长春工程学院毕业设计（论文）
摘 要
分布式电源（Distributed Generation, DG）是目前国内外电力系统研究的一个重点。分布式电源是指功率在数千瓦到 50 兆瓦之间的小型、与环境兼容的独立电源。它具有节省电网投资、降低能耗、提高系统可靠性等优点，该技术将成为 21 世纪电力工业发展的方向。DG 的接入使得配电网由单电源供电变成了双电源甚至多电源供电，将改变潮流水平，对配电网的调压、继电保护等造成巨大影响。
首先，本文对不同发电原理的 DG 进行了电网接入的模型分析，包括风力发电、光伏电池、燃料电池、微型燃气轮机，并对储能系统进行研究，给出了它们在配电网潮流计算中适用的模型。
然后，本文对不同发电原理的 DG 模型接入电网后对配电网的潮流分布的影响进行了分析。探讨了不同分布式电源类型的节点的处理方法，将风机处理为 PQU 节点，光伏电池和燃料电池处理为 PQ 节点，微型燃气轮机处理为 PV 节点，实现了多 DG 接入的配电网潮流计算，并对 DG 接入电网的特性进行了仿真分析。
最后本文通过 IEEE36 节点配电系统和某供电公司实际线路进行了潮流计算，仿真结果表明所提方法和模型的有效性。
关键词
分布式电源 配电网 三相潮流计算 前推回代
II 长春工程学院毕业设计（论文）
Abstract：
Distributed Generation (DG) analysis is becoming more and more popular in power system research. DG is defined as a power source of small scale and compatible with environment, whose output power is between several kW and 50 MW. With the advantages of saving investment, reducing energy consumption and improving reliability of the system, the DG technologies will be the trends in power industry.
The introduction of DG makes the distribution network become multi-source served from single source served, which will greatly affects the power flow, bus voltage level and relay protection.Firstly, this thesis introduces the models of different DGs connecting to the network, including wind turbine, photovoltaic battery, fuel cell and micro-turbine, also it makes a research to the energy-storing battery. It gives out the suitable models in power flow calculation.
Then, the thesis analyses the difference among the DG models ofdifferent principles about their impact on the distribution network. Thepaper also explores the handling of nodes in different types of DG, that is taking the wind turbines as PQU nodes, photovoltaic cells and fuel cells as PQ nodes, micro-turbines as PV nodes, and thus it realizes the power flow calculation of the distribution network with multiple DGs.
Finally the thesis carries out the power flowt calculation through IEEE 36 nodes distribution system and a factual 10kV system. The results prove the methods and calculation effective in the distribution network.
Key words: distributed generation distribution network three-phrase
power flow forward-backward sweep method
III 长春工程学院毕业设计（论文）
目 录
1 前言 ..............................................................1
1.1 能源现状与发展趋势 .......................................... 1 1.2 国内外研究现状 .............................................. 1 1.3 本文的主要工作 .............................................. 2 2 含分布式电源的配电网潮流计算 ......................................3
2.1 配电网潮流计算的特点 ................................................................................................ 3 2.2 分布式电源对电力系统的影响 .................................................................................. 5 2.3 含分布式电源的配电网潮流计算 .............................................................................. 6
3 基于前推回代法的潮流计算 ..........................................8
3.1 前推回代算法 .................................................................................................................. 8 3.2 配电网的节点编号方法 ................................................................................................ 8 3.3 前推回代法的改进 ....................................................................................................... 10 3.4 辐射状配电网的前推回代法潮流计算 ................................................................... 13 3.5 配电网的三相潮流计算 .............................................................................................. 17 3.6 算例分析 ......................................................................................................................... 18
4 含分布式电源的弱环配电网三相潮流算法 .............................20
4.1 分布式电源的潮流计算模型 ..................................................................................... 20 4.2 含分布式电源的弱环配电网的潮流算法步骤 ..................................................... 30 4.3 算例分析 ......................................................................................................................... 31
5 结论 .............................................................35 6 参考文献 .........................................................36
IV
长春工程学院毕业设计（论文）
1 前言
进入新世纪以来，伴随世界经济发展，人类面临的地球资源枯竭、人口增长和环境压力等问题愈发严重。发展高效、清洁的电力，无疑是解决这些问题的一个重要措施。特别是从上世纪开始，西方发达工业国家兴起了研制新型高效绿色的独立电源的热潮，也从那时开始分布式电源(Distributed Generation一DG)这个名词应运而生。
分布式电源包括：太阳能发电站、风力发电站、地热发电站、微型燃气轮机、燃料电池、生物发电装置以及储能装置等，功率为数千瓦至几十兆瓦。这些电源为电力部门、电力用户或第三方所有。其工作模式主要是将其靠近用户侧安装，使其既可与公共输配电网络独立、直接为少量用户提供电能，也可并入电网与公共电网一起为用户提供电能，这样灵活的工作模式可以满足电力系统和用户的某些特定要求。 1.1 能源现状与发展趋势
能源是人类赖以生存和发展的基础，电力作为最清洁便利的能源形式，是国民经济的命脉。电力生产的过程就是大规模地将各种类型的一次能源转换为容易输送和方便转换的电能并输送分配的过程。传统的煤炭、石油等一次能源是不可再生的，终归要走向枯竭。因此，提高能源利用效率、开发新能源、加强可再生能源的利用，就成为解决我国经济和社会快速发展过程中日益凸显的能源需求增长与能源紧缺、能源利用与环境保护之间矛盾的必然选择，分布式电源将起到越来越重要的作用。
采用分布式电源，可以充分利用各地丰富的清洁和可再生能源，向用户提供“绿色电力”，是实现我国“节能减排”目标的重要举措，也是解决当今世界能源短缺和环境污染问题的重要途径
?1?。
1.2 国内外研究现状
国内在分布式发电对配电网影响方面的研究相对很少，且大多集中于电源本身，如怎样制造高效率的风力发电机(这与国内该技术的发展现状相关)提高其运行稳定性，或改进太阳能的利用方式，提高利用效率等，关于分布式发电技术对电力系统规划、运行等方面的影响等很多问题的研究大多集中于定性分析的层面。
国外发达国家在分布式发电的相关研究方面已经开展了很多的工作，除了在分布式电源的制造技术方面较为成熟外，在其运行(特别是并网运行)方面也进行了较多的研究，取得了一定成果。如前推回代法、交直流混合迭代潮流计算法等。
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若采用前推回代法来计算有DG并网的配电系统的潮流计算，则具有易编程、计算效率高，且随着网络复杂程度的增加计算速度降低不多，收敛特性好等优点，是性能优异的配电网潮流算法。但前推回代法对PV节点的处理能力比较差，且每次迭代都会产生电压幅值偏差，注入无功只能起到修正作用，因此该方法存在一定误差
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若采用计及两种DG的交直流混合迭代潮流计算方法，并在此基础上通过考虑配电网特性对灵敏度分析法进行简化，则该方法能够快速求解断线故障模式下的系统状态，也适合于计及不同DG形式的多电源配电网系统，但必须将模型经过修正的U’s 和初始值Uo进行比较，必须满足收敛条件才能结束程序，增加了迭代次数，较为复杂
?3?。
对多台分布式电源装置接入系统对沿线电压和有功网损的影响讨论时，研究分布式电源装置安装在配电网中的优化方法以及分布式电源装置对配网电压分布的影响和其安装位置的限制．求出的分布式电源最优接入位置，在满足系统电压分布情况下可有效改善有功网损
?4?。
牛顿-拉夫逊法能够处理各种分布式电源的配电网三相潮流计算方法，但由于牛顿-拉夫逊法本身迭代次数多，而且还可能迭代发散或者循环
?5?。
无论是农村的放射状配电网系统，还是城市的网状配电网系统，都是以配电网系统和用户侧没用接入任何电源为基础设计的。分布式电源的引入使得配电网中某些直路的潮流大小发生改变。
1.3 本文的主要工作
本文建立了各种分布式电源潮流计算模型，考虑配电网三相参数不平衡和环网问题，对广泛用于辐射型配电网的前推回代潮流算法进行改进，提出适用于含多种分布式电源的配电网的前推回代三相潮流算法。主要包含以下内容：
第一章 概述分布式电源的概念，介绍了分布式电源与配电网并网运行时对其产生的影响，并分析了国内外的研究现状；
第二章 含分布式电源的配电网潮流计算：介绍了分布式电源对电力系统的影响，现有的各种算法优缺点的对比，以及加入分布式电源后的处理手段；
第三章 基于前推回代法的潮流计算：介绍了节点的编号方法以及前推回代法的改进； 第四章 含分布式电源的弱环配电网的三相潮流计算：归纳了几种常见分布式电源的节点模型，并运用仿真；
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