光伏并网发电对配电网的影响研究

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在环境污染与资源短缺的双重压力下,世界各国加大了对新能源的利用。在电力行业,以新能源发电为主的分布式电源是目前研究的重点。我国太阳能资源丰富,并且光伏发电具有不需要消耗燃料,对环境污染为零、安装不受地域限制、规模灵活等优点,因此光伏发电得到大家极大地重视。光伏电源作为分布式电源的一种,主要将其并入配电网进行利用,必然会对配电网产生各方面的影响,为更好地利用太阳能,有必要研究光伏并网发电对配电网的影响。本文在软件仿真的基础上研究了光伏发电输出功率的不确定性以及光伏并网对配电网电压分布、功率损耗和继电保护方面的影响,主要研究内容如下:(1)介绍了光伏并网发电系统的优势,仿真出太阳能电池的输出特性。太阳能电池发电系统是利用光生伏打效应原理制成的,它是将太阳辐射能量直接转换成电能的发电系统,存在很多优势。光伏电源的出力受到环境温度、光照强度等因素的影响,输出功率具有不确定性,在Matlab/Simulink平台上对光伏电池进行了仿真,了解其输出特性。从中看出,光伏电池存在最大功率点,需要采用合理的技术对其进行跟踪,在此基础上,介绍了几种最大功率跟踪算法。(2)对OpenDSS软件进行介绍,并在该平台上对光伏并网发电系统进行潮流计算。光伏电源并入配电网增加了系统潮流计算的复杂程度,仿真软件OpenDSS是主要针对配电网而开发的系统分析工具。基于OpenDSS平台,建立光伏电源模型,使用定点迭代潮流算法对光伏并网发电系统进行潮流计算。充分考虑光照强度、环境温度等外部条件,模拟光伏电源的输出功率随时间变化的情况。研究表明,安装在系统末端的大型集中式并网光伏发电系统输出功率的突然下降会造成系统电压的偏移,给系统稳定运行带来影响。光蓄互补发电系统利用蓄电池来补充光伏电源出力的下降,使系统电压保持稳定,结合算例进行验证。(3)光伏电源接入容量的不同对配电网电压分布及网络损耗产生的影响不同。在配电网中接入不同容量的光伏电源,根据潮流计算结果,比较系统电压分布及网络损耗情况。使用电压改善程度及网络损耗改善程度两个指标衡量其对配电网电压分布及网络损耗的影响,并结合具体算例得出相关结论。(4)光伏电源的接入会威胁到原有系统的继电保护装置的动作可靠性。首先从理论上分析光伏电源的接入对电网三段式电流保护以及自动重合闸的影响。孤岛的出现影响系统稳定性及电能质量,需要有效的孤岛监测技术,对几种常用的孤岛检测技术进行介绍,分析各种方法的利弊。然后使用具体算例基于OpenDSS平台,对光伏电源的接入对配电网保护装置的影响进行验证。最后总结出几种现有的保护方案,并进行简单介绍。
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