山東理工大學(xué)畢業(yè)答辯PPT

電氣與電子工程學(xué)院自動(dòng)化1201班山東理工大學(xué)ShandongUniversityofTechnology利用風(fēng)電機(jī)組改善農(nóng)村配電網(wǎng)電壓質(zhì)量技術(shù)研究答辯人周琦超導(dǎo)師胡健副教授目錄Content引言農(nóng)網(wǎng)末端電壓過(guò)低的成因分析風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用研究利用風(fēng)電機(jī)組經(jīng)儲(chǔ)能裝置改善農(nóng)網(wǎng)供電質(zhì)量方案系統(tǒng)仿真分析致謝結(jié)論與展望國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀本文的研究?jī)?nèi)容引言選題的背景與意義Chapter1第一章偏遠(yuǎn)地區(qū)遠(yuǎn)距離輸電

農(nóng)村電網(wǎng)末端供電一直存在著質(zhì)量問(wèn)題，供電半徑大、導(dǎo)線細(xì)，設(shè)備陳舊，對(duì)電網(wǎng)管理認(rèn)知水平低、維護(hù)知識(shí)匱乏，資金不足和長(zhǎng)久規(guī)劃，從而導(dǎo)致電壓損失大、電能損失高，安全性和可靠性差，電線損耗加大，電網(wǎng)建設(shè)難以提高。雖然近幾年，我國(guó)對(duì)農(nóng)村電網(wǎng)改造的重視程度越來(lái)越高，農(nóng)村電網(wǎng)的供電質(zhì)量和可靠性有了不小的改善。但是，隨著經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步，農(nóng)村的耗電量日益增加，農(nóng)村居民對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高.配電網(wǎng)的線路損耗、調(diào)度運(yùn)行以及機(jī)電設(shè)備的正常運(yùn)行與否會(huì)直接影響到供電質(zhì)量。特別是在遠(yuǎn)距離配電上電能損耗嚴(yán)重。而太陽(yáng)能的其中一種轉(zhuǎn)換形式——風(fēng)能，是綠色能源，伴有潔凈、無(wú)污染、取之不竭，用之不盡、可再生的特點(diǎn)。第一章引言選題背景與意義偏遠(yuǎn)地區(qū)地勢(shì)

雖然在偏遠(yuǎn)地區(qū)地理位置相對(duì)偏僻，經(jīng)濟(jì)發(fā)展十分落后，石油等化石資源也不易于開(kāi)發(fā)，但是另一方偏遠(yuǎn)地區(qū)的用電需求總量也并不多，況且這些地區(qū)沒(méi)有高大建筑物的阻擋，太陽(yáng)能其中的一種形式—風(fēng)能變可以被很好的利用開(kāi)發(fā)。同其他資源對(duì)比的話，風(fēng)力發(fā)電在這些地區(qū)還具有更大的優(yōu)勢(shì)，除了清潔可再生等優(yōu)點(diǎn)以外，風(fēng)力發(fā)電還具有建造時(shí)間短、安裝風(fēng)電機(jī)組靈活，占用土地面積少等絕對(duì)性的好處。就長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，也可以減少對(duì)電網(wǎng)總量的需求壓力，降低了遠(yuǎn)距離輸電的線損。單機(jī)使用的話可以做充電電源，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看可以將積蓄的電能進(jìn)行并網(wǎng)，支撐大電網(wǎng)。第一章引言選題背景與意義第一章引言國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀““丹麥全國(guó)70%的電能是風(fēng)能，但是風(fēng)力是斷續(xù)的，穩(wěn)定性不夠，就通過(guò)海底電纜和歐洲大陸連接在一起。發(fā)電多時(shí)，給大陸電網(wǎng)輸電；發(fā)電少時(shí)，從大陸電網(wǎng)抽取電能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。丹麥(Danmark)123風(fēng)力發(fā)電Somekeywords分布式發(fā)電Somekeywords并網(wǎng)Somekeywords4可持續(xù)發(fā)展Somekeywords1ONE最有發(fā)展?jié)摿桶l(fā)展意義的是分布式發(fā)電技術(shù)。第一章引言國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀線路末端裝設(shè)配電變壓器風(fēng)光互補(bǔ)等分布式發(fā)電系統(tǒng)提高變壓器低壓側(cè)母線的電壓安裝低壓自動(dòng)補(bǔ)償電容器裝配串聯(lián)電壓自動(dòng)補(bǔ)償裝置2TWO 3THREE4FOUR5FIVE第一章引言主要研究?jī)?nèi)容

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分析農(nóng)村電網(wǎng)電壓偏移的成因。2分析幾種解決農(nóng)村電網(wǎng)末端電壓過(guò)低的方法及其存在的問(wèn)題。3提出一種利用風(fēng)電機(jī)組經(jīng)儲(chǔ)能裝置來(lái)改善農(nóng)村配電網(wǎng)供電質(zhì)量的新思路，重點(diǎn)研究風(fēng)電機(jī)組接入農(nóng)網(wǎng)末端對(duì)農(nóng)網(wǎng)末端電壓的影響。4通過(guò)simulink仿真模塊對(duì)其進(jìn)行仿真分析，對(duì)比風(fēng)電機(jī)組接入前后農(nóng)網(wǎng)的末端電壓，驗(yàn)證方案的可行性，完成設(shè)計(jì)。解決農(nóng)村電網(wǎng)末端電壓過(guò)低的方法農(nóng)網(wǎng)末端電壓過(guò)低的成因農(nóng)網(wǎng)末端電力供應(yīng)特點(diǎn)Chapter2第二章第二章農(nóng)網(wǎng)末端電壓過(guò)低的成因偏遠(yuǎn)地區(qū)（農(nóng)網(wǎng)末端）電力供應(yīng)特點(diǎn)

1供電半徑大、密度低。偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)遠(yuǎn)離城鎮(zhèn)，電力負(fù)荷多分散分布，造成線損大；2配電變壓器有相當(dāng)一部分為高能耗變壓器，無(wú)功功率損耗增大3農(nóng)村高寒地區(qū)用電負(fù)荷季節(jié)性強(qiáng)。農(nóng)耕（灌溉、收割、抗旱等）期間，電力負(fù)荷很重，而農(nóng)閑時(shí)，基本的照明用電使配電變壓器接近空載狀態(tài)，空載損耗高4繼電器無(wú)法滿足要求。在10～35kv供電的農(nóng)村電網(wǎng)，往往使用二段或三段式電流保護(hù)來(lái)保護(hù)線路，但當(dāng)輸電線路變長(zhǎng)，形成大量分支以及電網(wǎng)負(fù)荷率低的時(shí)候，線路的故障發(fā)生會(huì)導(dǎo)致繼電器快速可靠地工作第二章農(nóng)網(wǎng)末端電壓過(guò)低的成因目前解決農(nóng)村電網(wǎng)末端電壓過(guò)低的方法

1對(duì)低壓線路進(jìn)行改造，換成截面更大的導(dǎo)線，或著將供電方式改為三相四線制2對(duì)10kV線路進(jìn)行延伸處理、增加配電變壓器的數(shù)量3安裝低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，但這只對(duì)感性負(fù)荷較重時(shí)作用明顯4整配電變壓器的電壓分接頭位置，只在負(fù)荷重時(shí)有較好效果，并且會(huì)在負(fù)荷輕時(shí)，使首端電壓過(guò)高第五章主要結(jié)論與展望事實(shí)上Asamatteroffact以上幾種解決農(nóng)村電網(wǎng)末端電壓過(guò)低的方法雖然都能在一定程度上改善農(nóng)村電網(wǎng)電壓，但是都存在著各種各樣的缺點(diǎn)。而風(fēng)能作為可再生的清潔能源，又能夠在負(fù)荷端供能，不需長(zhǎng)距離輸電，非常適合解決農(nóng)村電網(wǎng)末端電壓過(guò)低的問(wèn)題。第二章農(nóng)網(wǎng)末端電壓過(guò)低的成因風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用研究Chapter3第三章風(fēng)力發(fā)電的種類風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r第三章風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用研究風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r我國(guó)的幾個(gè)風(fēng)能豐富帶主要分布在東南沿海地區(qū)、“三北”地區(qū)和內(nèi)陸局部地區(qū)。其中青海、內(nèi)蒙古、東北三省、甘肅、西藏和新疆等省(自治區(qū))是三北地區(qū)，擁有中國(guó)可開(kāi)發(fā)儲(chǔ)量的80%。約有200MkW的風(fēng)能儲(chǔ)量可供這一風(fēng)能豐富帶開(kāi)發(fā)利用。另一方面，“三北”地域風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)地形平緩和方便的交通運(yùn)輸，被稱為我國(guó)第一大的連片風(fēng)能資源區(qū)，有利于開(kāi)發(fā)大量的風(fēng)電場(chǎng)。第三章風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用研究風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展?fàn)顩r

中國(guó)風(fēng)能協(xié)會(huì)和國(guó)家能源局的調(diào)查顯示，2015年，中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)量再創(chuàng)新高。全國(guó)（除臺(tái)灣地區(qū)外）新增安裝風(fēng)電機(jī)組16740臺(tái)，新增裝機(jī)容量30753MW，同比增長(zhǎng)32.6%；累計(jì)安裝風(fēng)電機(jī)組92981臺(tái)，累計(jì)裝機(jī)容量145362MW，同比增長(zhǎng)26.8%。 2015年，我國(guó)六大區(qū)域的風(fēng)電新增裝機(jī)容量均保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，西北地區(qū)依舊是新增裝機(jī)容量最多的地區(qū)，超過(guò)11GW，占總裝機(jī)容量的38%；其他地區(qū)均在10GW以下，所占比例分別為華北地區(qū)（20%）、西南（14%）、華東（13%）、中南（9%）、東北（6%）。123異步發(fā)電機(jī)雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的種類第三章風(fēng)力發(fā)電的應(yīng)用研究利用風(fēng)電機(jī)組經(jīng)儲(chǔ)能裝置改善農(nóng)網(wǎng)供電質(zhì)量方案Chapter4第四章風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)流程圖風(fēng)電機(jī)組接入農(nóng)網(wǎng)末端后的理論分析第二章研究方法與思路風(fēng)電機(jī)組接入農(nóng)網(wǎng)末端后的理論分析第四章利用風(fēng)電機(jī)組經(jīng)儲(chǔ)能裝置改善農(nóng)網(wǎng)供電質(zhì)量方案風(fēng)電機(jī)組接入后的輸電線路示意圖風(fēng)電機(jī)組接入時(shí)，有在理想情況下，對(duì)風(fēng)電機(jī)組進(jìn)行合理配置可以使得，

，即。在現(xiàn)實(shí)情況下，風(fēng)電機(jī)組也能保證對(duì)輸電線路末端電壓有較好的提升。值得注意的是，需要對(duì)風(fēng)電機(jī)組的并網(wǎng)容量進(jìn)行優(yōu)化配置，以防止在風(fēng)電機(jī)組出力最大，但負(fù)荷使用最低時(shí)并網(wǎng)，導(dǎo)致的輸電線路末端電壓過(guò)高。

風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)流程圖整流儲(chǔ)能升壓逆變風(fēng)電機(jī)組單相電網(wǎng)第二章研究方法與思路第四章利用風(fēng)電機(jī)組經(jīng)儲(chǔ)能裝置改善農(nóng)網(wǎng)供電質(zhì)量方案

在三相橋式全波整流電路中，三個(gè)正二極管的正極引出線分別同三相繞組的首端相連。在某一瞬間，只有與電位最高的一相繞組相連的正二極管導(dǎo)通。同樣，三個(gè)負(fù)二極管的引出線也同三相繞組的首端相連。在同一瞬間，只有與電位最低的一相繞組相聯(lián)的負(fù)二極管導(dǎo)通。這樣反復(fù)循環(huán)、6只二極管輪流導(dǎo)通，在負(fù)載兩端便得到一個(gè)適合我們的較平穩(wěn)的脈動(dòng)的直流電壓。整流

經(jīng)過(guò)AC/DC的整流環(huán)節(jié)以后，直接將電能存儲(chǔ)到儲(chǔ)能裝置的蓄電池組中，可以保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)的任意時(shí)刻的電能都被利用，避免出現(xiàn)了直接利用的浪費(fèi)和電能質(zhì)量低的現(xiàn)象。第二章研究方法與思路第四章利用風(fēng)電機(jī)組經(jīng)儲(chǔ)能裝置改善農(nóng)網(wǎng)供電質(zhì)量方案儲(chǔ)能技術(shù)主要分為儲(chǔ)電與儲(chǔ)熱。目前儲(chǔ)能方式主要分為三類：機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能。儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)電網(wǎng)的好處有三點(diǎn)：一：幫助增加可再生能源的滲透率，促進(jìn)分布式(微電網(wǎng))發(fā)電的發(fā)展；二：提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和實(shí)現(xiàn)充分的調(diào)峰，減少高峰負(fù)荷及對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)投資和電源投資；三：通過(guò)電價(jià)設(shè)計(jì)，促進(jìn)電力市場(chǎng)自由化。電池儲(chǔ)能是分布式電網(wǎng)(微電網(wǎng))發(fā)展的瓶頸。儲(chǔ)能第二章研究方法與思路第四章利用風(fēng)電機(jī)組經(jīng)儲(chǔ)能裝置改善農(nóng)網(wǎng)供電質(zhì)量方案升壓斬波電路能使輸出電壓高于電源電壓的主要兩個(gè)因素是:升壓1.電感L儲(chǔ)存能量之后擁有了讓電壓泵升的能力2.電容C能夠把輸出電壓維持住第二章研究方法與思路第四章利用風(fēng)電機(jī)組經(jīng)儲(chǔ)能裝置改善農(nóng)網(wǎng)供電質(zhì)量方案升壓斬波電路的基本原理是，一開(kāi)始先設(shè)定電路的電感L數(shù)值很大，電容C數(shù)值同樣很大。到了可控開(kāi)關(guān)V成為通路狀態(tài)的時(shí)候，電源E開(kāi)始朝電感L充電，充電的電流差不多恒定為I1，此時(shí)電容C上的電壓給電阻R供電。由于C值很大，幾乎維持輸出電壓U0為恒值，記為U0.假設(shè)V處在通路狀態(tài)的時(shí)間是ton，這個(gè)階段的電感L上存儲(chǔ)的能量是。當(dāng)V處在斷開(kāi)狀態(tài)的時(shí)候E和L一起朝著電容C充電并向電阻R提供能量。假設(shè)V處在斷開(kāi)狀態(tài)的時(shí)間是toff，則在這個(gè)期間電感L釋放的能量是,當(dāng)電路工作與穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)候，一個(gè)周期T中電感L存儲(chǔ)的能量和釋放的能量相等.

逆變S1、S4閉合，S2、S3斷開(kāi)時(shí)，負(fù)載電壓uo為正。S1、S4斷開(kāi)，S2、S3閉合時(shí)，負(fù)載電壓uo為負(fù)第二章研究方法與思路第四章利用風(fēng)電機(jī)組經(jīng)儲(chǔ)能裝置改善農(nóng)網(wǎng)供電質(zhì)量方案接入風(fēng)電機(jī)組時(shí)的農(nóng)網(wǎng)首末端電壓仿真系統(tǒng)仿真分析未接入風(fēng)電機(jī)組時(shí)農(nóng)網(wǎng)首末電壓仿真Chapter5第五章第五章系統(tǒng)仿真分析未接入風(fēng)電機(jī)組時(shí)系統(tǒng)仿真?zhèn)鹘y(tǒng)農(nóng)村電網(wǎng)基本有著固定的形式，即由核心電網(wǎng)的終端變電站，通過(guò)線路配電到農(nóng)村的10kv的變電站。而在這一過(guò)程，線路上的電能損耗很嚴(yán)重，損失大量財(cái)力，更導(dǎo)致末端用電電壓質(zhì)量降低。通過(guò)仿真，可以看出線損嚴(yán)重性。文模擬的是額定電壓為10kV的單相輸電系統(tǒng).其主要參數(shù)如下：線路首端電壓的仿真模塊VS電壓為14.847kV；電壓源等效內(nèi)阻Rs_eq為0.1Ω；相位：0；頻率：50Hz；輸電線路用π型等效線路替代，線路長(zhǎng)度l=10km；用戶端為恒定負(fù)荷1000kvar.其電壓輸出波形如下圖所示第四章第五章系統(tǒng)仿真分析第四章實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析第五章系統(tǒng)仿真分析第四章實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析由于線路首端電壓需提高5%，經(jīng)檢測(cè)其首端電壓為10.44kV，但是末端電壓僅為9.035kV，標(biāo)準(zhǔn)電壓應(yīng)為10kV，電壓偏移率為9.65%.而GB/T12325-2008規(guī)定：10kV及以下的輸電線路供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的，測(cè)量結(jié)果為9.65%，電壓偏移率已經(jīng)超出了電壓偏差的允許范圍，這顯然會(huì)對(duì)農(nóng)村居民的生活用電質(zhì)量造成較大的影響.第五章系統(tǒng)仿真分析接入風(fēng)電機(jī)組后系統(tǒng)仿真本文所采用的方法是先將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力進(jìn)行整流儲(chǔ)能，然后再經(jīng)過(guò)單相逆變后接入末端電網(wǎng)，因此可以將儲(chǔ)能后的風(fēng)機(jī)出力看為恒功率輸出，故可將其等效為直流電源經(jīng)過(guò)單相逆變后接入末端電網(wǎng).其中，風(fēng)機(jī)采用1.5MW機(jī)組，風(fēng)電機(jī)組總裝機(jī)容量為6MW.農(nóng)網(wǎng)末端接入風(fēng)電機(jī)組時(shí)的仿真模型如下圖所示。

風(fēng)電機(jī)組單相逆變并網(wǎng)一般的組成成分包括：?jiǎn)蜗嗄孀兤?、鎖相環(huán)、單項(xiàng)逆變?yōu)V波、電網(wǎng)。原理是通過(guò)比較逆變器并網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓是否同相位,逆變輸出電壓和電網(wǎng)電壓幅值是否相同來(lái)判斷逆變器能否并入電網(wǎng)第五章系統(tǒng)仿真分析第五章系統(tǒng)仿真分析第五章系統(tǒng)仿真分析SUMMARY農(nóng)網(wǎng)的末端電壓有了明顯的提升.經(jīng)過(guò)測(cè)量，風(fēng)電機(jī)組補(bǔ)償后的農(nóng)網(wǎng)末端電壓提高到9.908kV，電壓偏移率下降到了0.92%，已經(jīng)保證了農(nóng)網(wǎng)末端電壓在供電電壓偏差的允許范圍內(nèi).因此，在經(jīng)過(guò)風(fēng)電機(jī)組接入末端后的農(nóng)網(wǎng)，其末端電壓有了明顯的提升。第五章系統(tǒng)仿真分析

結(jié)論與展望Chapter6第六章第六章結(jié)論與展望本文分析了農(nóng)村電網(wǎng)電壓偏移的成因，重點(diǎn)研究了風(fēng)電機(jī)組接入農(nóng)網(wǎng)末端對(duì)農(nóng)網(wǎng)末端電壓的影響，并通過(guò)simulink仿真模塊對(duì)其進(jìn)行仿真分析，對(duì)比了風(fēng)電機(jī)組接入前后農(nóng)網(wǎng)的末端電壓，驗(yàn)證了方案的可行性，得到了較為滿意的結(jié)果。需要指出的是，風(fēng)電機(jī)組接入也將加劇配電網(wǎng)末端電壓波動(dòng)性，需要我們對(duì)風(fēng)電機(jī)組容量及布局進(jìn)行合理的優(yōu)化配置，才能更好的發(fā)揮風(fēng)電機(jī)組的作用，這也成為了未來(lái)大力研