光伏并网发电系统对电网运行的影响及其应对策略研究 (2).doc
《光伏并网发电系统对电网运行的影响及其应对策略研究 (2).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光伏并网发电系统对电网运行的影响及其应对策略研究 (2).doc(65页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、学校代码: 10286分类号: 密 级: UDC: 学 号: 光伏并网发电系统对电网运行的影响及其应对策略研究 研究生姓名: 导师姓名: 申请学位类别 学位授予单位 东 南 大 学 一级学科名称 论文答辩日期 20 年 月 日 二级学科名称 学位授予日期 20 年 月 日 答辩委员会主席 评 阅 人 20 年 月 日硕士学位论文光伏并网发电系统对电网运行的影响及其应对策略研究专业名称: 研究生姓名: 导师姓名: STUDY ON THE IMPACT OF PHOTOVOLTAIC GRID-CONNECTED POWER GENERATION SYSTEM ON POWER GRID OPE
2、RATION AND ITS COUNTERMEASURESA Dissertation(Thesis)Submitted toSoutheast UniversityFor the Academic Degree of Doctor (or Master) ofEngineering(or Science etc)BYName of Graduate (such as HAN Bao-cheng)Supervised byName of Supervisor and Title (such as Prof. FENG Chang-gen)andName of Second Superviso
3、r and TitleName of Department (or School)Southeast UniversityDate of Submit (such as April 2002)东南大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: 日期: 东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技
4、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,允许论文被查阅和借阅,可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名: 导师签名: 日期: 摘要摘要能源和环境危机已经成为影响人类持续发展的重要问题,寻找新的清洁能源是解决这一问题的根本方法。光伏发电以其无污染,可再生的特性越来越受关注,光伏发电产业迅速发展。但是光伏发电本身的随机波动性,会对电网的安全稳定运行造成威胁
5、。为了使光伏能更好地服务于人类,服务于电网,本文对光伏发电接入后对电网运行的影响开展研究,并探讨改善影响的措施。而随着我国光伏技术的发展光伏电站建设已经进入MW级时代,在国家政策层面的支持和推动下,我国的光伏电站总量将进入快速增长期,2015年并网容量已达到100 MW以上。对小容量的光伏电站来说,在传统的配电网运行控制中,基本上被当作一个小的随机负荷可以被系统强制切除,这样可以简化配电网运行方式。但是,大容量兆瓦级光伏电站的并网,会对配电网的电网潮流、线路损耗、电压分布、配网继电保护配置等方面带来较大的冲击,已经不能简单地作为小电源或负荷来处理,亟待研究MW级光伏电站的出力特性,以及给传统配
6、电网带来的影响。本文做了以下工作:(1)在光伏阵列、最大功率跟踪方法的基础上,建立了光伏系统的数学模型,在PSASP电力仿真系统中建立光伏发电系统仿真模型,通过仿真结果验证了模型的正确性;(2)研究了光伏发电并网对配电网潮流、电压分布以产生的影响,不同容量、不同接入位置对电压的影响区别很大;(3)研究了光伏电源并网对继电保护动作特性的影响,总结了现有保护的优缺点并提出了解决方案(4)通过算例实际数据验证了以上结论。关键词:光伏并网;并网仿真;工程模型;配电网IAbstractAbstractEnergy and environmental crisis has become an import
7、ant issue affecting the sustainable development of mankind. Photovoltaic power generation has attracted more and more attention due to its pollution-free and renewable characteristics, and the photovoltaic power generation industry has developed rapidly. However, the random fluctuation of photovolta
8、ic power generation itself will pose a threat to the safe and stable operation of power grid. In order to better serve human beings and power grid, this paper studies the influence of photovoltaic power generation on power grid operation and discusses the measures to improve the influence.With the d
9、evelopment of photovoltaic technology in China, photovoltaic power station construction has entered the MW era. With the support and promotion of national policies, the total number of photovoltaic power stations in China will enter a period of rapid growth. In 2015, the grid-connected capacity has
10、reached over 100 MW. For photovoltaic power stations with small capacity, in the traditional operation control of the distribution network, it is basically regarded as a small random load that can be forcibly removed by the system, so as to simplify the operation mode of the distribution network. Ho
11、wever, the large capacity of megawatt grid photovoltaic power station, the power grid tide, line loss and voltage distribution, distribution network relay protection configuration larger impact, can no longer be simply treated as small power source or load, under-researched MW level output character
12、istics of photovoltaic power station, and the influence to the traditional distribution network. This paper does the following work:(1) on the basis of photovoltaic array and maximum power tracking method, the mathematical model of photovoltaic system is established. The simulation model of photovol
13、taic power generation system is established in PSASP power simulation system. The correctness of the model is verified by simulation results.(2) the influence of photovoltaic power generation grid-connection on power flow and voltage distribution of distribution network is studied. The influence of
14、different capacities and access locations on voltage varies greatly.(3) the influence of photovoltaic power grid connection on relay protection action characteristics was studied, the advantages and disadvantages of existing protection were summarized, and solutions were proposed(4) the above conclu
15、sions are verified by actual data of calculation examples.Keywords: Photovoltaic grid;Grid-connected simulation; Engineering model;Power distribution networkIII目录目 录摘要1Abstract2第1章 绪论61.1选题背景及其意义61.2国内外研究现状及发展动态研究71.2.1 国内外研究现状71.2.2 光伏并网技术研究现状91.3课题研究内容12第2章 基于 PSASP 软件的并网光伏电站的仿真模型142.1光伏电池的发电原理142
16、.2 光伏电池工作特性142.3 光伏发电系统的结构162.4 光伏电池数学模型182.5 MPPT算法202.5.1恒定电压控制法202.5.2 电导增量法212.5.3 扰动观察法232.6逆变器模型242.7单级型光伏发电系统基于PSASP的暂态建模252.8仿真结果对比262.8.1 光照变化的扰动特性262.8.2电网故障扰动动态特性272.9 本章小结27第3章 并网光伏发电系统对电压分布的影响283.1光伏发电系统配电网三相潮流计算283.2我国的配电网络结构313.3 配电网稳态潮流和电压分布分析323.3.1 光伏电源在不同位置并网对电压分布的影响323.3.2 不同的接入容
17、量对配网电压分布的影响343.4 分布式电源接入对电能损耗的影响343.5 本章小结37第4章 并网光伏发电系统对配电网继电保护的影响384.1光伏电源的孤岛效应384.2 配网并入光伏电源对线路保护特性的影响404.2.1 对线路保护动作正确性的影响404.2.2 对线路保护保护范围的影响404.2.3 对线路保护保护选择性的影响414.2.4 对断路器及线路重合闸的影响414.3光伏电站投产后对地区电网继电保护的影响分析414.3.1 光伏电站投产后对线路重合闸的影响414.3.2 光伏电站投产后对 66kV 线路备自投的影响414.3.3 光伏电站投产后的防孤岛保护424.4 本章小结4
18、2第5章 光伏电站并网算例分析435.1光伏电源的接入标准435.2 实际算例分析435.2.1电量分析预测435.2.2 并网仿真455.3 本章小结47第6章 结论与展望48参考文献49致谢55V第1章 绪论第1章 绪论1.1选题背景及其意义随着中国经济持续增长,各个地区对电能的需求量可谓不可同日而语。由于东部、西部经济发展、能源分布的不平衡,“西电东送”解决了这一矛盾。由于传统火电发电用煤来产生能源动力,对于环境、能源、大气等方方面面对人类产生了影响。比如煤炭资源的不可再生性、北方严重的“雾霾”天气等等。于是,人们试图寻找其他的能源转换成电能。西部具有其独特的优势:昼夜温差大、光照时间长
19、、太阳辐射强、人口稀疏等优势,为大力发展光伏发电奠定了基础。2015年,国家能源局相关机构印发了关于征求太阳能利用“十三五”发展规划意见的函。有序开展光伏电站建设:重点在资源条件好的西部地区,具备大规模接入和本地消纳能力的地区,结合外送逋道规划,有序建设光伏电站基地,确保光伏电力消纳。在中东部地区,结合土地综合利用,采煤沉陷区治理等,适度建设光伏电站项目。到2020年、光伏电站累计规模达到800万千瓦。2016年,国家能源局下达关于2016年光伏发电建设实施方案的通知。2017年,国家发展改革委发出关于完善陆上风电光伏发电上网标杆电价政策的通知,适当降低新建陆上风电和光伏发电上网标杆电价。光伏
20、电站的特性是白天发电,夜间不发电。一般光伏电站的发电量曲线是比较固定的,在太阳升起前处于停机状态,太阳升起后照度达到一定值时开始并网发电,中午照度达到最大值时发电量最大,到傍晚太阳落山后再次停机,在晴天的情况下每天都可维持这样的发电规律。这种发电特性就使得光伏电站所发电量适用于白天负荷较大的工业和商业,而不适用于民用负荷,除非再配置储能装置。光伏电站并网运行对电网可能系统潮流、无功电压、短路特性、暂态稳定性等造成的影响,造成电压偏差、电压波动及电网谐波等影响1。尽管光伏发电会带来种种问题,它的可再生性值得大力推崇,渐渐减少传统方式发电的比例。为我国未来电能的发展带来一片新光景。从光伏发电系统的
21、运行方式角度,我们主要将太阳能光伏发电分为独立运行 和并网运行两种方式。目前,全世界在光能发电系统研究的方向是并网光伏发电。它是人类使用电力技术大规模利用转换太阳能的步伐中极为重要的一步。对光伏 电源来说并网运行的发电模式有很多优点,第一,光伏电站因并入系统,对负载来说,解决了供应电能质量和发电稳定性能的问题;第二,运用控制技术手段让 光能电池一直在最大功率值上工作,让电力网络能够容纳光能系统发出的全部电力,提升了光能发电的工作效率;并且,我们削减掉蓄电的冗余步骤,减少了电 能的存储环节和运放电池造成的能量的损失,缩减了运维资金的投入,在一定程 度上避免了在此过程中造成的环境污染的问题。从最近
22、几年看,由于光伏电池成 本的大幅减低以及新能源产业技术及供应链的飞速发展,并网运行的发电系统会 被人们所运用的越来越多。然而,和传统的电力系统不同的是,太阳能发电利用 的是光伏逆变器装置将光伏电池的直流电转换成交流电,再经过变压器升压到电 力网络上,在整个过程中并没有旋转设备,而其在一定的程度上极易被周围的环 境所干扰。并且,光能发电系统在整个电力网络中的所占比重越来越大,会给电力网络的安全性和稳定性带来不小的影响。所以,我们通过在大型电力分析系统 软件中,进行一些符合实际的定量的仿真分析,研究光伏电源对系统的影响是非 常必要的。近些年,我国缺乏对光伏发电网络稳定性能方面的研究,在大规模的电力
23、网 络系统的仿真软件中很难找到光能发电暂态仿真功能模块,通过翻阅文献发现,文献3对如何获取导入电力网络最大容量输出容量的同时又保证电网的安全稳 定性进行了仿真分析;文献4主要从光能发电的输出功率的随机性角度获得光 伏的安装容量的峰峰值,这仅仅单纯的把光能发电站当作负载来看,并没有从整 体反应出光能发电系统电池和本身系统之间的影响作用。并且,光伏发电站导入 的节点绝大多数情况都是电力网络的终端,系统的稳定性能不强,我们不能忽略 光能发电系统的和电力系统末端间的相互影响。因此,本论文首先在单级型光伏 发电系统的基础上,充分的借助电力网络系统综合程序做必要的仿真研究计算, PSASP(电力网络系统分
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 光伏并网发电系统对电网运行的影响及其应对策略研究 2 并网发电 系统 电网 运行 影响 及其 应对 策略 研究
限制150内