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摘要：目前，大电网与分布式电源相结合被世界许多能源、电力专家公认为是能够节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式，是21世纪电力工业的发展方向。综上所述，分布式发电主要有以下几个特点：提高能量利用率。减少各种碳化物的排放，比较环保。提高电能质量和供电的可靠性。减少了由电能远距离传输所带来的线损和各种稳定方面的问题。延缓了由于负荷不断增长所造成的电网的不断膨胀。
关键词：分布式;发电厂;潮流计算
1.课题的意义以及国内外发展状况
分布式能源系统是在20世纪70年代开始发展的，在集中式供电技术还未完全成熟，能源需求快速增长的情况下，该技术一直没有得到重视。随着经济的发展、能源供应质量要求的提高，以及热、电、冷负荷需求的逐步普遍化，分布式能源技术在欧美、东南亚等地广泛推广应用，前景看好。随着经济建设的飞速发展，我国集中式供能电网的规模迅速膨胀。这种发展所带来的安全性问题是不容忽视的。为了及时抑制这种趋势的蔓延，只有合理地调整供能结构、有效地将分布式能源系统和集中式供能结合在一起，构架更加安全稳定的电力系统。纵观西方发达国家能源产业的发展过程，可以发现：它经历了从分布式供能到集中式供能，又到分布式供能方式的演变。造成这种现象不仅仅是由于生活水平提高的需求，而且也是集中式供能方式自身所固有的缺陷造成的。毋庸置疑，随着社会的发展，我国能源产业也将面临类似的问题。构造一个集中式供能與分布式能源系统相结合的合理能源系统，增加电网的质量和可靠性，将为我国能源产业的发展打下坚实的基础。
分布式发电是一种新兴的能源利用方式，其定义可概括为：直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施，经济、高效、可靠地发电。分布式发电系统中的发电设施称为2分布式电源，主要包括风力发电、太阳能发电、燃料电池、微型燃气轮机等。这些电源通常发电规模较小（一般50MW以下）且靠近用户，一般可以直接向其附近的负荷供电或根据需要向电网输出电能。与传统的集中式能源相比，分布式发电具有投资小、发电方式灵活、损耗低、利与环保等优点，对于高峰期电力负荷比集中供电更经济、有效，因此已成为现代电力系统规划中重要的研究方向。分布式发电与大电网联合运营，更被国内外许多专家学者认为是降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式，同时也是我国电力工业未来的发展方向[2]。
目前分布式电源的容量都比较小，在现有的装机水平下，分布式电源不会对大区域的电力系统稳定产生影响，但是随着分布式电源的发展，如果这种小型机组的数量达到一定水平，就有可能影响到整个电力系统的特性。分布式电源入网运行，目前主要发生在配电网，因此为了能够使分布式电源更好的并网运行对于含分布式电源的配网潮流计算就变的至关重要[3]。
DG并入配电网对配电系统的网损和电压分布都有重要影响，而潮流计算是对其影响进行量化分析的主要手段。由于原先使用的配电网潮流计算方法中没有考虑到各种形式的DG，因而随着各种DG的并网，配电网潮流计算难度增大，为此国内外学者研究了一些计及分布式电源影响的潮流计算改进方法[4]。
配电网在拓扑结构和支路参数上与输电网有很大不同，特别是DG的加入，对配电网潮流计算提出了新的要求，很多学者基于回路分析法、牛顿法、直接法、前推回代法等方法致力于研究含DG的配电网确定性潮流算法。含DG的配电网确定性潮流计算大多对方法处理网孔能力较差，但配电网正常运行时为辐射状，且计算方法简单直观、计算速度快、鲁棒性好、收敛性能不受配电网高阻与电抗比值影响，广泛应用于配电网潮流及含DG的配电网潮流计算中。本文根据确定性潮流计算的概念及负荷模型建立的思路，阐述了DG在确定性潮流计算中有功恒定的依据，基于与节点编号无关的改进前推回代算法，全面分析了DG对配电网潮流分布的影响。
2、研究内容
（1）了解风力发电的运行方式和控制特点，研究其在潮流计算节点模型。主要从分布式电源与电网功率交换的角度，研究并建立分布式电源接入电网的数学模型，表现了它在接入电网后的不同特征，为进一步的潮流计算建立了基础。
（2）研究光伏发电的运行方式和控制特点，研究其在潮流计算节点模型。研究并建立分布式电源接入电网的数学模型，表现了它们在接入电网后的不同特征，为进一步的潮流计算建立了基础。
（3）研究潮流计算方法——前推回代算法，针对配电网辐射状的拓扑结构及支路参数的R/X较大的特点，前推回代法及其改进方法是计算配电网潮流的有效算法。
（3）研究以上两种分布式电源分别接入配电网后对配网潮流的影响。根据对分布式电源的处理方法，在IEEE33节点配电系统中进行潮流仿真计算，并得出结论。
方法及手段：
（1） 初步建立风能转化的数学模型以及贝茨理论，得到风机的输出功率函数式：
并网风机一般使用异步风机且不产生无功，通过异步电机PQ节点模型等效电路如图 1所示
确定无功跟P、V相关的关系式：
其中XC ， Xm分别为机端并联电容和激磁电抗，X1和X2分别是定子漏抗和转子漏抗，X=X1+X2。从可以而由P、Q与输入机械功率的关系曲线得到PQ节点的特性加入潮流计算。
（2） 根据光伏电池并网运行功率因数为1且在潮流计算中可以只考虑有功的特点以及光照强度的Beta分布：
其中PM和RM分别是实际输出功率和最大输出功率，T是Gamma函数， 是Beta分布式的形状参数，可由光强平均值 及方差 得到：
通过光伏电池的数学模型，以及光伏电池接入电网需要通过逆变器因而得到校正后的逆变器输入电网功率的校正关系式：
其中，变量均为相对于额定输入容量的标幺值。等式右端输入变量即为光伏阵列的输出功率，左端输出变量为输入电网的功率。根据限定输出的逆变器模拟，将其分为电流控制和电压控制，电流控制时可当做PI节点处理，其输入有功和输入配电网的电流是恒定的。输入电网的无功由下式计算：
其中P为节点有功恒值，e，f为电压计量值向量，I为电流恒值。若为电压控制性，则处理为PV发电机节点，输入电流达到边界值后转化为PI节点处理。后根据其特点加入潮流计算。
（3）配电网升级改造使网络拓扑结构发生变化时，需要对系统节点重新手动编号。由于节点编号优化方法不适用网络改变，采用与节点编号无关的改进前推回代法。归纳分布式电源（DG）在潮流计算中节点类型，给出改进控制策略下部分DG新的节点类型，分析在确定性潮流计算中DG可视为有功恒定型节点的依据。
（4）基于改进前推回代法，在MATLAB 软件下编写含各种DG的配电网潮流计算通用程序，通过对IEEE33测试系统大量仿真计算，定量分析DG对配电网潮流的影响。
参考文献：
[1] 郑志宇，艾芊主编.分布式发电概论[M].北京：中国电力出版社，2013：1-8
[2] 计及分布式电源的配网潮流和短路计算研究[D].肖鑫鑫.上海：上海交通大学，2008.
[3] 李永刚，韩冰，刘天皓.分布式能源接入直流配网的潮流计算 [J].华北电力大学学报（自然科学版）.2016（02）
[4] 吴财富，张健轩，陈裕恺编著.太阳能光伏并网发电及照明系统[M].北京：科学出版社1-6
关键词：分布式;发电厂;潮流计算
1.课题的意义以及国内外发展状况
分布式能源系统是在20世纪70年代开始发展的，在集中式供电技术还未完全成熟，能源需求快速增长的情况下，该技术一直没有得到重视。随着经济的发展、能源供应质量要求的提高，以及热、电、冷负荷需求的逐步普遍化，分布式能源技术在欧美、东南亚等地广泛推广应用，前景看好。随着经济建设的飞速发展，我国集中式供能电网的规模迅速膨胀。这种发展所带来的安全性问题是不容忽视的。为了及时抑制这种趋势的蔓延，只有合理地调整供能结构、有效地将分布式能源系统和集中式供能结合在一起，构架更加安全稳定的电力系统。纵观西方发达国家能源产业的发展过程，可以发现：它经历了从分布式供能到集中式供能，又到分布式供能方式的演变。造成这种现象不仅仅是由于生活水平提高的需求，而且也是集中式供能方式自身所固有的缺陷造成的。毋庸置疑，随着社会的发展，我国能源产业也将面临类似的问题。构造一个集中式供能與分布式能源系统相结合的合理能源系统，增加电网的质量和可靠性，将为我国能源产业的发展打下坚实的基础。
分布式发电是一种新兴的能源利用方式，其定义可概括为：直接布置在配电网或分布在负荷附近的发电设施，经济、高效、可靠地发电。分布式发电系统中的发电设施称为2分布式电源，主要包括风力发电、太阳能发电、燃料电池、微型燃气轮机等。这些电源通常发电规模较小（一般50MW以下）且靠近用户，一般可以直接向其附近的负荷供电或根据需要向电网输出电能。与传统的集中式能源相比，分布式发电具有投资小、发电方式灵活、损耗低、利与环保等优点，对于高峰期电力负荷比集中供电更经济、有效，因此已成为现代电力系统规划中重要的研究方向。分布式发电与大电网联合运营，更被国内外许多专家学者认为是降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式，同时也是我国电力工业未来的发展方向[2]。
目前分布式电源的容量都比较小，在现有的装机水平下，分布式电源不会对大区域的电力系统稳定产生影响，但是随着分布式电源的发展，如果这种小型机组的数量达到一定水平，就有可能影响到整个电力系统的特性。分布式电源入网运行，目前主要发生在配电网，因此为了能够使分布式电源更好的并网运行对于含分布式电源的配网潮流计算就变的至关重要[3]。
DG并入配电网对配电系统的网损和电压分布都有重要影响，而潮流计算是对其影响进行量化分析的主要手段。由于原先使用的配电网潮流计算方法中没有考虑到各种形式的DG，因而随着各种DG的并网，配电网潮流计算难度增大，为此国内外学者研究了一些计及分布式电源影响的潮流计算改进方法[4]。
配电网在拓扑结构和支路参数上与输电网有很大不同，特别是DG的加入，对配电网潮流计算提出了新的要求，很多学者基于回路分析法、牛顿法、直接法、前推回代法等方法致力于研究含DG的配电网确定性潮流算法。含DG的配电网确定性潮流计算大多对方法处理网孔能力较差，但配电网正常运行时为辐射状，且计算方法简单直观、计算速度快、鲁棒性好、收敛性能不受配电网高阻与电抗比值影响，广泛应用于配电网潮流及含DG的配电网潮流计算中。本文根据确定性潮流计算的概念及负荷模型建立的思路，阐述了DG在确定性潮流计算中有功恒定的依据，基于与节点编号无关的改进前推回代算法，全面分析了DG对配电网潮流分布的影响。
2、研究内容
（1）了解风力发电的运行方式和控制特点，研究其在潮流计算节点模型。主要从分布式电源与电网功率交换的角度，研究并建立分布式电源接入电网的数学模型，表现了它在接入电网后的不同特征，为进一步的潮流计算建立了基础。
（2）研究光伏发电的运行方式和控制特点，研究其在潮流计算节点模型。研究并建立分布式电源接入电网的数学模型，表现了它们在接入电网后的不同特征，为进一步的潮流计算建立了基础。
（3）研究潮流计算方法——前推回代算法，针对配电网辐射状的拓扑结构及支路参数的R/X较大的特点，前推回代法及其改进方法是计算配电网潮流的有效算法。
（3）研究以上两种分布式电源分别接入配电网后对配网潮流的影响。根据对分布式电源的处理方法，在IEEE33节点配电系统中进行潮流仿真计算，并得出结论。
方法及手段：
（1） 初步建立风能转化的数学模型以及贝茨理论，得到风机的输出功率函数式：
并网风机一般使用异步风机且不产生无功，通过异步电机PQ节点模型等效电路如图 1所示
确定无功跟P、V相关的关系式：
其中XC ， Xm分别为机端并联电容和激磁电抗，X1和X2分别是定子漏抗和转子漏抗，X=X1+X2。从可以而由P、Q与输入机械功率的关系曲线得到PQ节点的特性加入潮流计算。
（2） 根据光伏电池并网运行功率因数为1且在潮流计算中可以只考虑有功的特点以及光照强度的Beta分布：
其中PM和RM分别是实际输出功率和最大输出功率，T是Gamma函数， 是Beta分布式的形状参数，可由光强平均值 及方差 得到：
通过光伏电池的数学模型，以及光伏电池接入电网需要通过逆变器因而得到校正后的逆变器输入电网功率的校正关系式：
其中，变量均为相对于额定输入容量的标幺值。等式右端输入变量即为光伏阵列的输出功率，左端输出变量为输入电网的功率。根据限定输出的逆变器模拟，将其分为电流控制和电压控制，电流控制时可当做PI节点处理，其输入有功和输入配电网的电流是恒定的。输入电网的无功由下式计算：
其中P为节点有功恒值，e，f为电压计量值向量，I为电流恒值。若为电压控制性，则处理为PV发电机节点，输入电流达到边界值后转化为PI节点处理。后根据其特点加入潮流计算。
（3）配电网升级改造使网络拓扑结构发生变化时，需要对系统节点重新手动编号。由于节点编号优化方法不适用网络改变，采用与节点编号无关的改进前推回代法。归纳分布式电源（DG）在潮流计算中节点类型，给出改进控制策略下部分DG新的节点类型，分析在确定性潮流计算中DG可视为有功恒定型节点的依据。
（4）基于改进前推回代法，在MATLAB 软件下编写含各种DG的配电网潮流计算通用程序，通过对IEEE33测试系统大量仿真计算，定量分析DG对配电网潮流的影响。
参考文献：
[1] 郑志宇，艾芊主编.分布式发电概论[M].北京：中国电力出版社，2013：1-8
[2] 计及分布式电源的配网潮流和短路计算研究[D].肖鑫鑫.上海：上海交通大学，2008.
[3] 李永刚，韩冰，刘天皓.分布式能源接入直流配网的潮流计算 [J].华北电力大学学报（自然科学版）.2016（02）
[4] 吴财富，张健轩，陈裕恺编著.太阳能光伏并网发电及照明系统[M].北京：科学出版社1-6