒng)的裝機容量 8360MW，占統(tǒng)調(diào)裝機容量的 %；接入 220kV 系統(tǒng)的裝機容量，占統(tǒng)調(diào)裝機容量的 %。 截止 20xx 年 10 月底， 500kV 變電站 16 座（含艷山紅開關(guān)站）， 500kV 變壓器 24臺，容量 19000MVA，容量同比增長 %。 截止 20xx 年 10 月 底， 500kV 線路 43 條，長度 3747 千米（含葛崗線在湖南境內(nèi)的 91 千 米和江復(fù)Ⅰ、Ⅱ線在湖南省境內(nèi)的 352 千米），長度同比增長 %，其中用戶專用線路 48 條，長度 616 千米，長度同比增長 %。 湖南小水電分布式電源發(fā)展現(xiàn)狀 小水電是小型水電站的簡稱。中國的小水電在現(xiàn)階段主要是指由地方、集體或個人集資興辦與經(jīng)營管理的，裝機容量 25000kW 及以下的水電站和配套的地方供電電網(wǎng)。 湖南省河流密布，大小河流 5341 條，水力資源非常豐富。已查明可開發(fā)量達 12990MW，其中 100MW以下的中小水電可開發(fā)量達 6830MW。截止 20xx 年底， 110kV 以下電壓等級并網(wǎng) ，總裝機容量約為 ，5MW 及以上約 ，占全水電裝機容量的 %。由于湖南省小水電絕大部分為徑流式或庫容較小的水電站，其運行受到季節(jié)性河流水量變化的影響。根據(jù)豐水期、枯水期用電負(fù)荷變化的情況，又可以具體分為豐水期大負(fù)荷、豐水期小負(fù)荷；枯水期大負(fù)荷、枯水期小負(fù)荷四種 情形。 湖南小水電分布式電源對主網(wǎng)運行影響概述 小水電清潔分布式能源的大力發(fā)展，有利于促進湖南電網(wǎng)能源結(jié)構(gòu)改善，緩解由于煤炭資源消耗所帶來的環(huán)境污染壓力，推進兩型社會的建設(shè)。隨著 小水電 分布式電源裝機容量的不斷增大，其對主網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的影響不容忽視。小水電站由于自身調(diào)節(jié)能力的限制，在極端天氣條件下（如豐水期出現(xiàn)的短時干旱），其出力的急劇變化會給主網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行帶來不利影響。 研究意義 研究分布式小水電對 主網(wǎng)安全穩(wěn)定 運行影響的基本手段是電網(wǎng)仿真，而電網(wǎng)仿真所需負(fù)荷模型一般是主網(wǎng)之 220kV 變電站的 110kV 或 220kV 母線的綜合負(fù)荷模型，它是包括 110kV 及以下配電網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的綜合負(fù)荷等效描述。分布式發(fā)電技術(shù)的逐步推廣 而帶來的 分布式電源容量的不斷增大，無疑將使這種影響成為決定配網(wǎng)側(cè)綜合負(fù)荷特性的重要因素。 基于上述背景，本項目將 深入研究含有大量特性各異、分布廣泛、容量比例逐步增加的分布式 小水電 電源之配網(wǎng)側(cè)綜合負(fù)荷的建模原理、方法和技術(shù)，建立考慮 小水電 分布式電源影響的 “ 廣義綜合負(fù)荷模型 ”； 深入研究分布式 小水電 電源接入配網(wǎng)后暫態(tài)（功角、電壓）穩(wěn)定性及其規(guī)律性 。因此，本項目的研究 具有重要理論與實際意義，其成果具有廣闊的推廣應(yīng)用前景 。 本文的章節(jié)安排 以下為 本文 各章節(jié)的簡要概述 ： 第一章 引言 ， 主要介紹本論文的課題背景，研究的意義和本文所做的工作。 第三章 考慮分布式電源綜合負(fù)荷模型對電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性影響分 析 ， 在常規(guī)主網(wǎng)仿真網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上衍生出含湘南郴州配網(wǎng)、含全網(wǎng)小水電等效模型的仿真網(wǎng)絡(luò)等五種仿真計算模型，從不同季節(jié)運行方式和不同負(fù)荷水平，對湖南電網(wǎng)各地區(qū)穩(wěn)定水平進行了全面校核，特別是對湘南地區(qū)的穩(wěn)定水平及最小開機方式進行分析研究；與基于當(dāng)前正在使用的負(fù)荷模型的電網(wǎng)穩(wěn)定計算分析結(jié)果進行比較 。 武漢大學(xué)東湖分校本科畢業(yè)論文 5 第二章 考慮小水電影響的配網(wǎng)綜合負(fù)荷建模 小水電分布式電源模型研究綜述 研究意義 小水電屬于分布式電 源，研究分布式小水電對電網(wǎng)安全運行的影響的基本手段是電力系統(tǒng)仿真。電力系統(tǒng)建模是仿真計算的基礎(chǔ)，如果模型不夠準(zhǔn)確，在臨界情況下有可能改變定性結(jié)論，或者掩蓋一些重要現(xiàn)象。著名的案例是 WSCC 對 1996 年“ ”事故的仿真，一 開始電力負(fù)荷采用靜態(tài)模型，仿真結(jié)果是穩(wěn)定的，不能再現(xiàn)事故時出現(xiàn)的增幅振蕩。 不恰當(dāng)?shù)哪Ｐ蜁沟糜嬎憬Y(jié)果與實際情況不一致，或偏樂觀，或偏保守，從而構(gòu)成系統(tǒng)的潛在危險或造成不必要的投資。這種做法對現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)往往是不妥的。我國電力生產(chǎn)部門采用傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)仿真模型指導(dǎo)電力生產(chǎn)時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)互聯(lián)電網(wǎng)的穩(wěn)定水平達不到預(yù)期目標(biāo)，造成電能傳輸阻塞，通過修改電力系統(tǒng)模型和參數(shù)有時能夠提高傳輸功率極限達 25%左右。 含小水電分布式電源綜合建模研究的必要性 在研究一個大型區(qū)域電網(wǎng)時，由于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電網(wǎng)電壓等級跨度大，節(jié)點數(shù)眾多，若要對所有的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和元件進行詳細(xì)仿真，其計算量會非常大，因此我們在對主網(wǎng)進行仿真時往 往需要將低電壓等級的網(wǎng)絡(luò)和元件進行等效，而電網(wǎng)仿真所需負(fù)荷模型一般是主網(wǎng)之 220kV 變電站的 110kV 或 220kV 母線的綜合負(fù)荷模型，它是包武漢大學(xué)東湖分校本科畢業(yè)論文 6 括 110kV 及以下配電網(wǎng)絡(luò)在內(nèi)的綜合負(fù)荷的等效描述。 研究動態(tài) 一、分布式電源建模方面 小水電建模方面，由于小水電采用的機組絕大多數(shù)是同步發(fā)電機，電源技術(shù)非常成熟，理 論研究也對小水電電源特性研究得也比較透徹 [13]。 在一般性的含分布式電源配網(wǎng)綜合負(fù)荷建模方面，就模型結(jié)構(gòu)來看，目前已有一些文獻就含分布式電源配網(wǎng)綜合負(fù)荷建模方面進行了相關(guān)研究。文獻 [811]分析了在分布式電源接入情況下，不同負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)各自的優(yōu)缺點和適用場合。 在這些研究中并沒有就具體的分布式電源的等效特性做出解釋和說明，由于分布式電源的特性各異，研究結(jié)果的準(zhǔn)確性和適用性都有待檢驗。 小水電綜合等效建模及含小水電的配網(wǎng)綜合負(fù)荷等效建模 小水電機組特點 及其等效建模思路 小水電機組特點 小水電數(shù)目眾多，接入方式多種多樣，為了更加系統(tǒng)和規(guī)范地去研究小水電，在對小水電這種分布式電源建模之前，有必要對小水電的特點做出說明。 （ 2）小水電站裝機容量分布比較廣，單機容量從幾十千瓦到幾十兆瓦不等。 含小水電配網(wǎng)綜合等效建模思路 在小水電分散區(qū)域，在變電容量允許的情況下，一般直接通過附近的配電網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)發(fā)電，在小水電集中的區(qū)域，則是通過專變升壓后送入主網(wǎng)。 3 5 / 1 0 k V2 2 0 k V 1 1 0 k V1 1 0 / 3 5 k V10/0.4kV110/10kV10/0.4kV1 0 / 0 . 4 k V系 統(tǒng) 網(wǎng) 絡(luò)1 1 0 k V小 水 電小 水 電小 水 電 圖 小水電各個電壓等級接入示意圖 由圖 可以看出，同一個節(jié)點既可能是負(fù)荷接入點，又可能是小水電并網(wǎng)點，分布式小水電和負(fù)荷是交織在一起的，因此本研究提出按照電壓等級分層等效的原則來對我們的含分布式小水電的綜合負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)和參數(shù)進行分析。 對小水電集群進行等效后， 整個含分布式小水電的綜合等效負(fù)荷模型結(jié)構(gòu) 如圖 所示， 由三個部分組成：等值小水電、傳統(tǒng)負(fù)荷、網(wǎng)絡(luò)等值阻抗，其中等值小水電是對網(wǎng)內(nèi)所有小水電機群的一個總體等值。 等 值 小 水 電 模 型 結(jié) 構(gòu)基 于 統(tǒng) 計 綜 合 法 的 模 型 參 數(shù) 確 定模 型 有 效 性 和 適 應(yīng) 性 檢 驗滿 足 應(yīng) 用 要 求模 型 參 數(shù) 調(diào) 整N應(yīng) 用Y 圖 綜合模型等效研究流程圖 （ 1）首先確定等值小水電發(fā)電機組的模型結(jié)構(gòu)； 武漢大學(xué)東湖分校本科畢業(yè)論文 9 （ 2）在確定模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上尋找模型參數(shù)的確定方法； （ 3）檢驗?zāi)Ｐ偷挠行裕? （ 4）調(diào)整模型參數(shù)最終滿足模型 應(yīng)用要求。 等值小水電機組模型結(jié)構(gòu)的研究 對于等值小水電發(fā)電機組，通過上述章節(jié)中所述的小水電機組的特點，本研究對單個小水電機組的描述采用傳統(tǒng)凸極同步發(fā)電機模型來進行等效。 000[ ( ) ( 1 ) ]( ( ) ) ( ) 2( 1 ) 2qd fd q d d d G qTJ q q d q d qdET E E x x I K EdtPdT E I x x I I D fdtd fdt? ? ? ??? ????? ? ? ?? ? ? ? ? ???? ??? ? ? ? ? ???? ???? （ ） 式中： xd、 x′d、 xq分別為發(fā)電機 d 軸同步電抗、 d 軸暫態(tài)電抗、 q 軸同步電 抗； T′d0、 TJ分別為 d 軸勵磁繞組定子開路時間常數(shù)、轉(zhuǎn)子慣性時間常數(shù)； E′q、 ω、 δ分別為 q 軸暫態(tài)電勢、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子位置角； Efd 為勵磁繞組在定子繞組產(chǎn)生的電勢； D 為阻尼系數(shù)； KG為飽和系數(shù)； ? 為中心角頻率； PT為原動機輸入功率。 00()fd f vE E K V V? ? ? （ ） 調(diào)速器用來維持輸出功率的恒定，由于小水電調(diào)速器的時間常數(shù)比較大，在暫態(tài)過程中，可以近似忽略其動態(tài)特性。如式（ ）所示 ， G 表示待聚合的發(fā)電機集群集合； Sj表示第 j 臺機組的容量； Xj表示待聚合機組的參數(shù)。 jjjGGjjGSXX S??????? （ ） 等值模型的驗證 為了檢驗上述聚合方法的有效性，這里采取逐級等效驗證的方法來進行對比分析。為了比較等效前后機組對系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定影響，我們主要進行兩個 方面的分析：搖擺曲線分析和功率外特性分析。 武漢大學(xué)東湖分校本科畢業(yè)論文