1、隶韵大粤硕士学位论文含分布式发电和储能装置的三相潮流算法万方数据TH咂己EEPHA SE PoWER FLOW ALGDRrr】目【M删DISTRmUTEDGENERATIoNS ANDDEVICES 。y2708609A Thesis Submitted toSoutheast UniversityFor the Academic Degree of Master of EngineeringBYPan ZhengningSupervised byGU WeiSchool of Electrical EngineeringSoutheast UniversityMay 2014万方数据东南大
2、学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：螽垂宣日期：三!：笸：生东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许
3、论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：；鑫匡宝导师签名： 期：上吐掣。垆万方数据摘要论文题目：含分布式发电和储能装置的三相潮流算法研究生姓名：搔正主导师姓名：厦益学校：壅直太堂摘要随着全球化石能源的日益匮竭，人们环境保护意识的加强，分布式发电(Distributed GenerationDG)成为了电力系统发展的重要方向。DG主要是由功率为数千瓦!U50MW的小型、清洁的发电系统组成，这些DG在实际的并网时的出力具有不确定性，不像传统的火力发电机的输出功率那么稳定。另外，在现代配电网络中由于电力机车、大型电弧炉等
4、不对称负荷以及非全相的配电线路等因素的存在，导致配电网系统的不对称问题日趋严重。因此，为了分析和研究配电网潮流的不对称性和不确定性，需要研究出计算结果更加精确的配电网三相潮流算法。本文主要阐述了配电网中电力元件和DG的三相数学模型，分析了几种配电网的潮流算法并介绍了几种用于计算不确定性的算法。本文主要的研究内容如下：(1)三相不对称配电网电力元件模型研究。研究了用于计算配电网三相不对称潮流的配电线路、变压器和负荷的三相不对称模型，由于配电网的不对称性，配电线路和负荷的三相参数将变得不再对称。(2)DG和储能装置模型研究。为了分析DG和储能装置对配电网三相不对称潮流的影响，对目前主要的DG和储能
5、装置的出力特性进行研究，有无功恒定型的PQ型节点、电流恒定型的PI型节点以及电压恒定型的PV型节点，再利用各节点类型代入配电网建立含13(3和储能装置的配电网三相不对称潮流算法。(3)配电网三相不对称潮流算法研究。在计算配电网三相不对称潮流时，利用了前推回代算法计算辐射式的不对称配电网，前推回代算法在计算三相不对称的配电网时同样具有良好的收敛性。(4)含不确定性的配电网三相不对称潮流算法研究。在配电网中的DG和储能装置以及负荷具有一定的不确定性，本文引入了一种仿射区间算法，建立了一种基于不确定性的配电网三相不对称潮流算法。通过算例分析，可知在三相不对称的配电网中，通过合理规划接入DG和储能装置
6、能提高配电网低压侧电压水平，降低配电网的不对称性，降低三相电压不平衡度。关键词：分布式发电：不对称性：不确定性；配电网潮流计算；仿射算法万方数据AbstmctTitle：ThreePhase Power Flow Algorithm with Distributed Generations and Energy Storage DevicesName：自卫Z鱼曼旦g匹BgSupervisor：鱼丝鳖iUniversity：Southeast UniversityAbstractWith the growing global fossil energy was exhausted and peo
7、ple strengthen environmental awareness，Distributed Generation(DG)becomes an important direction for the development ofthe power systemDGis defined as small-scale and clean electricity generation sized from kW to mwThe DGsactual output isuncertain，unlike conventional thermal power output power less s
8、tableIn addition，due to the presence ofelectric locomotives，electric arC furnace and other large asymmetric loads and nonfull-phase distributionlines and other factors in modem distribution network,the asymmetry of distribution system power flowbecomes seriousTherefore，in order to analyze and study
9、the asymmetry and uncertainty of distributionsystem power flow,we need to put forward a more precise three-phase power flow method of distributionnetworkThis thesis describes the models of threephase power distribution network and DGs andintroduces several power flow methods ofdistribution networkTh
10、e main contents are as follows：(1)Research of electric elements models in the asymmetric distribution networkThis thesis studied theasymmetric models of distribution line，transformer and load，which Can be used to calculate theasymmetric power flow(2)Research of the models of DGS and energy storing d
11、evicesIn order to analyze the impact of OGs andenergy storage devices to threephase asymmetric power flow,this thesis studied the output characteristicsof DGs and energy storage devicesThere are PQ-type nodes，PI-type nodes and PV-type nodesThroughthese nodes，this thesis established the asymmetric di
12、stribution network power flow algorithm with DGsand energy storage devices(3)Research of power flow algorithm in the asymmetric distribution networkIn the asymmetricdistribution power flow calculation，the forwardbackward sweep algorithm also has good convergence(4)Research of power flow algorithm wi
13、th uncertainty in the asymmetric distribution networkThe DGs，energy storage devices and loads in distribution network have some uncertaintyThis thesis introduced anaft-me interval algorithm，and established an asymmetric distribution network power flow aigorithm basedoil the uncertaintyThrough numeri
14、cal examples，we can see that through rational planning DGs and energystorage devices Can improve lowside voltage levels and reduce the asymmetry in the three-phaseasymmetric distribution networkKey words：DG；Asymmetry；Uncertainty；Distribution Power Flow Algorithm；Affine Algorithm万方数据目录目录摘要IABSTRACTHE
15、|录HI第一章绰论111课题研究的背景及意义112国内外研究现状2121 DG的发展2I22含DG的配电网三相不对称潮流算法3123含DG的配电网三相不确定性潮流算法313本文的主要工作4第二章配电网、DG和储能装置的建模研究521配电网常规电力元件的建模一5211配电线路的三相模型5212变压器的三相模型6213负荷的三相模型。722 DG的建模8221风力发电建模一8222光伏发电建模一9223微型燃气轮机建模10224 PHEV建模1l23储能装置1 l231燃料电池12232铅酸蓄电池储能13233飞轮模型14234超级电容器模型1424本章小结15第三章含DG和储能装置的配电网三相不
16、对称潮流算法1631配电网的确定性潮流算法16311前推回代算法1631，2 ZBUs高斯法17313直接法17314改进牛顿法1832配电网的不确定性潮流算法19321不确定性潮流算法19322仿射算法19323仿射算法的四则运算2033配电网中的节点编号2034 DG和储能装置在前推回代算法中的处理，22341 PQ型节点的处理22342 PI型节点的处理22343 PV型节点的处理2335含DG的辐射式配电网三相不对称仿射潮流算法2436本章小结26III万方数据东南大学硕士学位论文第四章含DG和储能装置的配电网三相不对称潮流分析2741 IEEE33节点配电网系统2742配电网的确定性
17、潮流分析27421接入风力发电的确定性潮流分析30422接入光伏电池发电的确定性潮流分析32423接入微型燃气轮机的确定性潮流分析35424接入多种DG的确定性潮流分析3743配电网的不确定性潮流分析39431几种常用不确定性潮流算法比较39432不确定性大小对潮流结果的影响41433对DG并入配电网进行分析4244本章小结46第五章结论和展望4751结论4752展望47致谢49参考文献50附录IEEE33节点三相系统数据53IEEE33节点系统三相线路数据53IEEE33节点系统各节点的三相负荷数据54作者在攻读硕士学位期间完成的学术论文及参与项目情况56万方数据第一章绪论11课题研究的背景
18、及意义第一章绪论随着煤炭，石油等化石能源的日益消耗和对环境的不断污染，全球的能源供应危机持续增长，有效利用清洁灵活的可再生资源已经成为世界能源发展的一个重要课题【l】。在与能源密切相关的电力系统快速发展中，合理开发利用新能源和可再生资源也是必然趋势。目前主要可以利用的新能源和可再生资源有太阳能、风能、燃料电池、微型燃气轮机和储能装置等等，利用这些能源进行发电的方式均称为分布式发电(DistributedGeneration，DG)【2】。所谓DG是指为满足用户特定的要求、支持现存配电网的经济运行或同时满足这两方面的要求，且在用户现场或靠近用户现场配置功率为数千瓦到50MW的小型、与环境兼容的发
19、电系统【3】。在全球能源危机和环境危机的大背景下，DG因其具有污染少、可靠性高、能源利用效率高、安装地点灵活等多方面优点受到了广泛关注，成为了电力系统发展中新的热点。全球大力发展DG的主要原因在于以下几个方面【4】：(1)DG的经济性。DG通常是接入配电网中，离电力用户端较近，避免了大电量，远距离运输，一定程度上较低了输电网损。(2)DG的环保性。太阳能、风能和天然气等清洁能源是DG的主要发电资源，采用这些能源为动力的DG大大减少了有害气体的排放，改善了化石能源发电对环境造成的污染。(3)DG的安全性和可靠性。DG可以在大电网发生停电事故时，不受大电网影响，继续向配电网中的用户供电，提高配电网
20、系统的安全性和可靠性。(4)DG的调峰作用。在一年负荷的高峰期夏季和冬季，如果采用燃气轮机等冷热电三联供系统，一方面解决了夏季的供冷和冬季的供热问题，另一方面也提供了一部分电力给电网，起到了削峰填谷的作用。(5)电力市场趋势。DG可以由多家单位集资建设发电，适应了电力市场的竞争机制。配电网系统是电力系统中的重要组成部分，作为电力系统中最后一个面向终端用户的环节，它的稳定运行直接关系着电力用户的电能质量和用电可靠性。随着电力系统迅速的发展，在输电网朝着高电压、远距离、大容量输电方向发展的同时，配电网也朝着自动化、智能化的方向发展。为了提高配电系统的自动化管理水平，保障系统的安全经济运行，及时准确
21、的潮流分析计算是基础。然而，在现代配电网络中由于电力机车、大型电弧炉等不对称负荷以及非全相的配电线路等因素的存在，导致配电网络参数不对称问题日趋严重51。因此，有必要提出计算精度更高的三相不对称潮流算法。万方数据查堕奎兰堡主兰垡笙苎另一方面，随着DG在电力系统中的日益发展，DG的不确定性对配电网系统的稳定运行有一定影响6l。例如太阳能发电和风力发电的有功出力受到自然条件的影响比较大，它们的出力随着光照强度和风速的变化而变化。为了准确的分析DG在配电网系统中的不确定性，直接算出系统电压、电流和功率的精确值的确定性潮流运算已经不在适合。这就需要提出三相不对称和不确定的潮流算法。12国内外研究现状1
22、21 I)G的发展欧盟国家的DG主要是太阳能光伏发电、风力发电和热电联产三类。在欧盟，由于生产力发展到一定的程度，发展引起的环境保护问题得到高度重视。因此，欧盟委员会对于能源效率提出了发展规划，提出在2020年前完成一次能源的消费节约20的目标，而且需要减少温室气体20的排放。欧洲相关机构为此进行了调研。在实际的调研中，发现DG的节能有很大潜力。在调研结果中，发现仅热电联产这一项DG就可以每年减少二氧化碳排放l亿吨，完成欧盟l3的节能任务【7】。在丹麦，DG得到了广泛应用，尤其是热电联产发电。在90年代末20世纪初，丹麦的经济发展很快，但是却没有引起能源消耗的增加。令人吃惊的是，在丹麦的经济建
23、设中，丹麦的环境没有遭到污染，相反温室气体的排放却大幅下降。究其原因，主要还是丹麦大力发展DG技术，丹麦80以上地区的供热采用来自热电联产发电提供的能源。在丹麦，DG的发电量超过了全国总发电量的50，在配电网中有大量分散风机并入电网，风力发电的总装机容量超过300万千瓦。英国的人口虽然只有6,000多万，但是在英国的很多公共场所均安装了DG成套设备，例如一些学校、写字楼、医院、饭店以及一些购物中心等等。这些DG设备不仅提高了能源的利用率还保护了环境。在英国，有超过10的家庭选择了安装小型风力发电机来发电，由于政府提供相应的费用补偿，家庭风力发电的成本与电网的价格基本相同。在2005年至2008
24、年问，英国安装了超过一万台的小型风电机组，这些风电机组的主要容量在1550kW间，总装机容量超过2万千瓦。另外，在英国政府的政策下有相关公司通过测绘英国全国的住房屋顶情况，发现有超过50万个屋顶能够安装光伏发电设备。德国的DG的发展也非常迅速。德国的DG总装机容量超过2千万千瓦，占全国发电总量的198。在德国，太阳能光伏发电技术的发展已经非常成熟，具有了一整套的商业模式。在企业申请光伏发电站过程中，政府、电力公司和保险公司等成套的相关部门均会参与进来。2010年德国新建的光伏发电站并网的装机容量为7408万千瓦，这些光伏发电站中80以上的是住宅屋顶光伏发电系统【81。在德国，购买屋顶光伏发电系
25、统已经是一件很平常的事情，很多家庭在购买房屋的同时就会安装屋顶光伏发电系统。其实由于技术的局限性，目前光伏发电系统的设备成本是相对高的，德国光伏发电系统的成功模式主要还得益于政府的激励和补贴，并形成了一定的商业模式。在让人们意识到环境保护的同时，享受到了光伏发电带来的盈利，这样就使得人们都成为了光伏发电的万方数据笙二兰堡垒投资者和受益者。在中国，DG的发展才刚刚起步。为了大力推动DG的发展和应用，促进节能减排和保护环境，国家发改委颁发分布式发电管理暂行办法，鼓励企业和电力用户投资建设并经营分布式发电项目。预计到2020年，热电联产机组装机总容量将达到1亿kW，太阳能光伏发电装机总容量将达到20
26、0万kW，风力发电装机总容量将达到3000万kW，并争取使可再生能源的分布式发电装机总容量占总电力系统装机容量的30。目前，我国的经济正处于高速发展时期，大力发展新能源和可再生能源能够不仅减少了环境污染，也大大提高了能源的利用效率【9】。122含I)G的配电网三相不对称潮流算法由于配电网系统中配电线路的电阻电抗比值过大，快速解耦法和牛顿法不再适用于配电网的潮流计算。配电网系统潮流算法主要可以分为三类：以牛顿一拉夫逊为基础的方法，ZBus高斯法和前推回代法【l 01。Garcia等人111提出了一种以注入电流为基础的牛顿一拉夫逊法来计算不对称三相潮流。Vieira Jr等人【12】在ZBus高斯
27、法的基础上提出了一种三相潮流算法，对每一相的YBus矩阵进行隐式因式分解。但是zBus高斯法完全依赖于已知电压节点的数目，学者们又提出了前推回代算法。前推回代算法由于其强大的收敛性，能够用来很好的计算配电网的潮流。123含I)G的配电网三相不确定性潮流算法当考虑到配电网系统中负荷和DG的不确定性时，那些能够直接算出系统中节点电压，注入电流和功率的确定性潮流算法已经不再适用。为了解决这些问题，蒙特卡洛模拟算法【13州】，模糊集理论算法151和区间算法等不确定性算法被普遍采用【1618】。E1Khattam等人13】提出了一种基于蒙特卡洛的潮流算法，集合了配电网系统新的网络结构的确定性和随机性。D
28、G建设的位置和出力的不确定性构成了研究DG的随机性。Mokryani等人14】在市场经济环境下，通过评估配电系统中风电出力的随机性提出了一种概率方法来计算潮流。考虑到风力发电和过去一年负荷的情况，基于电力市场和蒙特卡洛算法结合优化的潮流算法能最大限度地提高社会福利。蒙特卡洛算法被用于模拟研究中所有出现的可能性，从而确保了结果的有效性。Pajan等人【15】研究了模糊算法应用于电力系统的实际规划和运行。他们利用特征值和特征向量来计算不确定性潮流。但是，使用蒙特卡罗模拟和模糊集理论的时候，不确定参数的概率密度函数必须给予，而这是很难确定在实际应用中。为了解决这个问题，一些研究者提出采用区间运算来进
29、行潮流计算。Pereira等人【16】利用区间算法来处理注入电流的潮流。在这个新的方法，他们利用Krawezyk方法来解决非线性系统的区间运算。由于没有考虑不同变量之间的相关性，利用区间运算时会造成计算结果有些偏大。相比之下，仿射算术能明显减小误差【l 9】和利用仿射算法代替区间算法可以提高不确定变量之间的相关性和计算的可靠性睇m。22J。万方数据东南大学硕士学位论文13本文的主要工作为了有效地研究不确定性DG对三相不对称配电网潮流的影响，本文将研究配电网中常规电力元件以及DG的模型，并利用前推回代算法和仿射区间算法研究含DG的配电网三相潮流。本文的主要工作如下：(1)综述了DG的发展，以及含
30、DG的配电网三相不对称和不确定性潮流计算的研究现状，简要分析了各算法的优缺点；(2)研究了用于计算配电网三相不对称潮流的配电线路、变压器和负荷的三相不对称模型，由于配电网的不对称性，配电线路和负荷的三相参数将变得不再对称；(3)为了分析DG和储能装置对配电网三相不对称潮流的影响，对目前主要的DG和储能装置的出力特性进行研究，有无功恒定型的PQ型节点、电流恒定型的PI型节点以及电压恒定型的PV型节点，再利用各节点类型代入配电网建立含DG和储能装置的配电网三相不对称潮流算法；(4)分析比较了配电网确定性潮流算法和不确定性潮流的优劣，由于利用IEEE33节点系统进行分析，本文将采用在计算辐射状配电网
31、潮流中具有良好的收敛性的前推回代算法；(5)将配电网中DG和储能装置的等效节点模型进行处理，建立含DG和储能装置的配电网三相不对称潮流算法，并利用仿射算法研究三相不对称配电网潮流算法的不确定性；(6)通过IEEE33节点系统对含DG和储能装置的配电网三相不对称算法进行确定性和不确定性分析。4万方数据第二章配电网、DG和储能装置的建模研究第二章配电网、DG和储能装置的建模研究由于在现代配电网中存在的三相不对称电力元件，例如电力机车、大型电弧炉等不对称负荷以及非全相的配电线路等，造成了配电网中的电压和电流三相不对称。同时，配电网中的DG出力的不确定性也对配电网的潮流有一定影响。因此，需要提出计算精
32、度更高的三相不对称潮流算法，也就需要分析电力元件和DG的三相不对称模型。21配电网常规电力元件的建模目前，很多学者已经对配电网系统三相不对称潮流算法有了深入研究。在这些算法中，各电气量有时采用相分量坐标表示，另外一些采用序分量坐标表示。根据处理数据采用的坐标系的不同，可以将三相不对称潮流算法分为相分量法和序分量法【231。在相分量法中，矩阵元素的更新增加占用内存较大【24】，一些学者研究了改进的方法。文献【25】采用了功率平衡来计算潮流，先利用负荷节点的复功率计算负荷所在支路的电流，然后前推至电源点，利用KCL定理求出三相电流。由于文献25】的方法中迭代次数很大，文献【26】采用牛顿一拉夫逊法
33、，以节点注入电流代替功率来计算潮流，该方法节省了计算时间。文献27】将解耦一补偿电流模型运用到了三相不对称的潮流计算中，使得相坐标系下的三相不对称状态估计方程实现解耦。综上所述，采用相分量法能够直观的反应计算过程，易于算法编程，但是在计算大规模的潮流计算时占用内存大。在序分量法中，对于配电网系统中的对称元件，各序分量之间会完全解耦，因此也就不存在互阻抗或互导纳，所以在序分量法中各对称电力元件的参数矩阵是一个对角矩阵。但是对于配电网中的非对称元件，各序分量之间仍然存在耦合关系，这样的电力元件参数矩阵的非对角元素不全是零，在潮流计算中增加了复杂程度和计算量。文献【28利用功率补偿的理论对正、负、零
34、序之间的耦合关系进行解耦，将三序的潮流分开独立计算，三序彼此之间互相不受影响，提高了潮流的计算速度。文献【29】针对其他学者们只对正序网络进行非线性化的问韪，提出了基于节点注入电流的潮流算法，解决了负序、零序网络的非线性化。文献30针对中性点不接地的电力系统中没有零序通路的问题，采用对称分量法以及耦合功率，通过求解正序分量的潮流，再利用耦合功率计算负序分量的潮流。综上所述，采用序分量法在计算时占用的内存少，对于系统中的对称元件进行解耦计算，解耦后的并行计算加快了潮流计算的速度。本文在研究配电网三相潮流的算法时，由于考虑到线路和负荷不对称性，各序之间不能完全解耦。如果采用序分量坐标就增加了处理的
35、难度。显而易见的是相分量法的原理和形式较为直观，在处理三相不对称的计算中比较容易。所以本文采用了相分量坐标来表示各电气量。211配电线路的三相模型在配电网中，配电线路没有输电线路长，线路中的各分支很多，电压等级相对较低。5万方数据奎童奎堂堡主兰垡堡苎在配电网中，电阻与电抗的比值RXL匕输电线路中大的多，因此在配电网的潮流计算中不能忽略线路电阻的影响。由于配电线路相对较短，在一般情况下忽略了配电线路的并联对地导纳。在配电网潮流计算中，配电线路的数学模型如图21所示。输电线路的阻抗表达式如式21所示，配电线路的三相阻抗矩阵是一个对称矩阵12J。 乙6 一 圪-一j 瓦 卜1 zk zkb zc、乙
36、=l乙。乙。乙k| (2-1)kk：z渤zk 1式中：z。，Zbb，z。分别是配电线路彳相，B相，C相的自阻抗；Zab，乙。，zc分212变压器的三相模型在三相潮流计算中，变压器作为配电系统中的重要元件之一也需要分析它的三相模型。在变压器的实际运行中，变压器的连接组别不同会引起各序分量的移相角度不同。假设受变压器绕组连接方式影响的移相角为日。为了保证电力变压器的使用的安全和方便，国标中规定常用的联接组号为砂D和Ydll两种。在砂D联接组号中，移相角8为0。，在Ydll联接组号中，移相角口为30。双绕组变压器的数学模型如图22所裂311。妇户：1r7。i、H 一、。、j、义一，玎 三图2-2双绕
37、组变压器的等效模型通过对称分量法将相分量和序分量相互转换，可以计算出在相分量法下电力变压器H与n的电压、电流相互关系。其中电力变压器的联接组号决定零序分量的存在与否。 ，f P一声+P户+z ael8+口2P妒+旯口2P18+ae户+z1Lk I=去l口29一户+oe卢+兄 P一户+8p+五 oe一声+口2Pp+旯lf LB l(22)lkj弛lae-je+a2eje+五口2P卅+伽je+五Pie+e-e+五Jl厶cj6万方数据 苎三童望皇旦：里鱼塑笪墼墨墨塑堡壁堑窒I吃l f ep+P19+旯 口+口29。9+旯 a2ep+扩归+旯1倒Vc J2 13va2eJa搿+aPe卅_Je+yeJe
38、+懈e-S叶e+2旯aej8+仃a2e-je+旯五蚓陪3，式中：口=eJl20。；k是电力变压器的变比；日是电力变压器的移相角度；A的取值与变压器的接线方式以及中性点的接地方式等有关，如果网络中有零序通路则A取1，否则A取0。213负荷的三相模型星形接线，也可能是三角形接线。通常情况下，将负荷模型按照星形和三角形两种接线方式等效成恒功率、恒电流和恒阻抗三大类51。本文将通过节点注入电流表示各节点负坩鼢 口4，喇纠 ，料嘲 协6，=主三=fl茎三；囊三荔萋；1 c27，： (2-8)L_。j7万方数据东南大学硕士学位论文22 DG的建模(2-9)DG主要分布在配电网系统中，其容量大多在几十kW与
39、几十MW之间。按照发电能源是否是可再生能源将其分为2类：一类是利用可再生能源发电的DG，主要包括太阳能光伏发电、风力发电、地热能发电、海洋能发电等等：另一类是利用不可再生能源发电的DG，主要包括内燃机发电、热电联产发电、燃动机发电、微型燃气轮机发电、燃料电池发电等等32。下面将对各种发电形式在配电网潮流计算中的数学模型进行分析。221风力发电建模在地球表面存在的空气，由于受到地球运动，地表地形环境和地表温度等因素的影响运动而产生风。风的运动产生的动能称为风能，风能是一种可再生能源，存在着大量的能量【331。风力发电机按照运行时转速是否恒定，分为定速恒频风力发电机和变速运行的风力发电机2类。按照
40、风力发电机的结构不同，将风力发电机分为同步风力发电机，异步风力发电机和双馈式风力发电机3类【34。由于异步风力发电机的结构相对简单，造价比较便宜，而且它发出的工频交流电可以直接并入电网，因此我国的大部分风力发电厂使用异步风力发电机【35】。异步发电机r型等值电路【36】如图23所示。图2-3异步发电机简化模型图中，以为定子漏抗，岛为转子漏抗，是异步机的激磁电抗，尺。是定子电阻，R2是转子电阻，s为转差率。当风力发电机的机械功率与风电场的有功功率相等时，则风电场需要从电网吸收的无功功率为： Q=一堡+-U2+可U4矿-4p2(xl+x2)2Xrn-2L五+镌J式中，U为风电场并网的节点电压幅值，
41、P为风电场的有功功率。通过式210可以求出风电场需要从电网吸收的无功功率Q，这样在配电网的潮流计算中就可以将风力发门叫叫刈瓦，、J、，、，圪吃一一一吃“。L=1jkkkL=，足V1一五一一、5砖一万方数据兰三主望皇塑：里鱼塑堡堂茎墨竺壅堡竺窒电场作为PQ型节点处理。由于风电场在运行时需要从电网吸收无功功率，为了减少损耗，通常就地安装并联电容器组进行无功补偿。安装的并联电容器组具有自动分组投切功能，可以保证风电场的功率因素的波动能保持在合理的范围内。当风电场的功率因素由cos妒】变动Ncos妒2时，并联电容器输出的无功补偿容量为： Q=昂(鼯一鼯(2-11)式中cos q01为发电机的初始功率因
42、素，COS妒2为并联电容器组后的发电机功率因素。在知道并联电容器在额定电压下的单位容量时，并联电容器的实际投入组数为：【刀J_Qg (212)式中，玎】表示对分数取整数运算，Q为并联电容器的单位容量。这样，风电场从电网吸收的实际无功功率为：ao=,Qcu2峨+Q (2-13)因此，在配电网的潮流计算中，可以通过风电场并网的节点电压幅值、并联电容器组提供的无功功率，求出风电场实际从电网吸收的无功功率，也就可以在潮流计算中把风力发电机组作为PQ型节点进行处理。222光伏发电建模太阳能光伏发电是利用太阳光在半导体界面上产生的光电效应，直接将太阳光能转化为电能的一种技术。进行光电转化的主要元件是太阳能电池，通过将太阳能电池进行串、并联后组装成太阳电池板，再与功率控制器等设备配套形成太阳能光伏发电装置。太阳能光伏发电装置的输出功率因为日照强度、环境温度、气象条件等因素的影响，具有非线性的特性，这就需要研究太阳能光伏发电系统的功率输出特性，以及对太阳能光伏发电系统进行合理的控制371。太阳能光伏发电系统分为离网型太阳能光伏发电系统和并网型太阳能光伏发电系统。由于并网型太阳能发电系统不需要进过蓄电池，直接通过逆变器并入电网，也是光伏发电的趋势。为了提高太阳能光伏发电系统的功率因数，通过逆
