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1、摘 要分布式发电(Distributed generation, DG)目前是国内外电力系统领域一个前沿研究课题，其主要研究集中在分布式发电对电力系统的影响分析。分布式电源的发展对传统的电力系统形成巨大的影响，引起了电力技术的显著进步。为了充分利用分散能源和提高供电可靠性，各种分布式电源将在配网系统中得到越来越广泛的应用，但随之给电网带来一些新的挑战。分布式发电类型主要包括：风力发电、燃料电池、光伏发电以及微型燃气轮机发电等。分布式发电各自有着不同的特点，因此在分析计算中需分别建立其相应的数学模型。另外，不同种类的分布式发电通过不同类型接口接入系统，三种常用的接口类型为：异步发电机、同步发电机
2、以及电力电子设备。因此也需建立这些并网策略的数学模型。本文对上述两个主要问题都作了相应的分析和讨论。DG安装位置的选取、优化容量的确定是其规划阶段的重要课题。研究表明，不同的DG安装位置和容量将会影响到系统短路电流、配网电压分布、电压稳定性等。合理的安装位置可以有效改善配电网的电压分布，减小网损，提高系统负荷率等。反之，如果配置的不合理，将会适得其反。另外，合理的DG安装位置和优化容量必须满足较多的限制条件，故本文考虑将该问题转化为优化问题进行求解，在完成了含分布式电源配电网潮流计算的基础上，对不同的优化算法进行了比较研究。最后对风电场在电力系统调度中的作用进行了研究。关键词：电力系统；潮流计
3、算；分布式发电；优化配置；人工智能算法AbstractDistributed generation (DG) is becoming a new research area all worldwide. Lots of research works mainly focus on DG effects on power systems. The development of DG has a great influence on the traditional power systems and brings electrical technology notable advancement.
4、 In order to utilize disperse energy resources and improve utility system reliability, DGs are applied in power systems more and more widely. But the increasing number of DG brings about many technical problems.Nowadays, DG consists of main four types: wind generation, fuel cell generation, photovol
5、taic generation and micro turbine generation. Since different DGs have different characteristics, it is quite necessary to construct their stable models for stable analysis of power systems. DGs have to be incorporated to system through definite equipments, primary of whom are asynchronous generator
6、, synchronous generator and power electronic facilities. Therefore, two aspects are both taken into consideration in this thesis. Positioning of DGs and deciding of DGs capacities are monumental problems for DG planning. It is known that DGs positions and capacities have great effects on system shor
7、t circuit current, distributed system voltage profile, and system voltage stability. Reasonable planning of DGs could better system voltage profile, reduce system loss and even increase load ratio, while unreasonable planning could worsen system operation conditions. Therefore many constraints shoul
8、d be taken into account when we plan DGs. Therefore, by completion of the distribution network flow calculation with distributed power, different optimization algorithms were compared. Finally, Wind power generation in the role of the power system was studied. Key words：Power systems，Power flow calc
9、ulation，Distributed generation，Optimal allocation，Artificial intelligence algorithms目 录摘 要IAbstractII1 绪论21.1 课题背景与意义21.2 DG的主要种类31.3 DG研究现状51.3.1国外研究现状51.3.2国内发展现状61.4现今存在的问题61.5 本文的主要研究内容与目标72 分布式发电技术简介82.1分布式发电的定义82.2分布式发电的分类92.3分布式发电的基本原理和显著特点102.3.1风力发电技术102.3.2光伏发电技术112.3.3其他分布式发电技术132.4分布式发电应
10、用前景152.5分布式发电对电力系统的影响173分布式发电及其并网接口稳态数学模型183.1分布式发电模型183.1.1风力发电183.1.2光伏发电203.2分布式发电并网接口模型223.2.1异步发电机接口模型223.2.2同步发电机模型接口233.2.3电力电子变换器接口243.3配电网的简介253.3.1配电网概念及分类253.3.2配电网的接线方式264 选取DG安装位置和确定其额定容量的各种算法简介274.1传统算法274.2遗传算法274.2.1遗传算法简介274.2.2遗传算法特点284.2.3遗传算法的流程284.3禁忌算法294.3.1禁忌搜索算法简介294.3.2禁忌搜索
11、算法的基本思想294.3.3禁忌搜索算法的流程304.3.4禁忌搜索算法的特点304.3.5禁忌搜索算法的策略305. 放射状配电网中分布式发电最优位置与定容的各种不同算法335.1分布式发电优化布置基本模型335.2含分布式电源的配电网潮流计算345.2.1潮流计算简介345.2.2含分布式电源的潮流计算355.3.1系统功率损失最小法375.3.2系统分布式发电优化布置分析385.3.2 2/3法则405.4人工智能的优化算法与传统优化算法的比较406风电场的调度问题研究426.1风电场在电力系统调度中的作用426.2风电场在电力系统调度中所存在问题426.3风电场与其他发电设备协调互补应
12、用43总 结44致 谢45参 考 文 献46附录A IEEE33节点系统参数47附录B算法程序491 绪论1.1 课题背景与意义世界范围内经济的蓬勃发展，使得国际、国内电力需求持续增长。然而随着地球上常规能源的逐渐衰竭、环境污染的日益加重以及电力科学技术的不断进步，世界各国纷纷开始关注一种环保、高效和灵活的发电方式这，使得在电力系统研究领域中形成了一个新的研究热点分布式电源(Distributed Generation,DG)/分布式能源(Distributed Resources,DR) 1。 在布鲁塞尔成立的国际热电联产机构预言“DG将成为21世纪电力工业的发展方向。”美国的安德逊咨询公司
13、研究认为：“电力工业在2015年前将发生根本的变化，大型和远离负荷中心的电厂将越来越多地被靠近负荷中心的小型和清洁的发电方式所代替，这些负荷中心将减少对昂贵的远距离输电线路的需求”2。如果说电力市场化是电力行业“上层建筑”的革命，那么DG可以认为是电力行业“物质基础”的革命，两者的共同作用将使未来整个世界的电力行业呈现全新的面貌。集中发电、远距离输电和大电网互联的电力系统是目前电能生产、输送和分配的主要方式，正在为全世界90%以上的电力负荷供电。但它也存在一些弊端，主要有2：(1) 对于偏远地区的负荷不能进行理想的供电；(2) 不能灵活跟踪负荷的变化。如夏季空调负荷的激增会导致电力供应短时不足
14、，而为这种短时的峰荷建造发输电设施是得不偿失的，因为其利用率极低。随着负荷峰谷差的不断增大，电网的负荷率正逐年下降，发输电设施的利用率都有下降的趋势；(3) 大型互联电力系统中，局部事故极易扩散，导致大面积的停电；而电力系统越庞大，事故(如雷击)发生的概率越高。因此可以说，现有的电力系统是既“笨拙”又“脆弱”的。可能，并有机会进入原本被电力系统垄断的发电侧电力市场，参与电力市场竞争。在市场经济体制下，由国家垄断的能源基础设施建设投资的主体局面将会打破。以建设速度快、投资规模小为特点的分布式发电技术为众多投资者提供了投资和获利空间，也增加了能源设施建设的投资渠道。分布式电源凭借其就地发电服务用户
15、、清洁环保等诸多优点，将会拥有越来越大的市场份额。由欧美电力专家首先提出的投资省、发电方式灵活、与环境兼容的DG与大电网联合运行的方式，可提高电力系统运行的灵活性、可控性和经济性3。我国广大地区蕴含丰富的可再生能源(如风能、太阳能等)，具备发展DG技术的客观条件。因此，大力发展该项技术对保证国家能源供应、促进经济快速发展具有重要意义。首先，DG同配电网并网运行，能够充分发挥DG机组的优势，提高能源利用率，减少污染物的排放，降低配电网网损，提高供电可靠性。我国DG的开发利用正处于快速发展的阶段，风能、太阳能、地热能等的利用已经为部分地区的电力供应问题提供了解决方案。同时，DG并网运行对配电网也会产生一些不利的影响，当DG机组并网后，将直接影响输配电网络对一般用户的供电质量。由于在局部多出了一个电源会造成电压被抬高，有可能超出规定的正常范围，而对于使用感应发电机的风电厂等工业用户，由于其运行要吸收无功功率，可能会造成线路无功损耗加大，从而使线路电压下降了解DG对配电网的影响，有利于我们充分发挥其优势，研究不利影响产生的原因及其解决措施，对于DG的进一步发展和应用有很大的意义。1.2 DG的主要种类DG技术很多，按发电能源是否可以再生分为
