本科毕业设计_微电网安全经济运行方案设计.doc

1、er quality.Key words: Microgrid; Grid Model; Security and Economic; optimal Operation 目录1 绪论 11.1 课题内容及意义 .11.2 微电网的研究现状及其发展 .21.2.1 国内外研究现状 21.2.2 微电网的发展趋势 .31.3 微电网的基本结构和关键技术 31.3.1 微电网的基本结构 .31.3.2 微电网的关键技术 51.4 本章小结 72 负荷预测 82.1 电力负荷预测基本理论 .82.2 负荷预测方法 .82.2.1 线性回归法 82.2.2 弹性系数法 .102.2.3 综合用电水平

2、.112.3 本章小节 .133 电力电量平衡 153.1 电力电量平衡介绍 .153.2 预测年的电力电量平衡 .153.3 本章总结 .174 方案设计 184.1 基本数据 .184.2 运行方案设计 .204.2.1 2013 年运行方案设计 204.2.2 2020 年运行方案设计 344.3 方案分析 .374.4 本章总结 .385 总结 39参考文献 40致谢 42附录 43第 1 页 共 43 页1 绪论1.1 课题内容及意义二十世纪以来，随着经济和工业的快速发展，我国现有电力系统在以前的基础上增大很多，各个电网直接的联系也有所加强，故对电网运行的安全性和可靠性要求也更高。在

3、电网中接入分布式电源，不仅能够实现灵活调度，而且环保没有污染，能够有效利用可再生能源，实现可再生能源的充分利用和发展。因此受到电力市场的广泛欢迎，不足之处是如果在电网中接入太多的分布式电源，势必会对电力系统的保护和实时调度造成影响，降低电网运行可靠性 1。微电网在各个国家的定义和侧重点不同，我国把微电网视为建设坚强智能电网的重要组成部分。和传统大电网比较起来，微电网的主要作用是对大电网与分布式电源之间的矛盾进行协调。具有如下特点：（1）促进可再生能源发展。微电网能够同时提供发电、供热以及制冷等多种服务。通过微电网的多种技术，最大限度的发挥可再生能源的梯级利用，在世界能源危机和安全问题日趋明显的

4、今天有着非常重要的作用。（2）使电力系统抵御灾难的能力有所加强。如果能够把在地理位置上距离比较近的重要负荷通过合适的电网结构组成微电网。当电网发生故障时就可以断开与大电网的连接。保证微电网内一级负荷的正常供电，有效提高电网对抗灾难的能力。（3）解决偏远地区的电力应用。边远地区的供电常常受到架线困难、输电距离过长和网损太大等因素限制。如果能够建立微电网，就能有效解决当地居民的用电问题。（4）降低投资和运营成本。风电、水电、光电等一般都接在靠近负荷的位置，使输电距离大大缩减，不需要建设远距离输电设备，在某种程度上减少了线路损耗和配电建设投资运行费用。电网经济性大大提高。本课题设计的目的就是阅读相关

5、文献，了解微网的整体结构、供能组织、能量管理体系等，制定微电网经济运行策略,建立微网系统经济运作优化模型,将第 1 页 共 43 页发第 2 页 共 43 页电机组的电能调度、储能单元的智能管理、电网运行效益优化等问题综合成为统一的优化问题进行综合优化处理。实现各微电源的最佳机组配合方式，验证微网经济运作设计的有效性和可行性。1.2 微电网的研究现状及其发展1.2.1 国内外研究现状(1)国内研究现状我国目前还刚开始对微电网发展的探索研究。研究表明，微电网的特点适合我国现有电力系统的发展方向，在我国有着巨大的发展潜力。一方面，可再生能源发电的充分利用能够有效调整能源结构，加强环境保护，有助于西

6、部开发，对解决农村及边远地区用电等均有显著效果，另一方面，中国可再生能源储量丰富，利用率有很大的提升空间，微电网的出现实现了可靠供电，提高了供电质量 2。(2)国外研究现状未来美国将着重发展微电网的智能化功能，立足于降低发电成本，满足用户多样性的目的 3。与其它国家相比，日本土地资源稀少，故其将重点研究可再生能源的利用，以减少污染，满足负荷多元化需求，综合利用能源为目标 4。欧洲电网未来的研究目标是更先进的控制方案，为日后风电、水电、光伏等大量可再生能源接入电网做好充分准备。 此外，Canada 和 Australia 等国家也做出了相关研究。从各国的研究侧重点来看，未来，微电网的实施将是实现

7、环保、高效、优质供电的重要举措 2。1.2.2 微电网的发展趋势大规模接入可再生能源对电网的运行及电压质量都有一定的影响，微电网能够很好的解决这类问题。有效利用各种能源，实现灵活智能的控制电网。很多国家都有丰富的风能、水能等资源。如果不能合理的利用，将会造成极大的浪费。因此，微电网的应用不仅解决了可再生能源不能有效利用的问题，也为供电不足的地区和国家提供了大量的电能。第 3 页 共 43 页1.3 微电网的基本结构和关键技术1.3.1 微电网的基本结构微电网的基本结构如图 1.1 所示图 1.1 微电网的基本结构如图 1.1 所示，电网内含有多个分布式电源和储能元件，两者相互合作为用户提供电能

8、。图中微电网包括 A、B、C 共 3 条馈线，馈线通过主短路线连接在大电网中，保证微电网能在两种运行模式之间正常的切换。其中馈线 A 和馈线 B 接入的是敏感负荷，由多个分布式电源供电，馈线 C 接入的是非敏感性负荷。当电网不能满足发电和用电的平衡时，可切断馈线 C。当系统线路或设备出现故障或电压大小、频率等出现问题时，可切断主断路器。此时微电网处于孤岛运行，所有负荷的供电都有微网内的电源提供。如果孤岛运行模式下，不能满足所有负荷的供电要求，则切除非敏感负荷。在大电网故障消除后，再次接入主断路器，使微电网继续和主电网并网运行 1。(1)分布式电源的微电源或微源常见的微电源形式中，风能具有储量丰

9、富，可再生，随处可见等优点。如能充分利用，将能有效减缓目前能源短缺的问题 5。近年来，风力发电受到越来越多的关注，相关技术得到了迅猛的发展，为风能的利用提供了广阔的市场第 4 页 共 43 页前景；太阳能分布广泛，利用便捷，可就地发电，整个发电过程中没有任何废水废气产生。燃料电池的作用原理是把化学能转化成电能，效率高时可达50%，发电过程产生的余热也能被用户回收利用，可以减轻当前能源短缺的情况。燃料类型多样化且化学反应排出物无污染。具有轻便、占地小、响应迅速等优点。微型燃气轮机的发电效率可以达到 30%，如果将发电系统和供热联合，能源利用效率将会更高，达 70%左右 6。(2)储能装置对于风力

10、、太阳能发电来说，他们的输出明显具有一定的周期，且出力多少，风大风小不能预测，负荷投切相对随机。势必引起功率波动，进而引发电网功率变动和电压突变等现象。需要应用储能装置进行调节。当微电源发出的功率过多时，可把本系统需求以外的电力存在电池中。在微电网与大电网断开运行时，储能设备能够保证微电网持续正常的向系统提供电能 7。目前，微电网中用于储能的装置很多，下面就最典型的几种装置的性能进行比较，如表 1-1所示。表 1-1 各储能装置的性能比较储能装置 蓄电池 超级电容 超导 飞轮能量密度（Wh/kg）20-100 1-10 106 106 106储能装置 蓄电池 超级电容 超导 飞轮效率 （%）8

11、0-85 95 90 90-95安全性 高 高 低 不高储能装置 蓄电池 超级电容 超导 飞轮维护量 小 很小 大 较大环境影响 污染 无污染 无污染 无污染成本（p.u ）1 8 20 4(3)负荷第 5 页 共 43 页微网负荷分为电负荷和热（冷）负荷。孤网运行时，为了维持功率平衡，稳定微网电压和角度，经常采用切负荷或切电压方案。微网应该能够在控制负荷大小的同时，达到负荷对电压大小，频率稳定等要求，优化组合分布式电源的容量。1.3.2 微电网的关键技术(1)微电网的运行微电网系统有两种运行模式，三种状态。并网运行模式指与大电网连接，互相补偿电量。孤岛运行模式是指当主电网发生故障或微电网内部

12、电能质量不能满足要求时，微电网与主电网断开运行。并网运行时，微电网不是从主网吸收电能就是给主网提供电能 ，如果此时主网发生故障，微电网将会改变运行方式，切换到孤网运行模式。那么微电网内部产生的电能就会和负荷需求不平衡，从而引起系统不稳定。(2)微电网的能量管理微电网能量管理系统主要用来实现对微网的经济调度和优化运行 8。按时间长短可将其分为以下两种。短期功率平衡指根据分布式电源容量、储能装置的储能水平和技术条件，实时跟踪负荷变化，调整分布式电源出力和甩负荷。常见的长期能量管理有如下 3 种：根据经济调度、优化运行策略，指定分布式电源出力。根据分布式电源的类型、一次能源的变化、检修周期、发电费用

13、等预测分布式电源出力。根据负荷预测和电力电量平衡，为系统安排合适的备用容量，对负荷进行管理，投入或切除不重要负荷 9。微电网能量管理能够灵活投切多种分布式电源。实现微电网在孤网和并网两种运行模式间的转换。其构成及工作流程如图 1.2 所示。光伏、风电 出力预测市场清算价格预测储能装置储能水平光伏、风力发 电有效出力指定分布 式电源出力第 6 页 共 43 页图 1.2 微网能量管理系统构成及流程(3)微电网的控制策略常用的微电网控制方法有如下几种：以电力电子为基础。利用下垂特性曲线对微电网进行控制，任何一个微电网都能够通过下垂特性分配到合适的功率。保证微电网在孤网模式下保持内部电力供给平衡。微

14、电网功率管理控制。无功补偿器的加入，使得功率管理系统能很好的满足不同无功功率的需求，且采取了多种控制方法。基于多 Agent 技术的微电网控制 9。(4)微电网接入对配电网的影响微网的应用在解决了很多分布式电源接入电网问题的同时也给配电网带来了很大的影响。首先，微电网的接入会给配电网的保护造成影响。配电网发生故障时，微电网表现出电源特性，其分布式电源输出特性不变，故可看成恒流源进行分析。我国现有的电力系统中，中低压配电网络的结构多数是单电源辐射式网络，一般配置传统的三段式电流保护。微电网的接入，首先改变了配电网的网络结构。对接入配电网电源和微电网之间的线路，其变成了双端电源供电系统，需要在线路

15、两端都装有保护装置并适情况增加方向元件。而配电网系统运行已趋近成熟，不太可能因为微电网的接入运行进行大范围的改造，因此比较好的解决方案就是了解微电网的并网情况，在原有保护装置的基础上，使用新的保护原理来整定 10。此外，微电网的并网运行也会影响配电网的重合闸，如前加速重合闸动作时，可能因为保护断开配电网的电源后仍有微电网向短路点供电，致使短路点电弧未熄灭，最终导致重合闸失败。可在故障发生后立即切除微电源，以保证重合闸成功。综上可以看出，对于配电网的线路保护策略、整定值的调整还有保证重合负荷预测（电、热、冷）生产计划生产计划调整与主配网交换功率管理负 荷需求第 7 页 共 43 页闸的成功，不仅

16、需要了解微电网的运行状态和基本参数，还需要配电网根据运行情况对微电网进行解列等控制。因此，建立一个用于与配电网交流信息和控制信号的中央管理平台十分必要 11。1.4 本章小结利用微电网技术可将多种形式，诸如风能、电能、太阳能等电源组合在一起。整合多种形式的分布式电源，再根据当地配电网的特点，把地区内的分布式电源和网络及用户连接在一个电网内。作为大电网的有益补充，微电网能很好的适应电力市场发展需求。充分满足了用户对电能的要求，保证安全可靠的供电质量。在分析了微电网的特点和结构的基础上，本文设计了由风力发电、水力发电、光伏发电及用户构成的微电网，并连接在大电网中，确保了系统运行的可靠性。水电站可调

17、节性较强。通过合理利用丰水期，枯水期，可以充分利用其水能调节能力，最大程度利用水能。通过建立该微网的潮流计算模型，比较各种运行方案下线路损耗，电压偏差，进行合理的调节设计，使电网在最严重情况下也能正常运行。第 8 页 共 43 页2 负荷预测2.1 电力负荷预测基本理论电力负荷有两方面的含义，一种指各类用电设备，另一种指用电设备消耗的电力或电量的数值。按照电力用户的重要性，可将电力负荷划分为三种，包括一类负荷、二类负荷和三类负荷 12。负荷预测的作用就是根据历年的用电数据，采用一定的预测方法估计规划年的供用电量，和最大负荷。负荷预测的准确性关系到电网设计的安全经济和可靠性。如果预测值偏低，有可

18、能引起系统容量不足，电压偏低，无法给用户正常的供电。如果预测值偏高，某些已安装的设备就不能充分利用，大大浪费资源。本文采用几种经典方法对所给系统的电力电量进行了预测，并分析了各种预测方法的优缺点。将预测结果进行对比选择出最合理的一种方法，以后方案设计中的负荷数据都以该方法的预测值为准。2.2 负荷预测方法2.2.1 线性回归法线性回归法通过分析对比历史数据，确定电力电量与经济、人口或其它影响因素的关系。本文所给研究系统的电力电量数据如表 2-1 所示。表 2-1 2005-2013 年电力负荷原始数据年份 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012人口/万

19、7.212 7.278 7.414 7.49 7.586 7.688 7.704 7.719GDP/亿 14.208 17.624 20.327 23.681 19.082 22.564 27.335 30.045电力/MW30.614 33.083 37.527 43.206 42.095 67.031 90.609 110.97电量/亿kWh1.492 1.721 2.144 2.357 2.397 3.974 5.735 7.119人口/万 7.869 7.963 8.051 8.155 8.237 8.336 8.444 8.845GDP/亿 32.701 34.991 37.789

20、41.191 44.074 48.922 53.815 58.668电力/MW129.21 电量/亿 kWh 8.385 第 9 页 共 43 页由所给数据可以看出，2008-2009 年的电力有所下降，其余年份电力都保持增长状态，由于弹性系数法对数据线性相关性要求比较高，为了更好的反映电力和 GDP 之间的关系，选择 2009-2013 年线性关系比较好的数据分别做电力-GDP 和电量-GDP 模拟曲线，如下图所示。4060801012014018202242628303234GDP (亿)电 力 (MW)y=6.2421x-76.466图 2.1 回归法选择线性模型时的电力-GDP 模拟曲

21、线2345678918202242628303234GDP (亿)电 量 (kWh)y=0.4329x-5.8835图 2.2 回归法选择线性模型时的电量-GDP 模拟曲线以 2014 年为例进行预测，2014 年 GDP(x)=34.991，根据趋势线，预测2014 年全社会电力(y)=6.242134.991-76.366=142.0513MW，全社会电量(y)第 10 页 共 43 页=0.432934.991-5.8835=9.2641 亿 kWh同样的方法预测 2015-2020 年的电力电量，最终结果如表 2-2 和 2-3 所示表 2-2 线性回归法预测 2014-2020 年电

22、力预测结果年份 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020电力/MW 142.051 159.517 180.752 198.748 229.01 259.553 289.846表 2-3 线性回归法预测 2014-2020 年电量预测结果年份 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020电量/亿kWh 9.2641 10.475 11.948 13.196 15.295 17.413 19.5142.2.2 弹性系数法电力弹性系数是反映电力消费年平均增长率和国民经济年平均增长率之间关系的宏观指标 13。Am=Ao(1+ktkgzch)nAm-

23、预期期末的需用电量；Ao-预期期初的需用电量；kt-电力弹性系数.；kgzch-国民生产总值的年平均增长率；n-计算期的年数。2020 年国民生产总值的年平均增长率为 -1=0.10714208.65表 2-4 2005-2014 年弹性系数年份 电量 /亿 kWh 增速/% GDP/亿 增速/% 弹性系数2005 1.492 - 14.208 -2006 1.721 15.35 17.624 24.04 0.642007 2.144 24.58 20.327 15.34 1.62008 2.357 9.93 23.681 16.5 0.62009 2.397 1.70 19.082 -19.

24、42 -0.0882010 3.974 65.79 22.564 18.25 3.62011 5.735 44.31 27.335 21.14 2.12012 7.119 24.13 30.045 9.92 2.432013 8.385 17.78 32.701 8.84 2.012014 34.991 7.00一般情况下，电力工业的发展比经济迅速，反应在电力弹性系数中就是数第 11 页 共 43 页值大于 1，.应该结合地区负荷的结构、类型以及.各类用电比重发展趋势等因素对历史资料加以分析后确定。根据往年的历史资料，发现弹性系数的变化令人捉摸不定，有时增长有时下降，有时为正有时为负，没有任何

25、规律。但可看出从 2011 年开始，电量和 GDP 的增速都不同程度有所降低，且弹性系数稳定在2 左右，因此粗略的取弹性系数为 1.8。2014-2020 年的具体用电量结果如表 2-5所示。表 2-5 弹性系数法表对 2014-2020 年电力电量结果预测结果年份 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 GDP 增产率 10.53% 10.28% 10.16% 9.89% 9.98% 9.98% 9.92%电力/MW 154.104 183.785 219.182 261.396 311.741 371.782 443.387 电量/亿 kWh 10.003 1

26、1.926 14.223 16.962 20.229 24.125 28.7722.2.3 综合用电水平综合用电水平法主要根据地区人口和每人平均年用电量来推算总的用电量。地区 2005 年到 2014 年的人口变化和每年用电量如下表所示。表 2-6 历年人均用电量年份 电量/亿 kWh 人口/万 人均用电量/亿 kWh2005 1.492 7.212 0.2072006 1.721 7.278 0.2362007 2.144 7.414 0.2892008 2.357 7.49 0.3152009 2.397 7.586 0.3162010 3.974 7.688 0.5172011 5.73

27、5 7.704 0.7442012 7.119 7.719 0.9222013 8.385 7.869 1.0662014 7.963 选择多项式模型，做人均用电量模拟曲线如图 2.3 所示。第 12 页 共 43 页20420620820120120140.20.40.60.81.01.2人均用电量 (亿kWh) 年 份图 2.3 人均用电量模拟曲线在已有电力模拟曲线上添加趋势线，得出人均用电量模拟曲线方程为y=0.0163X2-0.0525X+0.2600,利用该数学模型，可预测 2014-2020 年的人均用电量如下表 2-7 所示。表 2-7 预测年人均用电量年份 2014 2015

28、2016 2017 2018 2019 2020 人均电量/亿 kWh 1.365 1.655 1.977 2.332 2.720 3.140 3.593计算历年人均用电力如下表 2-8 所示。表 2-8 历年人均用电力年份 电力 /MW 人口/万 人均用电力 /MW2005 30.614 7.212 4.2452006 33.083 7.278 4.5462007 37.527 7.414 5.0622008 43.206 7.490 5.7682009 42.095 7.586 5.5492010 67.031 7.688 8.7192011 90.609 7.704 11.7612012

29、 110.977 7.719 14.3772013 129.217 7.869 16.4212014 7.963 选择多项式模型，做人均用电力模拟曲线如下图 2.4 所示。第 13 页 共 43 页20420620820120120144681012141618人均电力 (MW) 年 份图 2.4 人均用电量模拟曲线在已有电力模拟曲线上添加趋势线，得出人均用电力模拟曲线方程为y=0.2373X2-0.7972X+4.9659，利用该数模，可预测出 2014-2020 年人均用电力如下表 2-8 所示。表 2-8 预测年人均用电力年份 2014 2015 2016 2017 2018 2019

30、2020人均用电力/MW20.724 24.91 29.571 34.706 40.316 46.400 52.960已知 2014-2020 年人口，根据预测出的各年份人均电力电量可计算出 2014-2020 全社会的电力电量值。表 2-9 综合用电水平法预测 2014-2020 年电力电量结果 年份 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020电量/亿 kWh 10.869 13.324 16.122 19.209 22.674 26.514 31.78电力 /MW 165.025 200.55 241.152 285.873 336.074 391.802 468

31、.432.3 本章小节回归分析法适合于中期负荷预测，通过分析历史数据，研究人口和电力负荷或者经济和电力负荷的关系以及发展规律。该方法的优点是预测速度快，过程简单，外摊性能好，对负荷数据的拟合能力强。能够很好的反映负荷变化趋势与其影响因素之间的关系。缺点是对负荷历史数据有较高要求。回归方程确定困难，结构简单，预测精度较低 14。弹性系数法适合于中长期负荷预测。但是随着科技的进步，节点技术，用第 14 页 共 43 页电管理的发展，电力与经济的发展步伐并不统一，弹性系数难以确定。与其它方法相比，该方法具有计算过程简单容易的优点。不足是需做大量细致的调研工作 13。综合用电水平分析法多用于中小型用户

32、的近、中期负荷预测，该方法的优点是计算方便，方法简单。缺点是预测工作量大，所需统计数据量大。因为所给原始材料有限，在负荷预测过程中只考虑了居民用电，没有考虑工业设备，故预测的可靠性不高。综上所述，对比三种预测方法的优缺点和预测的准确性后，选择采用弹性系数方法.预测的电量结果，故电力电量最终预测值如表 2-11 所示。表 2-11 预测年电力电量年份 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 国民生产总值增长率 10.53% 10.28% 10.16% 9.89% 9.98% 9.98% 9.92%电力/MW 154.104 183.785 219.182 261.3

33、96 311.741 371.782 443.387 电量/亿 kWh 10.003 11.926 14.223 16.962 20.229 24.125 28.772第 15 页 共 43 页3 电力电量平衡3.1 电力电量平衡介绍电力系统的电力电量平衡主要用于研究电力系统中各个电站如何配合运转、供电条件变化以及全系统负荷备用、事故备用等工作情况 15。目的是在满足负荷要求的基础上，合理安排水、火电站的装机容量和发电量。具体计算内容包括电力系统发.电最大负荷、需求容量和装机容量。水电厂在丰水期还可以利用充当备用容量的水电发电，有效降低燃料费用。洪水期，水能充足，为了最大限度的将其用来发电，电

34、厂往往会多增设一些容量，即为重复容量。火电厂的装机容量指整个电力系统的装机容量扣除水电厂和其它能源的容量。 如何确定热电厂装机容量的大小，既要考虑热负荷的多少，又要考虑其分布是否均匀，然后用热化系数技术决定 16。对于凝汽式电厂来说，可将该问题转化为煤耗量和配电运行方案的经济技术问题进行对比。然后绘制容量和费用两条相关曲线，最终确定火电.厂的装机容量。电力系统在实际运行中，有些容量可能因为设备出现缺陷，或者设备和电力系统不配套，或者河流大小发生变化，燃料供应中断、不足等问题，导致不能按照计划发电，这类设备被称为受阻容量。综上所述，电力平衡的盈亏计算可用相同时间内系统的出力和最大用电负荷的和简单

35、表示出来。表达式如下： Nsc-Pmax=P其理想情况是 P=0，发电机出力和用户需求恰好平衡。但在实际情况中，一般为：P0 供电多于需求。此时要调整电力系统运行方式；而如果P 0，则说明供电不能满足用电需求，此时要调整负荷分配 17。3.2 预测年的电力电量平衡电力电量平衡常被制成平衡表格的方式.对供用电平衡进行分析，如下表 3-1所示。第 16 页 共 43 页表 3-1 规划区电力平衡表 单位：电力 kW项目 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020最大负荷 184.925 220.542 263.018 313.675 374.089 446.138 532

36、.064 备用容量(20%) 36.985 44.108 52.604 94 74.818 89.228 106.413系统需要容量 221.91 264.65 315.622 376.41 448.907 535.366 638.477电源装机容量 155 155 175 175 195 195 255已有电源容量 155 155 175 175 195 195 215火电 100 100 100 100 100 100 100水电 15 15 15 15 15 15 15光伏 0 0 0 0 0 0 0风电 0 0 0 0 0 0 0外系统或新建 40 40 60 60 80 80 100

37、新增电源容量 0 0 0 0 0 0 40风电 0 0 0 0 0 0 30光伏 0 0 0 0 0 0 10电力盈(+)亏(-) -66.91 -109.65 -140.622 -201.41 -253.907 -340.366 -383.477注：（1）备用容量取最高负荷的 20%（2）系统需要容量= 最大负荷 +备用容量（3）电源装机容量= 已有电源容量 +新增电源容量（4）电力盈亏= 总电源容量-系统需要容量表 3-2 规划区电量平衡表 单位：电量 kWh 项目 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020需要电量 10.003 11.926 14.223 16

38、.962 20.229 24.125 28.772现有可供电量 6.64 6.64 7.52 7.52 8.4 8.4 9.469水 电 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48 0.48火 电 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4 4.4其他 0 0 0 0 0 0 0区外送入 1.76 1.76 2.64 2.64 3.52 3.52 4.4电量盈(+)亏(-) 0 0 0 0 0 0 0新增电源电量 0 0 0 0 0 0 0189电量盈(+)亏(-) -3.363 -5.286 -6.703 -9.442 -11.829 -15.725 -19.303平衡后

39、火电利用小时 5500 5500 5500 5500 5500 5500 5500注：（1) 备用容量取最高负荷的 20%（2) 风电出力按装机容量的 30参与平衡，光伏电站不参与平衡第 17 页 共 43 页（3) 小水电出力夏季按装机容量的 85%、冬季按其装机容量的 20%参与平衡。（4) 大中型火电厂按 5500h/a 估算电量，光伏电站按 2500h/a 估算电量，风电场按 2100h/a 估算电量，水电厂按 4000h/a 估算电量。3.3 本章总结从电力电量平衡分析表可以看出，从 2014 年开始，负荷持续保持快速增长，说明该地区经济发展十分景气。6 年内增加了 1.88%，20

40、20 年高达 532.024，大大超过现有电网所供容量，导致系统供电量严重不足，需逐年投入水电、风电等电源。表格显示，即使投入水电、风电等电源，该微网装机容量还是不能满足当地负荷需求，故需提高大电网的输入，或者改变网络结构和负荷接入点，优化负荷分配，力求满足系统内所有负荷的基本供电需求，保证电网正常运行。第 18 页 共 43 页4 方案设计4.1 基本数据(1)地理接线图下图 4.1 为该地区电网的地理接线图，图中给出了火电及变压器容量，线路长度，还有不同电源的接入点位置。图 4.1 地理接线图(2)负荷数据该系统的负荷数据如下表 4-1 所示，其中最大运行方式下的负荷数据取正常运行值的 1

41、.2 倍，最小运行方式下的负荷数据取正常运行值的 0.8 倍。表 4-1 负荷数据正常运行 最大运行方式 最小运行方式变压器 有功负荷 无功负荷 有功负荷 无功负荷 有功负荷 无功负荷9 19 6 22.8 7.2 15.2 4.87 17 4 20.4 4.8 13.6 3.210 21 5 25.2 6 16.8 45 19 3 22.8 3.6 15.2 2.48 20 5 24 6 16 46 15 3 18 3.6 12 2.43 18 5 21.6 6 14.4 4(3)交流线参数查手册得线路参数如下：LGJ-240 R=0.131 X=0.401第 19 页 共 43 页LGJ-

42、185 R=0.17 X=0.38经计算，得交流线参数如下表 4-2 所示。表 4-2 微电网交流线参数交流线名称 I 侧节点 J 侧节点 线路长度 线路阻抗1 1 2 1（双回） 0.066+j0.22 3 4 6 1.02+j2.283 3 8 4 0.68+j1.524 8 4 5 0.85+j1.95 4 6 50 8.5+j196 4 11 15 2.55+j5.77 11 12 20 3.4+j7.68 12 19 15 2.55+j5.79 6 20 25 4.25+j9.510 19 20 30 5.1+j11.411 19 17 15 2.55+j5.712 15 19 6

43、1.02+j2.2813 2 14 40（双回） 2.64+j8(4)变压器参数表 4-3 微电网变压器参数变压器编号 I 侧节点名 J 侧节点名 R X Tk1 2 3 2.378 10.045 1.08782 14 15 2.378 10.045 1.08783 4 5 0.153 2.45 1.00684 8 9 0.153 2.45 1.00685 10 11 0.153 2.45 1.00686 6 7 0.153 2.45 1.00687 16 19 0.153 2.45 1.00688 12 13 0.153 2.45 1.00689 17 18 0.153 2.45 1.006

44、810 20 21 0.153 2.45 1.0068风电、小水电等可再生能源的接入成本高且不易控制。而且对大电网而言，风电、水电、光伏相当于一个不可控源 18。如果能够将风水光互补发电、储能装置以及本地用户连接构成微电网，并与大电网互联。则可充分利用可再生能源。在该系统 3 变处投入一台 30MW 的第 20 页 共 43 页风电，7 变处投入一台 15MW 小水电，6 变处投入一台 10MW 光伏发电。根据所给发电设备、变压器、线路参数，利用 PSASP 软件画单线图，见附录。4.2 运行方案设计为了研究微电网运行的安全经济性，考虑丰水期、枯水期、风大风小、光强光弱等不同组合情况设计以下几

45、种运行方案。假定丰水期水电满发，枯水期水电发 30%；大风风电发 80%，小风风电发 30%；光强光伏发 80%，光弱光伏发 30%。根据运行结果进一步对电网结构进行调整，使所有母线电压都在正常范围内，保证用户持续可靠的供电。通过对比网损大小，比较各种运行方案的经济性。4.2.1 2013 年运行方案设计(1)丰水期大风强光正常运行方式表 4-4 结果综述报表厂站总有功发电总无功发电 cosg总有功负荷总无功负荷 cosl总有功损耗总无功损耗全网 1.497 0.517 0.945 1.29 0.31 0.972 0.21 0.087表 4-5 物理母线输出结果母线名称 电压幅值 母线名称 电

46、压幅值1 1.09409 2 1.0924610 1.02544 20 1.0287211 1.07562 21 1.0979312 1.04545 25 1.0736613 1.07583 26 1.0921914 1.04701 28 1.1417115 1.06827 3 1.1115916 1.11724 4 1.0574717 1.07959 5 1.0776318 1.10341 6 1.0718119 1.1379 7 1.13735最大运行方式表 4-6 结果综述报表厂站总有功发电总无功发电 cosg总有功负荷总无功负荷 cosl总有功损耗总无功损耗全 1.812 0.676

47、0.937 1.548 0.372 0.972 0.28 0.138第 21 页 共 43 页网表 4-7 物理母线输出结果母线名称 电压幅值 母线名称 电压幅值1 1.08697 2 1.0853310 0.96804 20 0.9875611 1.0123 21 1.0561912 1.04545 25 1.0480313 1.06561 26 1.1016414 1.01367 28 1.0218815 1.00993 3 1.0954516 1.05211 4 1.0201117 1.04424 5 1.0355518 1.07634 6 0.9985319 1.10815 7 1.0

48、4799最小运行方式表 4-8 结果综述报表厂站总有功发电总无功发电 cosg总有功负荷总无功负荷 cosl总有功损耗总无功损耗全网 1.165 0.541 0.907 1.032 0.248 0.972 0.156 0.069表 4-9 物理母线输出结果母线名称 电压幅值 母线名称 电压幅值1 1.08454 2 1.0832210 1.03382 20 1.0286811 1.08777 21 1.0944512 1.04545 25 1.0993713 1.07499 26 1.0840214 1.04595 28 1.0656715 1.06163 3 1.1049716 1.1144

49、5 4 1.0600817 1.08002 5 1.0853418 1.05988 6 1.0435419 1.05229 7 1.10369(2)丰水期大风弱光正常运行方式第 22 页 共 43 页表 4-10 结果综述报表厂站总有功发电总无功发电 cosg总有功负荷总无功负荷 cosl总有功损耗总无功损耗全网 1.51 0.598 0.93 1.29 0.31 0.972 0.22 0.098表 4-11 物理母线输出结果母线名称 电压幅值 母线名称 电压幅值1 1.0906 2 1.0889610 1.00322 20 1.0034411 1.05174 21 1.0697812 1.04545 25 1.061113 1.06932 26 1.0777314 1.02594 28 1.0908715 1.04373 3 1.1034116 1.0907 4 1.0388917 1.05693 5 1.0578918 1.03348 6 0.9878419 1.0634