分布式发电系统建模及稳定性仿真(2)

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独创性声明

本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨盗盘堂或其他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。

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天津大学博士学位论文第一章绪论

第一章绪论

１．１课题研究目的和意义

采用分布式发电供能技术，有助于充分利用各地丰富的清洁和可再生能源，向用户提供“绿色电力’’，是实现我国“节能减排”目标的重要举措。我国颁布的＜可再生能源法》、＜可再生能源中长期发展规划》中都已明确将分布式发电供能技术列入重点发展与支持领域，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（２００６－－２０２０年）》Ｉｌ】中明确提出要大力开展“可再生能源低成本规模化开发利用”以及“间歇式电源并网及输配技术”，开展分布式发电供能技术方面的研究工作符合国家重大需求。

分布式能源发电系统又简称为分布式发电系统，它一般指发电功率在几ＫＷ至５０ＭＷ的小型模块化、分散式、布置在用户附近为用户供电的发电系统。近年来，应用较多的分布式发电技术主要有微型燃气轮机、燃料电池、光伏发电、风力发电、生物质能发电等【２】。分布式能源发电系统通过将各种不同的能源形式转换为电能加以利用，是分布式能源最有效的利用方式之一。分布式发电系统不仅向用户提供所需的电能，同时还向用户提供热能，满足用户供热和制冷的需要，具有能源利用效率高、供能可靠性高、污染物排放少、经济性好等优点。在满足用户供热和制冷需求的前提下，电能作为统一的能源形式将各种分布式能源加以融合。

在大电网崩溃和意外灾害（例如地震、暴风雪、人为破坏、战争）出现时，分布式发电系统可以采用微网形式独立运行，以保证重要用户供电不间断，并为大电网崩溃后的快速恢复提供电源支持。微网是指由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与大电网并网运行，也可以孤立运行。

分布式发电技术的蓬勃发展特别是各种新能源发电技术的广泛应用使得现代电力系统进入了一个崭新的时代。与传统的集中式发电不同，分布式发电系统在运行时不仅要考虑电负荷的需求，有时还要受冷、热负荷的约束，并且一些分布式电源的出力往往还要受外部条件的限制；由于分布式电源自身具有的惯性较小，在系统内部和外部电网发生的各种故障或操作都会使系统的运行状态发生剧

天津大学博士学位论文第一章绪论烈的变化，这些扰动还可能会导致系统运行方式的改变；另外，在分布式发电系统的各个层面还配置了大量的不同功能、不同特性的控制与保护装置，它们或者调整分布式电源的有功出力达到最大，或者调整分布式电源并网的电压、频率与无功功率，或者在故障期间对分布式电源进行隔离从而起到保护作用；为了最大限度地提高能源利用效率，通常将具有不同特性相互补充的两种或多种分布式电源以微网的形式组合起来并列运行。因此，整个系统的运行点会随着冷热电负荷需求的增减、电源出力的变化、运行方式的改变、系统中各种故障的发生以及控制与保护装置的调节作用而不断地发生变化，其动态过程相对于传统电力系统而言也更为复杂，在这些情况下仅仅依靠稳态分析的方法是不够的。

采用仿真技术研究系统的稳态和动态行为是电力系统研究中最常用的方法，也将是分布式发电供能系统以及微网系统相关领域的重要研究手段。鉴于微网的复杂性，无论是研究其与大电网相互作用的机理，还是研究在各种扰动下的复杂动态行为；无论是研究其保护与控制问题，还是研究其规划设计问题，都需要强有力的仿真工具作为基础，同时需要构建兼容微网分析仿真实验平台。作为分布式发电系统研究的主要手段，数字仿真技术对于提高分布式发电系统的运行经济性和可靠性，解决分布式发电系统并网运行以及能源的综合高效利用所涉及的理论和技术问题，提供了必要的工具，对促进分布式发电系统示范工程建设以及分布式发电技术的推广应用具有重要的理论意义和实用价值。

１．２分布式发电系统稳定性建模特征

在分布式发电供能系统中，既有同步发电机等具有较大时间常数的旋转设备，也有响应快速的电力电子装置。在系统发生扰动时，既有在微秒级快速变化的电磁暂态过程，也有毫秒级变化的机电暂态过程和以秒级变化的慢动态过程。综合考虑它们之间的相互影响，实现动态全过程的数字仿真是一项极具挑战性的研究课题１３Ｊ。图１．２给出了各种分布式电源的动态行为的时间尺度。

需要指出的是，传统的配电系统不存在同步稳定性问题（但是有电压稳定性问题），少量的小容量ＤＧ对电网的影响也可以忽略，但是大量的分布式电源接入到输配电网络中并网运行时会对电力系统的动态特性产生显著影响１４儿川，因此，需详细研究高渗透率水平下，各种ＤＧ技术、网络结构和运行方式对系统功角稳定性、电压稳定性及频率稳定性的影响【６１１７ …… 此处隐藏：2661字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……