《主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量分析與評(píng)估畢業(yè)論文》

1、主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量分析與評(píng)估 隨著分式電源Distributed Generation, DG)越的接入網(wǎng)，傳潮流的被電網(wǎng)正逐變成雙流的集發(fā)電裝主動(dòng)網(wǎng)Active Distribution Network，ADN)。主網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)式并網(wǎng)運(yùn)控制、電網(wǎng)能設(shè)動(dòng)、智能配電網(wǎng)分行關(guān)術(shù)的解案。主電網(wǎng)中含有大量分電源，各種分布源都會(huì)在一定程響電網(wǎng)質(zhì)量。因此，主動(dòng)配質(zhì)量分析與評(píng)估具有重義。本文所做主要工作有：1簡(jiǎn)要介紹了主動(dòng)配電網(wǎng)的基念，分析了主動(dòng)配電網(wǎng)電量特點(diǎn)，并對(duì)國(guó)內(nèi)量分析與研究的行了概括和分析。2研究了主動(dòng)配電網(wǎng)中各個(gè)主要組成局部的模型，包括變型、輸電型、負(fù)型和DG模型，并根據(jù)主動(dòng)點(diǎn)，建立了網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體

2、系。3總結(jié)了電能質(zhì)量的一般概念，并分析了電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的6項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)的定義和危害，包括：供電電差、電力統(tǒng)頻差、電壓不度、電壓波變、公用電波，最后總結(jié)歸納出電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的該6項(xiàng)指標(biāo)的限值。搭建了主動(dòng)配電網(wǎng)根本模型，并對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的4項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了分析，包括諧變、電差、三相衡和電壓閃變。4分析了分布式電源接入主動(dòng)配電網(wǎng)后的電能質(zhì)量問(wèn)題，提出了主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)新指方法，通過(guò)電量變化量指統(tǒng)指標(biāo)來(lái)評(píng)估主動(dòng)配質(zhì)量，并對(duì)算例進(jìn)行了分究，說(shuō)明了該方效性。關(guān)鍵字：主動(dòng)配電網(wǎng)；電能質(zhì)量；評(píng)估指標(biāo)；主動(dòng)配電網(wǎng)模型；分布式電源Power Quality Analysis and Asses

3、sment on Active Distribution NetworkWith more and more distributed generationDGconnected to distribution network，the traditional passive distribution network with unidirectional flow is replaced by bidirectional active distribution network (ADN) integrating many distributed generation devices. AND i

4、s a solution to realize key technology of power grid analysis and operation such as large-scale distributed energy grid-connected operation and control, grid interaction with energy storage devices, smart distribution and using electricity and so on .There are many distributed generations in active

5、distribution network, which may worsen the power quality of the power system. So, its significant meaningful to analyze and assess the power quality in the active distribution network. The following work has been done in this paper:1) The basic conception of active distribution network is briefly in

6、troduced and the characteristic of active distribution network is analyzed, then the domestic and overseas current situation of power quality analysis and research is summarized and analyzed.2) The components of the active distribution network model, including transformer model, transmission line mo

7、del and the load model has been studied, in addition, the active distribution network evaluation index system is established according to characteristics of active power. 3) the relevant definitions and standards of the power quality indicators are summarized, then the definition and hazards of the

8、six power quality indicators specified in the national standard of power quality are analyzed in detail, including power supply voltage deviation, frequency deviation, three-phase power system voltage unbalance, voltage fluctuation and flicker, the utility grid harmonic, finally the power quality na

9、tional standard limit value and of the six indicators is given. Basic model of active distribution network is set up, then 4 power quality indicators of active distribution network are analyzed including harmonic, voltage deviation, three-phase power system voltage unbalance and voltage fluctuation

10、and flicker.4) This paper presents new indicators and new method of power quality evaluation after analyzing the problems of power quality in active distribution network with distributed generations connected in. the power quality in active distribution network is evaluated by variation indexes and

11、system indexes, and the cases are analyzed and researched, which indicated the effectiveness and rationality of the method. Key words: Active distribution network; Power quality; Evaluation index; Model of active distribution network; Distributed generation目 錄1 緒論1研究背景及意義1主動(dòng)配電網(wǎng)簡(jiǎn)介21.1.2 AND電能質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生原因

12、及危害31.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀51.2.1 主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量分析現(xiàn)狀51.2.2 主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估現(xiàn)狀91.3 本文主要研究?jī)?nèi)容102 主動(dòng)配電網(wǎng)建模及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系112.1 主動(dòng)配電網(wǎng)建模11變壓器模型12輸電線路模型13負(fù)荷模型16分布式電源模型172.2 主動(dòng)配電網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系192.2.1 DG并網(wǎng)特性指標(biāo)19運(yùn)行特性指標(biāo)222.3 本章小結(jié)243 主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量分析253.1 電能質(zhì)量定義253.2 電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)定義及標(biāo)準(zhǔn)263.3 主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量分析32諧波畸變33電壓偏差35三相不平衡41電壓波動(dòng)與閃變443.4 本章小結(jié)454 主動(dòng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量評(píng)估464

13、.1 DG接入AND的電能質(zhì)量問(wèn)題分析464.1.1 風(fēng)力發(fā)電的影響474.1.2 光伏發(fā)電的影響484.2 主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)494.2.1 變化量指標(biāo)494.2.2 系統(tǒng)影響指標(biāo)514.3 算例分析514.4 本章小結(jié)545 總結(jié)與展望565.1 總結(jié)565.2 展望56參考文獻(xiàn)58聲 明62致 謝631 緒論電求持續(xù)、傳源短力市放驅(qū)動(dòng)著電向高效、靈活、智持續(xù)的方展，以適來(lái)的技術(shù)需?？沙掷m(xù)未來(lái)電礎(chǔ)特征，其現(xiàn)為分布源DG尤其是可源的規(guī)接入與用1。大量DG會(huì)對(duì)配造成廣響，主要表：改變網(wǎng)電平、提配電網(wǎng)短容量、繼策略的度加大、影絡(luò)的供電可以及加能質(zhì)量的惡。目前，雖電網(wǎng)簡(jiǎn)稱微技不斷成以及虛發(fā)

14、電技展給DG的供了解決方，但是，由網(wǎng)受其容限制以及制目標(biāo)的不，還不能完決規(guī)?；疍G來(lái)的由傳被動(dòng)單電配電網(wǎng)向向供電多配電網(wǎng)轉(zhuǎn)變的術(shù)問(wèn)題2?？赡茉窗l(fā)電術(shù)、儲(chǔ)術(shù)的進(jìn)及電力電的同展解決了DG在中電網(wǎng)的并運(yùn)行問(wèn)題，但電尤其是配仍然存在可生能源消足薄平不 調(diào)式落以電互水低等問(wèn)題，重制約了生能源的高透利于后能構(gòu)的化調(diào)。針一現(xiàn)狀，主電網(wǎng)active distribution network技運(yùn)而生，旨在解網(wǎng)兼容及應(yīng)用大模間歇再生能，提升綠源利用率，優(yōu)次能源結(jié)問(wèn)題。分布源的高率應(yīng)用是未電網(wǎng)開(kāi)展的要趨勢(shì)，傳統(tǒng)單向式供電網(wǎng)正面雙向供電變的巨大戰(zhàn)。由于能、光伏為代的分能源具有歇性和波特質(zhì)，傳網(wǎng)的運(yùn)行管式遠(yuǎn)不能滿足式發(fā)

15、電單元接需求。因此針統(tǒng)配電網(wǎng)無(wú)動(dòng)消納間能源的現(xiàn)狀，提動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)，解規(guī)模間歇式能納及優(yōu)用問(wèn)題。這對(duì)于促進(jìn)可利用，實(shí)現(xiàn)配電活雙向供電，提網(wǎng)運(yùn)行能力具大現(xiàn)實(shí)意義。電現(xiàn)代工代社會(huì)生用的最重源之作為一種商 品，它不流動(dòng)，不能方存。與其他的商同之處在于戶往往發(fā)電廠，多個(gè)發(fā)電出的電能同電網(wǎng)，然后通過(guò)多個(gè)變壓空線或埋地送到用戶。 供無(wú)法將不合準(zhǔn)的電能從供電收回， 用戶也沒(méi)方法拒能，所以保點(diǎn)的供電質(zhì)不是一件的事情3。 電能點(diǎn)4： 1 動(dòng)性。電能由生消耗的過(guò)個(gè)整體，電能的流一直 是動(dòng)態(tài)平的，其電量現(xiàn)象、 各指標(biāo)常不相同，電力系電能質(zhì)量一在變化。 2 整。電力系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量會(huì)互相影響，一力系統(tǒng)產(chǎn)質(zhì)電 能，不能達(dá)的要求

16、，都會(huì)對(duì)電戶、電力設(shè)、與之相關(guān)的網(wǎng)的平安穩(wěn)行產(chǎn)生威脅；許候，系統(tǒng)中的體既表劣質(zhì)電害者，同時(shí)也表電能質(zhì)壞者。3電能動(dòng)具有潛在的危與廣泛的傳。電能質(zhì)量擾象種 類繁多，發(fā)故的原因較雜， 由電能質(zhì)降而造成的對(duì)設(shè)備、電力系統(tǒng)的危有潛性；此外，擾播速度非常害性大，可能降他系統(tǒng)或設(shè)氣性能，甚至破備。4電力系電能質(zhì)綜合評(píng)估非難。電力系統(tǒng)是一個(gè)多指統(tǒng)，其評(píng)估指標(biāo)的定及評(píng)估方選取等都十難。 5電能難于控制管。高科開(kāi)展，一些敏戶對(duì)電能出高的要求。不能質(zhì)量，其成同，因此電能應(yīng)質(zhì)定價(jià)，以保證市爭(zhēng)的公平性。通電能質(zhì)行評(píng)估，得到一個(gè)量描述，使電門能及時(shí)向用供系統(tǒng)電能質(zhì)況，為考核供量及用戶選電效勞提供參力市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)透化。根組的

17、報(bào)配電義為以綜合分布源DG、柔能的配電用靈絡(luò)技現(xiàn)潮效管理分布源在其合管環(huán)境和接那么根底上承系統(tǒng)的支用。本質(zhì)上，主動(dòng)配網(wǎng)是利用先信息、通力電子技規(guī)?；硬荚吹呐潆娛┲鲃?dòng)管夠自地控制間歇源和儲(chǔ)能裝DG單元，積極再生能源并且網(wǎng)絡(luò)的平安濟(jì)運(yùn)行。主動(dòng)配電網(wǎng)目組合控制各種分能源，加大配對(duì)可再源的接納能力、提升網(wǎng)資產(chǎn)的利用率、延電網(wǎng)的升級(jí)投資，以及提戶的用電質(zhì)供電可靠性6。網(wǎng)中含有大電系布式供統(tǒng)通常包含分電源、儲(chǔ)元、逆變裝成部些組成部是建 術(shù)根底之上而大力電術(shù)的應(yīng)及分式電定性較差等原因都會(huì)引種電能質(zhì)題，這是分布電系統(tǒng)與電網(wǎng)互先面臨的問(wèn)題6，主要包括：1配電網(wǎng)電整困難。電力電電源的電壓調(diào)控制方式規(guī)方法不同，分

18、布式發(fā)電的頻動(dòng)也使配電網(wǎng)電繁發(fā)生波動(dòng)；在分布源為風(fēng)電的情況下，有些風(fēng)電電要從電網(wǎng)吸收無(wú)并且隨時(shí)波，使電節(jié)變得困難。2諧波畸直流注力電子型電易產(chǎn)生諧成諧波污波的幅階次受到發(fā)式以及轉(zhuǎn)換作模式的影外，如果無(wú)變壓器而與電接相可能向電網(wǎng)注入直變壓器和電件出現(xiàn)磁飽和現(xiàn)使附近機(jī)荷發(fā)生轉(zhuǎn)矩脈3電壓不平果是電力電子電變器的控制策網(wǎng)絡(luò)不平衡電壓會(huì)響。4產(chǎn)生電壓閃網(wǎng)時(shí)一般會(huì)發(fā)生閃孤島運(yùn)行時(shí)如進(jìn)與評(píng)估是有必要是具有現(xiàn)實(shí)價(jià)值從上述分析可以看動(dòng)配電網(wǎng)中布式電源接入造電能質(zhì)量問(wèn)題是不容此針對(duì)主動(dòng)配電質(zhì)量的分析及評(píng)很有必要的，對(duì)于整個(gè)電電能質(zhì)量的管善都具有積極的意1.1.2 AND電能質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生原因及危害越來(lái)論研究及工踐表

19、規(guī)模的分布式發(fā)電分散接入配引起網(wǎng)絡(luò)結(jié)流、保制、供電可靠能質(zhì)量等一系列化和技術(shù)革電網(wǎng)帶來(lái)的影深刻而復(fù)雜作為大規(guī)模消歇式能源的主動(dòng)配電能引起電能質(zhì)量的主要原因布式能電集成到中網(wǎng)形成多電雙向供電格局改變了傳統(tǒng)配電網(wǎng)潮流荷可以與分發(fā)電就地平此線路網(wǎng)損下降，傳網(wǎng)末梢電低的現(xiàn)象可能改方面，假設(shè)分布電向系統(tǒng)反送潮點(diǎn)電壓甚至可于電2大量力電子裝置的采大局部間能源與儲(chǔ)能設(shè)用電力電器與電網(wǎng)連型拓?fù)錇榛鵌GBT的壓源變流器(VSC)、多變器等L、LC LCL濾波電電網(wǎng)接口基于晶閘管的傳型電力電子流裝置相雖然全件的采用及高寬調(diào)制(PWM)或階梯術(shù)使諧波問(wèn)題大為減因變流器非理性與濾波環(huán)振引起的波形變不可避此帶來(lái)新的疊加

20、規(guī)3分能源的間歇性特伏陣列輸出功要受輻照強(qiáng)溫度影云天氣可能造成列的局部陰速改變光伏發(fā)置的出力情出力與風(fēng)流強(qiáng)流方距角及控統(tǒng)參數(shù)等有著復(fù)雜的關(guān)風(fēng)天氣下風(fēng)機(jī)輸率難以預(yù)此以光電為主要代表源發(fā)電并網(wǎng)帶質(zhì)量電壓波動(dòng)已成為共4電網(wǎng)外外部因素網(wǎng)本身運(yùn)行環(huán)境惡非線性負(fù)擊性負(fù)荷的接電線路故障主動(dòng)配電網(wǎng)中引布式發(fā)電裝置的異行或連鎖反可能引起電能質(zhì)量問(wèn)如型光伏發(fā)電設(shè)有低電壓穿越的要電網(wǎng)電壓異常時(shí)將在規(guī)間內(nèi)斷開(kāi)與電網(wǎng)的會(huì)造成原本因故障電缺乏的電網(wǎng)狀況進(jìn)一步動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)理分析和綜理研究中考察上述原因產(chǎn)生能質(zhì)量問(wèn)找其與間歇透率度和分散率四電網(wǎng)維度指標(biāo)間的關(guān)提出主動(dòng)配電能質(zhì)量綜理方法。量污染不僅會(huì)力用戶及其自身造成危對(duì)相關(guān)

21、行一定的影面介紹一些們生活息關(guān)的危害7：電力系統(tǒng)的危要表現(xiàn)在增加線低一次運(yùn)行設(shè)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)計(jì)量?jī)x表產(chǎn)生誤差幾方果電能質(zhì)量指標(biāo)不合能造成各類繼護(hù)裝置發(fā)生拒或誤動(dòng)諧波分量較高造成過(guò)電流保電壓保護(hù)等動(dòng)果輸電線路中存波電會(huì)有附加能耗產(chǎn)時(shí)也會(huì)增加線損果系統(tǒng)發(fā)生諧大或諧振現(xiàn)別是在諧波次數(shù) 波電流的污染造成對(duì)線 影響會(huì)更力用戶的生活質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)不達(dá)標(biāo)發(fā)生諸如電容器熔絲熔償裝置投不上等現(xiàn)系統(tǒng)頻率標(biāo)稱值導(dǎo)致用戶生產(chǎn)出用戶遭受嚴(yán)重的經(jīng)能引起電視畫泡發(fā)生忽明忽暗的現(xiàn)重影響用戶的生活質(zhì)3影氣設(shè)備正常運(yùn)低一次運(yùn)行設(shè)備壽壓暫降會(huì)引起計(jì)算機(jī)重至破壞操作系會(huì)使電機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振壓容器等設(shè)備會(huì)因?yàn)橹C生發(fā)熱以及絕至損4關(guān)行業(yè)的危害

22、主現(xiàn)為對(duì)通信行業(yè)的影網(wǎng)諧波會(huì)干擾信號(hào)重影響通信質(zhì)1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量分析現(xiàn)狀主網(wǎng)是未來(lái)智配電網(wǎng)的一種發(fā)家正積極開(kāi)展相關(guān)技術(shù)的研ADN的研究處于領(lǐng)位的主要有北盟和日本前盟已經(jīng)在丹班牙以及英國(guó)等地入開(kāi)展了主動(dòng)網(wǎng)技術(shù)研究范工程建中最具影響歐盟FP6主導(dǎo)的ADINE示范工 核心理念是利用自動(dòng)息信及電力電新技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)入DG的配電網(wǎng)進(jìn)ADINE示范工程通過(guò)5個(gè)場(chǎng) 實(shí)際環(huán)境中實(shí)擬了接入大量DG的主動(dòng)配電管個(gè)實(shí)例包括反孤島保于DG的電壓控護(hù)定值自適應(yīng)整壓協(xié)調(diào)控制以 于靜止同步補(bǔ)的電能質(zhì)量控個(gè)工程從2007年10月開(kāi)始到2021年11月結(jié) ADINE示范工將上述各自的解決方案

23、進(jìn)行了聯(lián)合試示了主動(dòng)配電網(wǎng)管統(tǒng)是如何與含模DG的主動(dòng)配電 行交而解決主動(dòng)電網(wǎng)中的保壓控能質(zhì)障穿越和孤島運(yùn)行等一系列的問(wèn)范工程的實(shí)例表過(guò)主動(dòng)配電網(wǎng)管理技以使得DG在網(wǎng)的接入更加容絡(luò)的運(yùn)行狀況也更加優(yōu) 國(guó)對(duì)ADN的研其他國(guó)家相對(duì)落究熱點(diǎn)主要集DG本身控制以及DG規(guī)行等方DG的并網(wǎng)技準(zhǔn)和并網(wǎng)規(guī)面尚有欠極大地限制了分發(fā)電技用和推是我國(guó)大力支持生能源的發(fā)部和沿海分別建伏電站和風(fēng)力發(fā)電 估計(jì)202將到達(dá)20GW30GDG高滲入配電能造成各種能質(zhì)量問(wèn)量文獻(xiàn)就特定環(huán)設(shè)對(duì)DG接入配電的電能質(zhì)量問(wèn)理進(jìn)行了討要集中在系統(tǒng)電壓偏壓波動(dòng)和閃波污染幾個(gè)方面分別加以綜1、供壓偏差指電力系統(tǒng)各處電許偏離值的百分為供電電量的根

24、本保壓偏差一直以來(lái)都網(wǎng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)心的電能質(zhì)量問(wèn)題布和潮流緊密相然潮流計(jì)算是電統(tǒng)的根本計(jì)算隨著 DG 并網(wǎng)及量的增變了系統(tǒng)潮的方得配電網(wǎng)潮算的難度增些傳統(tǒng)的計(jì)算潮工具和方法由于 DG 的接失效針對(duì)這一問(wèn)多文獻(xiàn)就含分布源配電網(wǎng)的電壓偏題進(jìn)行了機(jī)的分析和研究10-15。基于鏈?zhǔn)脚潆娋W(wǎng)布式恒功態(tài)負(fù)荷模型的根底過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)說(shuō)明布式發(fā)電對(duì)配電 態(tài)電壓分布的影出了分布式發(fā)電對(duì)配電壓分布的影響入容量大入位置有極大的關(guān)相同滲透率布在饋線上比集 同一個(gè)位置壓的支撐作用獻(xiàn)11在研究分布電影響電壓機(jī)理的根底析了在負(fù)荷較小的線端開(kāi)展光伏發(fā)電電壓的影響因括光伏發(fā)電出入位置路參數(shù)和負(fù)到了大容量光伏入將引起線路局部電出電壓偏差

25、要求的結(jié)議加裝蓄電池裝置進(jìn)行改獻(xiàn)12在綜合考慮分布源及負(fù)荷功率隨機(jī)特 根底出一種改良的估計(jì)方解含分布式電電系統(tǒng)的概率潮 從而得到電壓的概率統(tǒng)計(jì)真證明了此方法的有效得到了合理的分電源類型搭配有利善電壓質(zhì)量的結(jié)獻(xiàn)13運(yùn)用概率理討了配電網(wǎng)中分布式電入功率和電壓偏差的關(guān)論說(shuō)明電壓偏差受到系統(tǒng)短路容布式電源注入功負(fù)荷水平多個(gè)因素的影 DG的滲透率增大對(duì)配電網(wǎng)的電布產(chǎn)生顯著作用且與DG接入位量大小以及網(wǎng)絡(luò)拓構(gòu)密切相2、電動(dòng)和閃變波動(dòng)和閃變會(huì)成燈光閃機(jī)轉(zhuǎn)速不均敏感儀器不能正作等危害16電的電壓波動(dòng)和閃要是由具有沖擊速變動(dòng))功率的負(fù)起獻(xiàn)1出目前越來(lái)分布式電源接入電G會(huì)引起電網(wǎng)壓波動(dòng)和閃根本原因是并組輸出功率的

26、波獻(xiàn)首先指出假設(shè)DG接性率超過(guò)300的無(wú)窮大母引起任何閃變發(fā)起電壓波變的系統(tǒng)原因是很DG遠(yuǎn)離變電站主系統(tǒng)剛性率會(huì)隨DG滲率的增加而外還指出光伏電站層快速移力發(fā)電的風(fēng)速變?nèi)肱c切除暫影效流器及電機(jī)的復(fù)雜控應(yīng)等相互耦的復(fù)雜因可能引起電壓波動(dòng)和閃獻(xiàn)20重點(diǎn)討論了引起電壓波動(dòng)和閃要原因是并網(wǎng)出功率波電機(jī)組自身固有的也會(huì)造成電網(wǎng)電壓獻(xiàn)分析了分布式光源接入配電網(wǎng)對(duì)電壓的影伏電源輸出功率能引起電壓波變和負(fù)荷波動(dòng)疊一起會(huì)引起更大的壓波動(dòng)和閃 獻(xiàn)研究了分布式電其大小對(duì)電壓波變的影響立了IEEE 34節(jié)點(diǎn)包路的網(wǎng)狀配電網(wǎng)仿真模真結(jié)果表DG可以減輕網(wǎng)絡(luò)中動(dòng)負(fù)荷造成的母線電動(dòng)和閃變且DG容量越電壓波變的消弱作用就越外，

27、文獻(xiàn)還探討了大型光電站接入系引起的波動(dòng)和閃變問(wèn)具體問(wèn)題分析方可以借實(shí)配電網(wǎng)中考察DG接的電壓波動(dòng)和閃包括其他電能質(zhì)量問(wèn)可建立在已有的電境下進(jìn)括其他負(fù)配電設(shè)備經(jīng)使電能質(zhì)量指到或近似達(dá)一定的允許一個(gè)重要的方握閃變的量化描與測(cè)量方學(xué)評(píng)估DG接入后的電壓波變效應(yīng)閃變?cè)谂潆娋W(wǎng)中的傳度還包括電壓波形形方波、正弦或鋸齒壓波動(dòng)幅熾燈的頻率特眼頻率特性及大腦的應(yīng)程度多情況下對(duì)DG接入的電變?cè)u(píng)估仍是一個(gè)復(fù)雜的配電污染會(huì)造成電備發(fā)護(hù)或自動(dòng)裝置誤等各種危國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T IEC 61000標(biāo)準(zhǔn)系IEEE 519標(biāo)各國(guó)和地區(qū)標(biāo)備諧波發(fā)射水量要求等有明文規(guī)定2見(jiàn)諧網(wǎng)及用戶的重大影磁飽和及非線性負(fù)造成傳統(tǒng)配電網(wǎng)波形畸要原

28、因，傳統(tǒng)諧包括電力變壓抗器業(yè)中常用的變頻調(diào)速弧用的熒光用開(kāi)關(guān)電電的設(shè)備電負(fù)荷的諧波電統(tǒng)阻抗上產(chǎn)生非電壓降終導(dǎo)致電網(wǎng)電壓發(fā)生畸著越來(lái)越多的DG接入電波發(fā)射情況發(fā)生了新的變 30中顯示在一天中實(shí)測(cè)的電波畸變小值在14%左右出IEEE規(guī)定的5%并網(wǎng)電波畸變率限研究顯示假設(shè)不增波濾波裝于電網(wǎng)換流的DG設(shè)備網(wǎng)中滲透率水平僅為119。和國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)DG入電網(wǎng)后的諧發(fā)射程度有明定31-多文獻(xiàn)就特定環(huán)分布式能源接入配電網(wǎng)后的諧關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討33-36。 33討論了在PV高率接入配電網(wǎng)環(huán)境系統(tǒng)電壓畸變PV逆變器THDi增停止工作的情析認(rèn)為產(chǎn)生諧波要原因?yàn)镻V逆變器與外電路構(gòu)成并聯(lián)諧網(wǎng)與線路電電或用電設(shè)備構(gòu)成串聯(lián)

29、諧系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化波情況更加復(fù)造成單臺(tái)PV輸合要高滲透率接入配出現(xiàn)諧波超標(biāo)的現(xiàn)獻(xiàn)34從諧波畸變約度考慮分布式電大允許接入的峰值容析了接入位率對(duì)電網(wǎng)諧壓電流分布的影提出最大準(zhǔn)入功至少準(zhǔn)入功率計(jì)算方獻(xiàn)35中當(dāng)光伏模局部遮擋后實(shí)測(cè)輸出THDi為20%流不平衡度為5.14%獻(xiàn)33、35中還檢假設(shè)DG所并電網(wǎng)本身已存在較大電壓畸引起PV逆變器THDi明顯增大甚至停止工作。另外，如果采用主動(dòng)孤島檢測(cè)方法，也會(huì)造成DG諧波發(fā)射水平短時(shí)增加36。1.2.2 主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估現(xiàn)狀在分布式電源接入配電網(wǎng)后電能質(zhì)量的評(píng)估方面，工作才剛剛開(kāi)始，有學(xué)者以電壓暫降和波形畸變?yōu)槔?，提出了電能質(zhì)量變化量指標(biāo)和系統(tǒng)影響指

30、標(biāo)，分別用于量化分布式電源接入后電能質(zhì)量水平的變化程度和安裝單位功率的分布式電源電網(wǎng)電能質(zhì)量變化的程度37，文獻(xiàn)38提出了一種電壓偏差、暫降的加權(quán)平均指數(shù)，通過(guò)算例仿真驗(yàn)證該參數(shù)可以較好的反響分布式電源接入對(duì)電網(wǎng)電壓情況的改善。隨著分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的增加，它們?cè)谝欢ǔ潭壬细淖兒陀绊懥穗娋W(wǎng)及其調(diào)節(jié)能力。因此，國(guó)際和國(guó)內(nèi)相關(guān)部門針對(duì)于分布式并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)均制定出了一系列的技術(shù)尺度和并網(wǎng)要求。2001年，國(guó)際電工委員會(huì)IEC的TC/SC 88委員會(huì)編制了系列風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)?IEC 61400-21: 2001國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電能質(zhì)量測(cè)量與評(píng)估?，該標(biāo)準(zhǔn)為并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能質(zhì)量提供一個(gè)

31、具有一致性和準(zhǔn)確性的描述、測(cè)試和評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)性方法。2021年，ffiC在2001版的根底上進(jìn)行修訂并公布了第二版?IEC 61400-21： 2021-08國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電能質(zhì)量測(cè)量與評(píng)估?，修訂版在描述并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的電能質(zhì)量特性時(shí)，除第一版規(guī)定的電壓波動(dòng)與閃變、諧波以及功率控制等特征外，第二版補(bǔ)充了間諧波、更高次諧波、機(jī)組的電壓暫降響應(yīng)、電網(wǎng)保護(hù)以及再并網(wǎng)的特征規(guī)定。2003 年 6 月，由標(biāo)準(zhǔn)制定委員會(huì) 21 (Standards Coordinating Committee 21,SCC21)發(fā)布的?IEEE Std 1547-2003?是第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)燃料電池、光伏系統(tǒng)、分

32、布式發(fā)電裝置、能量存儲(chǔ)設(shè)備這類分布式電源系統(tǒng)并網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)。IEEE Std 1547-2003考慮的是容量不超過(guò)10MVA，工作頻率為60Hz的分布式發(fā)電系統(tǒng)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了分布式電源并網(wǎng)的包括并網(wǎng)電流諧波、并網(wǎng)同步、電壓諧波在內(nèi)的幾個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)方面的要求。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)分布式電源的研究大多還集中在電源本身，如怎樣構(gòu)造高效率的風(fēng)機(jī)，提高風(fēng)機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，改良太陽(yáng)能的利用方式，提高利用效率等，在DG對(duì)電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)行等方面的影響的研究大多集中在定性分析的層面上。而對(duì)于分布式電源并網(wǎng)電能質(zhì)量的評(píng)估工作目前還處于研究的初級(jí)階段，其中，含分布式電源的配電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大多參考國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行。例如，T

33、C/SC 88委員會(huì)在2001年公布的第一版風(fēng)電并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)?IEC 61400-21： 2001?被我國(guó)等同采用為?GB/T20320-2006/IEC 61400-21:2001風(fēng)力發(fā)電機(jī)組電能質(zhì)量測(cè)量和評(píng)估方法?。對(duì)于光伏并網(wǎng)方面的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)于我國(guó)的50Hz市電電網(wǎng)，可考慮以標(biāo)準(zhǔn)?IEEE Std 1547-2003?為參考。1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容本文主要對(duì)分布式電源接入主動(dòng)配電網(wǎng)引起的電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行深入研究，針對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的特點(diǎn)，結(jié)合電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行分析與評(píng)估。分布式電源的接入對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量有利有弊，合理客觀地分析主動(dòng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量是關(guān)鍵。本文

34、的主要研究工作如下：1對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的根本概念進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，分析了主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量特點(diǎn)，概括和分析了國(guó)內(nèi)外電能質(zhì)量分析與研究的現(xiàn)狀。2對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)中變壓器模型、輸電線路模型、負(fù)荷模型和DG模型進(jìn)行了研究，并根據(jù)主動(dòng)配電網(wǎng)特點(diǎn)，建立了主動(dòng)配電網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。3簡(jiǎn)要介紹了電能質(zhì)量的一般概念，并分析了電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的6項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)的定義和危害，包括：供電電壓偏差、電力系統(tǒng)頻率偏差、三相電壓不平衡度、電壓波動(dòng)與閃變、公用電網(wǎng)諧波，最后總結(jié)歸納出電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的該6項(xiàng)指標(biāo)的限值。搭建了主動(dòng)配電網(wǎng)根本模型，并對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的4項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了分析，包括諧波畸變、電壓偏差、三相不平衡和

35、電壓波動(dòng)與閃變。4對(duì)分布式電源接入主動(dòng)配電網(wǎng)后的電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了分析，提出了主動(dòng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量評(píng)估新指標(biāo)和新方法，通過(guò)電能質(zhì)量變化量指標(biāo)和系統(tǒng)指標(biāo)來(lái)評(píng)估主動(dòng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，并對(duì)算例進(jìn)行了分析研究，說(shuō)明了該方法的有效性和合理性。2 主動(dòng)配電網(wǎng)建模及評(píng)價(jià)指標(biāo)體系2.1 主動(dòng)配電網(wǎng)建模ADN是指由分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及控制裝置組成的配電系統(tǒng)。配電網(wǎng)指電力系統(tǒng)中二次降壓變電所的低壓側(cè)直接或經(jīng)過(guò)降壓變壓器降壓后向用戶供電的網(wǎng)絡(luò)。配電網(wǎng)按電壓等級(jí)可以分為高壓配電網(wǎng)35110kV、中壓配電網(wǎng)610kV和低壓配電網(wǎng)小于0.4kV。AND那么多指含DG的更靠近用戶側(cè)的低壓配電網(wǎng)。按接線方式不同，低壓

36、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)可分為三種：樹(shù)狀網(wǎng)、輻射網(wǎng)、環(huán)狀網(wǎng)，如圖2.1所示。圖中，斷路器由位于低壓母線出口處的黑色方塊表示，線路節(jié)點(diǎn)由饋線上的黑色圓點(diǎn)表示，負(fù)荷由箭頭表示。無(wú)論是何種結(jié)構(gòu)，都由高壓電網(wǎng)經(jīng)過(guò)降壓變壓器降壓后，通過(guò)單個(gè)或多個(gè)饋線向某區(qū)域內(nèi)的用戶供電，而用戶可以處于饋線上的任意節(jié)點(diǎn)。a樹(shù)狀網(wǎng)b輻射網(wǎng)c環(huán)狀網(wǎng)圖2.1 配電網(wǎng)的一般結(jié)構(gòu)低壓配電網(wǎng)一般具有以下特點(diǎn)：1深入城市中心和居民密集點(diǎn)；2傳輸功率和傳輸距離一般不大；3用戶性質(zhì)、供電容量、供電質(zhì)量和可靠性要求不同；4中性點(diǎn)不接地運(yùn)行，單相接地時(shí)允許運(yùn)行一段時(shí)間。下面分別對(duì)ADN的主要組成局部進(jìn)行建模，包括變壓器模型，輸電線路模型，負(fù)荷模型以及DG模

37、型等。ADN結(jié)構(gòu)包含了一個(gè)連接大電網(wǎng)的降壓變壓器，它的額定容量等級(jí)一般在0.11MVA。額定容量的等級(jí)決定了配電網(wǎng)能承載的負(fù)荷容量。變壓器有一個(gè)典型的載荷調(diào)節(jié)范圍，通常為額定容量的±5%。變壓器負(fù)荷率又稱為運(yùn)行率，是影響變壓器臺(tái)數(shù)、容量和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)，它的表達(dá)式為： 2-1式中，是變壓器實(shí)際的最大負(fù)荷，是變壓器的額定短路容量。取值越大，那么負(fù)荷率越高；取值越小，那么負(fù)荷率越低。一般的雙繞組變壓器的等值電路如圖2.2，在等值電路中，通常將勵(lì)磁支路前移到電源側(cè)，將變壓器二次繞組的電阻和漏抗折算到一次繞組側(cè)，并且和一次繞組的電阻和漏電抗合并，用等值阻抗表示。圖2.2 變壓器等值電路變

38、壓器的勵(lì)磁電流一般占額定負(fù)載電流的百分比很小正常低于3%，因此勵(lì)磁支路在諧波的分析中常常被忽略，因此變壓器一般利用它們的串聯(lián)漏電抗表示。在諧波的作用下，變壓器繞組和繞組間的電容會(huì)起作用，假設(shè)諧波次數(shù)不太高，此作用可忽略。因此變壓器的等值電路可以簡(jiǎn)化為一個(gè)連接變壓器原副邊節(jié)點(diǎn)的阻抗支路，如圖2.3所示。圖2.3 變壓器諧波等值電路在諧波的作用下，變壓器繞組的集膚效應(yīng)和鐵芯中的渦流損耗都會(huì)增大，有關(guān)資料說(shuō)明，這時(shí)變壓器的等值電阻大概與諧波次數(shù)的平方根成正比，其諧波阻抗可以表示為：2-2式中是變壓器基波阻抗；是變壓器基波電抗。三相雙繞組變壓器中，諧波電流的傳輸受到變壓器聯(lián)結(jié)方式的影響。無(wú)中性線或中性

39、點(diǎn)不接地時(shí)，零序電流無(wú)法流通，只在三角形內(nèi)部有循環(huán)，根本不會(huì)在線電流中出現(xiàn)。變壓器三角形聯(lián)結(jié)，或者不接地星形聯(lián)結(jié)阻斷了屬于零序的3倍數(shù)次諧波電流的流通。ADN中的輸電線路主要有地下電纜和架空線路。地下電纜主要應(yīng)用在高負(fù)荷密度的城市區(qū)域，架空線路應(yīng)用更為普遍，主要的材料是絕緣Al芯或Cu芯導(dǎo)體。電力系統(tǒng)分析中，用電抗、電阻、電納和電導(dǎo)參數(shù)反映輸電線路的特性。這些參數(shù)沿線均勻分布，在線路任一的微小長(zhǎng)度內(nèi)都存在電抗、電阻、電納和電導(dǎo)，因此，精確地建模是非常復(fù)雜的。輸電線路模型可以分為等值集中參數(shù)元件模型以及行波模型兩大類。在僅需要分析兩端電壓、電流、功率時(shí)，一般可不考慮線路的分布特性，而用集中參數(shù)元

40、件模型來(lái)模擬輸電線路；當(dāng)線路較長(zhǎng)時(shí)，就需要用雙曲函數(shù)來(lái)研究均勻分布參數(shù)的線路。設(shè)長(zhǎng)度為l的輸電線路，它的參數(shù)沿線均勻分布，通常其等值電路用集中參數(shù)的型電路來(lái)表示，如圖2.4所示。單位長(zhǎng)度l0阻抗和導(dǎo)納分別表示為,。實(shí)際中，常常忽略電導(dǎo)，對(duì)于長(zhǎng)度為l的輸電線路，其參數(shù)可以得到簡(jiǎn)化的計(jì)算公式。(2-3)其中、和分別是計(jì)算電阻、電抗和電納值的系數(shù)。圖2.4 輸電線路型等值電路電壓等級(jí)在110kV以下，長(zhǎng)度不超過(guò)100km的架空線路，由于電壓不高，線路短，可以同時(shí)忽略電導(dǎo)和電納的影響，阻抗為，它的等值電路如圖2.5所示。圖2.5 短線路等值電路在諧波的作用下，輸電線路的分布特性要比基波的更為顯著，因此

41、每個(gè)等值代表的線路距離將會(huì)大大縮短。假設(shè)每個(gè)等值電路代表的線路長(zhǎng)度在基波時(shí)是m/km，在h次諧波的作用下，那么將限制為m/h km。因此，用于諧波計(jì)算所需要的等值電路數(shù)目將大大增加，并且不同次數(shù)的諧波所需要的數(shù)目不同。如果利用雙曲線函數(shù)計(jì)算的等值電路參數(shù)將會(huì)更加方便，這樣每條輸電線路只需要如下圖的一個(gè)等值電路即可。圖2.6 輸電線路諧波等值電路 (2-4) (2-5) (2-6) (2-7)式中，分別是h次諧波時(shí)，線路的特征阻抗和傳播常數(shù)；和分別是h次諧波時(shí)，線路單位長(zhǎng)度的阻抗和導(dǎo)納。在SimPowerSystem庫(kù)中，提供的輸電線路的模型有II型等值模塊和分布參數(shù)等值模塊。ADN中的負(fù)荷按其

42、特性分類，大致可以分為線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷。線性負(fù)荷可以作為抑制諧波畸變的元件，用接地等值阻抗模擬，在諧波頻率下，其電抗隨頻率變化。非線性負(fù)荷主要包括換流式開(kāi)關(guān)電源和家用電子設(shè)備等，其對(duì)配電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于離散型諧波源。隨著非線性負(fù)荷的大量增加，將會(huì)影響供電電流波形，并加重用戶電流的畸變率。但是，由于不同非線性負(fù)荷諧波電流分量存在相角差，因此經(jīng)常相互抵消，于是降低了系統(tǒng)對(duì)電壓畸變水平的有效影響。同樣，DG作為ADN中有源非線性負(fù)荷，諧波之間也存在著相互抵消的現(xiàn)象。研究說(shuō)明，對(duì)于同類負(fù)荷，低次諧波分量如3次和5次很少會(huì)相互抵消，而高次諧波分量抵消現(xiàn)象卻很明顯。因此，需要對(duì)高次諧波關(guān)注的時(shí)候，這類抵

43、消現(xiàn)象很重要，諧波之間的相位差、配電網(wǎng)的線路阻抗和負(fù)荷都能抵消局部諧波。配電網(wǎng)固有的單相負(fù)荷也使配網(wǎng)具有不對(duì)稱的特點(diǎn)。1線性負(fù)荷模型給定頻率時(shí)，線性負(fù)荷等值阻抗是一個(gè)常數(shù)，負(fù)荷吸收的有功功率和無(wú)功功率與負(fù)荷的電壓平方成正比。2.7所示，為串聯(lián)和并聯(lián)的恒阻抗負(fù)荷模型。圖2.7 負(fù)荷模型串聯(lián)負(fù)荷模型適用于表示單一的負(fù)荷。 因此， 。式中,.當(dāng)諧波存在時(shí)，。并聯(lián)負(fù)荷模型用于表示含感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的集中負(fù)荷，。因此，,。當(dāng)有諧波存在時(shí)，。2非線性負(fù)荷模型非線性負(fù)荷主要包括電力電子型設(shè)備，如節(jié)能聚光燈、個(gè)人計(jì)算機(jī)、突光照明設(shè)備和電視機(jī)等。這些負(fù)荷不僅是諧波源，還不能夠用恒定的R、L、C結(jié)構(gòu)表示，且其非線性特性

44、不適合用線性諧波等值模型來(lái)表示。非線性負(fù)荷可以當(dāng)作諧波注入電流源來(lái)考慮，而對(duì)一些非線性負(fù)荷來(lái)說(shuō)，只要實(shí)際電壓畸變低于大致10%，那么可以把它看成理想電流源。如圖2.8所示的非線性負(fù)荷模型，假設(shè)忽略負(fù)荷的基波功率，只從諧波源的角度來(lái)看，它與DG的等效諧波模型是一樣的，因此可以作為DG模型來(lái)處理。圖2.8 非線性負(fù)荷模型分布式電源主要包括燃料電池、風(fēng)力發(fā)電、儲(chǔ)能裝置、太陽(yáng)能光伏電池以及微型燃?xì)廨啓C(jī)等，其中，以風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電應(yīng)用最廣泛。下面簡(jiǎn)要介紹一下儲(chǔ)能裝置、光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和工作原理。1儲(chǔ)能裝置將儲(chǔ)能裝置接入配電網(wǎng)，可以起到優(yōu)良的填谷移峰作用。電量緊缺時(shí)，儲(chǔ)能裝置可釋放能量，電量

45、過(guò)剩時(shí)，儲(chǔ)能裝置可吸收能量。為了支持主動(dòng)配電網(wǎng)的離網(wǎng)運(yùn)行，主動(dòng)配電網(wǎng)中通常會(huì)安裝可以快速調(diào)節(jié)功率和頻率平衡的儲(chǔ)能裝置。儲(chǔ)能裝置可為蓄電池組，也可為飛輪儲(chǔ)能等。它的安裝位置通常在降壓變壓器低壓側(cè)的出口母線處。圖2.9所示為典型蓄電池接入電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖2.9 蓄電池接入電網(wǎng)拓?fù)鋱D蓄電池本身為直流電，因此接入電網(wǎng)時(shí)需要使用變流裝置。儲(chǔ)能裝置首先經(jīng)過(guò)直直變換器升高電壓，然后由并網(wǎng)變流器將直流電轉(zhuǎn)換為工頻交流電，再經(jīng)過(guò)濾波裝置和隔離變壓器實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。2光伏發(fā)電PV光伏發(fā)電受到天氣情況如光照強(qiáng)度等的制約，輸出功率通常具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，在ADN中一般采用電流型控制策略。圖2.10所示為典型的雙級(jí)式并網(wǎng)拓

46、撲結(jié)構(gòu)。太陽(yáng)能電池組發(fā)出直流電經(jīng)過(guò)直直變換器升壓后，再經(jīng)過(guò)并網(wǎng)變流器將直流電轉(zhuǎn)換為工頻交流電，最后經(jīng)過(guò)濾波裝置、隔離變壓器之后并網(wǎng)。采用這種雙級(jí)式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化每一級(jí)控制方法，提高各級(jí)控制效率。圖2.10 典型光伏發(fā)電裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)3風(fēng)力發(fā)電WP風(fēng)力發(fā)電的傳動(dòng)裝置將風(fēng)能轉(zhuǎn)為機(jī)械能，再由發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。由于風(fēng)速的不確定性，風(fēng)力發(fā)電的輸出功率與PV系統(tǒng)一樣，具有隨機(jī)性和波動(dòng)性。因此，在ADN中同樣采用電流型控制策略。以目前兩大主流機(jī)型直驅(qū)型和雙饋型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例，如圖2.11所示為其典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。圖2.11 (a)是直驅(qū)型永磁同步發(fā)電系統(tǒng)，由同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)交直交變流器后轉(zhuǎn)換

47、成為工頻交流電，再經(jīng)過(guò)濾波裝置、隔離變壓器并網(wǎng)。圖2.11b是雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其定子側(cè)輸出的工頻交流電直接與電網(wǎng)相連，轉(zhuǎn)子側(cè)那么經(jīng)過(guò)交直交變流器與電網(wǎng)相連，來(lái)提供可控的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流。直驅(qū)型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組省去了齒輪箱，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)本錢低，可靠性和效率都很高。圖2.11 風(fēng)力發(fā)電拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2.2 主動(dòng)配電網(wǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系2.2.1 DG并網(wǎng)特性指標(biāo)主動(dòng)配電網(wǎng)中含有各種分布式間歇性能源，分布式能源并網(wǎng)指標(biāo)主要反映DG大規(guī)模并網(wǎng)后對(duì)配網(wǎng)的影響程度，從DG并網(wǎng)規(guī)模和DG并網(wǎng)品質(zhì)兩方面來(lái)考慮。反映DG并網(wǎng)規(guī)模的指標(biāo)有DG滲透率指標(biāo)、DG分布率指標(biāo)和DG分散度指標(biāo)；反映DG并網(wǎng)品質(zhì)的指標(biāo)有DG出力

48、波動(dòng)性指標(biāo)。圖3.10 兩臺(tái)單相光伏逆變器接入高電壓等級(jí)系統(tǒng)表3.9 兩臺(tái)單相光伏逆變器并網(wǎng)容量1(%)12345容量2(%)12345從仿真結(jié)果可以看到，當(dāng)主動(dòng)配電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制實(shí)施后，多點(diǎn)間歇式能源并聯(lián)后再接入高電壓等級(jí)電網(wǎng)，由于高電壓等級(jí)電網(wǎng)的系統(tǒng)短路容量更大，通過(guò)近似計(jì)算公式(3-7)，相同的不平衡功率下，引起的不平衡度就越小，這里10kV電壓等級(jí)的系統(tǒng)短路容量是380V電壓等級(jí)的10倍，從仿真結(jié)果可以看到，不平衡度大致是原來(lái)的十分之一，和理論計(jì)算相符合。電壓波動(dòng)為一系列電壓變動(dòng)或連續(xù)的電壓偏差。電壓波動(dòng)值為電壓方均根值的兩個(gè)極值和之差 ，常以其標(biāo)稱電壓的百分?jǐn)?shù)表示其相對(duì)百分值，即 3-8

49、間歇式電源和負(fù)荷簡(jiǎn)化為一個(gè)整體，無(wú)窮大系統(tǒng)的等值阻抗和 傳輸線路、變壓器等阻抗簡(jiǎn)化為一個(gè)整體，重點(diǎn)討論公共連接點(diǎn)處(PCC點(diǎn))電壓V的波動(dòng)情況。假設(shè)此時(shí)電網(wǎng)向公共連接點(diǎn)處傳送的有功功率和無(wú)功功率分別為P和Q。根據(jù)電壓降落公式并網(wǎng)線路較短，兩端電壓相角相差不大，故可只考慮縱分量可得公共連接點(diǎn)處的電壓降落為： 3-9 間歇式電源并網(wǎng)模型圖對(duì)式3.9求微分得到電壓降落的變化量，即電壓波動(dòng)率 3-10不難看出，由于間歇式電源輸出有功功率的波動(dòng)性，帶來(lái)了公共連接點(diǎn)處有功功率的波動(dòng)，如果間歇式電源中存在異步電動(dòng)機(jī)等感性元件，其從電網(wǎng)中吸收的無(wú)功功率也會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。正是因?yàn)橛泄β屎蜔o(wú)功功率的波動(dòng)，導(dǎo)致PCC

50、點(diǎn)處電壓產(chǎn)生了波動(dòng)。3.4 本章小結(jié)本章概述了電能質(zhì)量的一般概念，并對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)主要電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行了分析。首先，總結(jié)了電能質(zhì)量的定義；再詳細(xì)分析了電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的6項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)的定義和危害，包括：電壓波動(dòng)與閃變、電壓偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相不平衡、電力系統(tǒng)頻率偏差、暫時(shí)過(guò)電壓和瞬時(shí)過(guò)電壓；最后，分析了主動(dòng)配電網(wǎng)中分布式電源的接入對(duì)電能質(zhì)量指標(biāo)的影響，包括：諧波畸變量、電壓偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)與閃變。4 主動(dòng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量評(píng)估4.1 DG接入AND的電能質(zhì)量問(wèn)題分析主動(dòng)配電網(wǎng)AND由分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制裝置組成，對(duì)大電網(wǎng)而言，表現(xiàn)為一個(gè)可控單元，可以實(shí)現(xiàn)自我管理

51、、控制、保護(hù)等功能39- 40，充分補(bǔ)充了傳統(tǒng)配電網(wǎng)的缺乏。分布式電源的接入使統(tǒng)配電網(wǎng)的供電結(jié)構(gòu)、潮流特性等得以改變，傳統(tǒng)式的配電網(wǎng)模式是由統(tǒng)一供電電源來(lái)實(shí)現(xiàn)功率單一方向的傳送，引入分布式電源后，那么可能在同一線路出現(xiàn)逆向的潮流，電壓分布規(guī)律也會(huì)隨DG的接入而改變。因此，分布式電源的接入對(duì)配電網(wǎng)不僅有積極的影響，還有消極的影響。一方面，分布式電源的接入改善了配電網(wǎng)的運(yùn)行方式，使電網(wǎng)可以更加高效、可靠的運(yùn)行，主要特點(diǎn)有：1增加電網(wǎng)備用容量；2減少電廠建設(shè)規(guī)模，節(jié)省開(kāi)支；3減小電能傳輸損耗；4DG可以孤島運(yùn)行繼續(xù)向重要負(fù)荷供電。分布式電源的并網(wǎng)使配電網(wǎng)供電性能更優(yōu)越，供電可靠性也得到了提高。分布式

52、發(fā)電能夠及時(shí)快速地提供電能，當(dāng)系統(tǒng)中負(fù)荷較大時(shí)，在一定的控制策略下，分布式電源可以在盡可能短的時(shí)間內(nèi)投入使用，盡可能地減少系統(tǒng)故障，從而提高整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性。另一方面，主動(dòng)配電網(wǎng)之中含有大量的分布式電源，各種分布式電源都可能會(huì)惡化電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平，總結(jié)如圖4.1所示：圖4.1 分布式發(fā)電對(duì)主動(dòng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量影響4.1.1 風(fēng)力發(fā)電的影響1、功率波動(dòng)影響風(fēng)力發(fā)電輸出功率的因素有很多，包括風(fēng)電機(jī)組類型、控制系統(tǒng)速度和槳距控制等、風(fēng)況湍流強(qiáng)度和平均風(fēng)速等和轉(zhuǎn)矩波動(dòng)等41-45：1） 并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的類型和控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組輸出性能的影響；2風(fēng)況對(duì)風(fēng)力發(fā)電輸出功率的影響很大，尤其是湍流強(qiáng)度和平均風(fēng)速

53、；3風(fēng)電機(jī)組在葉輪旋轉(zhuǎn)過(guò)程中轉(zhuǎn)矩的不穩(wěn)定也會(huì)造成風(fēng)電機(jī)組輸出功率的波動(dòng)；4并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)的短路容量比和線路電抗與電阻之比也是促使電壓波動(dòng)和閃變的重要原因；5并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組不僅在持續(xù)運(yùn)行中產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變，在啟動(dòng)、停機(jī)和切換過(guò)程中也產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變50。2、諧波間諧波風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生諧波的主要方式有2種：1風(fēng)機(jī)自身配設(shè)的電力電子裝備，可能給系統(tǒng)帶來(lái)諧波問(wèn)題；2風(fēng)機(jī)的并聯(lián)補(bǔ)償電容器可能與線路電抗發(fā)生諧振，在風(fēng)電場(chǎng)出口變壓器的低壓側(cè)將產(chǎn)生大量諧波46-49 。3、電壓暫降風(fēng)電并網(wǎng)帶來(lái)的電壓暫降通常是由風(fēng)電機(jī)組突然啟動(dòng)導(dǎo)致的，以感應(yīng)式發(fā)電機(jī)的恒轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組投入操作所引起的電壓暫降最為嚴(yán)重。在運(yùn)行

54、過(guò)程中，恒轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電機(jī)需要吸收無(wú)功功率，來(lái)維持發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，吸收的無(wú)功功率將會(huì)隨著有功功率的增大而增大，因此恒轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組通常都帶有電容補(bǔ)償器組，以維持機(jī)端電壓水平。 對(duì)于變速風(fēng)電機(jī)組，由于運(yùn)行時(shí)允許轉(zhuǎn)速變化的范圍比擬寬，因而整個(gè)投入操作時(shí)間可以較長(zhǎng)；并且變速風(fēng)電機(jī)組具有恒功率因數(shù)控制或者恒電壓控制功能，這就減少了發(fā)生大電流沖擊和電壓暫降的可能。4.1.2 光伏發(fā)電的影響1、功率波動(dòng)光伏發(fā)電的輸出功率主要取決于太陽(yáng)能光譜的分布，太陽(yáng)光照強(qiáng)度和光伏電池的晶體結(jié)構(gòu)、溫度及陰影51-53，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1光照強(qiáng)度對(duì)光伏發(fā)電輸出功率波動(dòng)的影響。光伏電池的輸出功率和太陽(yáng)光照強(qiáng)度根本持正

55、比，隨著天氣的隨機(jī)變化，當(dāng)光照變化比擬劇烈時(shí)，會(huì)使光伏電池的輸出電功率發(fā)生波動(dòng)。2溫度對(duì)光伏發(fā)電輸出功率波動(dòng)的影響。光伏電池溫度較高時(shí)，工作效率將下降 。每升高1 每塊光電池的電流增大約1%，總的來(lái)說(shuō)，溫度每升高1，輸出功率那么減小0.35%。不同的光伏電池，溫度系數(shù)也不一樣，所以溫度系數(shù)是光伏電池性能的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)之一。3陰影對(duì)光伏發(fā)電輸出功率波動(dòng)的影響。陰影對(duì)光伏電池性能的影響不可忽略，甚至光伏組件上的局部陰影也可能導(dǎo)致輸出功率的減小。所以要注意防止陰影的產(chǎn)生，及時(shí)清理組件外表，防止熱斑效應(yīng)的產(chǎn)生。 一個(gè)單電池被完全遮擋時(shí)，太陽(yáng)電池組件輸出功率減少75%左右，因此在場(chǎng)地選擇評(píng)價(jià)中，陰影是需要重點(diǎn)考慮的因素54。2、諧波間諧波逆變器是光伏發(fā)電并網(wǎng)的核心部件，其開(kāi)關(guān)器件的頻繁動(dòng)作容易產(chǎn)生開(kāi)關(guān)頻率附近的諧波分量，引起電網(wǎng)的諧波污染。光伏發(fā)電輸出電流和輸出功率的波動(dòng)經(jīng)開(kāi)關(guān)函數(shù)調(diào)制后會(huì)使得交流側(cè)產(chǎn)生特征諧波、非特征諧波和間諧波。變流器的死區(qū)效應(yīng)還可能加重諧波污染。此外，光伏發(fā)電中的最大功率點(diǎn)跟蹤是為了使光伏發(fā)電系統(tǒng)在不同的光照和濕度條件下輸出最大功率，但在最大功率跟蹤的同時(shí)又使得直流側(cè)出現(xiàn)電壓波動(dòng)