基于无功成本分析的主动配电网全天无功优化
发布时间：2021-07-06 05:37
随着资源短缺和环境污染问题的加剧,环境友好型的分布式电源越来越多地被投入到配电网的运行之中,针对其带来的各种优势与弊端,人们建立起了“主动配电网”的概念,而主动配电网中,由于各种分布式电源无功出力的特性互不相同,无法运用传统发电机的模型一概而论,故针对主动配电网的无功优化需要慎重对待。另一方面,在电力市场改革不断深化的背景下,成本控制的思想逐步深入人心,无功也不能再单纯地作为有功的附属品,片面地忽略其成本的存在。因此,在配电网的无功优化过程中,仅以有功网损作为电网运行经济性指标的判据,已不能准确衡量系统无功优化的成本。准确的经济性指标应是能够同时包含有功网损和无功出力成本的目标函数。本文在总结了主动配电网中和电力市场背景下的无功优化研究现状后,根据主动配电网中各种分布式电源和无功补偿装置的出力特性,分析建立了各自的无功成本模型。之后介绍了可用于无功优化中的和声搜索和模型退火两种智能算法。针对和声搜素算法优点众多,又有着容易陷入局部寻优的缺点,用模拟退火算法对其进行改进,构建出寻优能力优异的改进和声退火算法,并从标准测试函数和无功优化算例两方面进行了验证。最后,在计及无功成本的基础上,运...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１分布式光伏电站结构简图??
?第２章?ＡＮＤ中各元件无功成本分析???（ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ?ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，?ＤＦＩＧ）己逐渐成为风力发电的主流［４１］，其结构??简图如图２．２所示，网侧变换器可调节反馈环节的直流电压，转子侧变换器控制??励磁而实现对ＤＦＩＧ转速的控制，另再通过桨距角控制器实现对风机转速的控??制。从而实现双馈风机的变速恒频输出以及有无功的解耦，使ＤＨＧ能够根据系??统的调度指令在其容量的范围内向配网输出或吸收无功［４２］。不存在因多发无功??而引起的，有功出力减少，造成机会成本。故对风电无功成本进行分析时，亦集??中在其运行（损耗）成本上。??ｎ?变速箱?／＾＼?????????：｜?配网??｜?】｜?［?Ｐｐｗ．?Ｑｉ＊ｗ??桨距角控制器??ｐ?机侧变流器?网侧变￥器??Ｑｒ?－Ｘ＾?￣／＾?－??Ｂ?（Ｈ??控制器?控制器??图２．２双馈风机并网结构简图??ＤＦＩＧ无功出力的损耗（运行）成本主要来源于，由于增发无功而引起的，??机械结构及电力电子器件中，额外产生的有功损耗。??其中，电力电子器件主要指机侧和网侧变流器，由于当前网侧变流器多工作??于单位功率因数（恒功率因数控制模式，功率因数为１）下，故可不计网侧变流??器的损耗。机侧变流器所产生的额外功率损耗与光伏逆变器的额外有功损耗类??似，其有功功率损耗公式为［４３］：??＾Ｌ．ｃｏｎ?＝?ｈ．ＰＷ?＋?ｈ＼ＰＩＶ?＼＾ＰＷ?｜?＋?＾ｐ，ＰＷ?｜?（２．４）??Ｓｐｗ?＝３ＵｐｔｖＩｐｗ?（２．５）??式中：４？，，为机侧变流器的有功损耗；Ｚ。＃，、／、．，ｗ、Ｖｉ为机侧变流器的损耗系??
?第２章ＡＮＤ中各元件无功成本分析???典型的微型燃气轮机并网发电系统的结构如图２．３所示，其主要由微型燃??气轮机、永磁同步发电机、整流器、逆变器等元件组成。其中的核心元件一一微??型燃气轮机，包含压缩器、能量回收器、燃烧室以及一个带负荷的动力透平机，??其工作原理为：从离心式压气机出来的高压空气先在回热器内由涡轮排气预热，??然后进入燃烧室与燃料混合、燃烧，高温燃气送入向心式涡轮做功，直接带动高??速发电机（转速在６００００？１２００００ｒ／ｍｉｎ之间）发电，发出的高频交流电流再经??过整流器和逆变器，转化为５０Ｈｚ工频交流电，经滤波处理后供给ＡＤＮ［４５］。??ｚ＼?ｌｃ?—配网??麵，气■巧步发戀器逆变器滤波器??轮机电机??图２．３微型燃气轮机并网结构简图??基于ＭＴＧ的平复风光出力波动的定位，在配电网中，其选用的整流、逆变、??滤波器的规格通常较小，故在计算微型燃气轮机的运行损耗时，可忽略其电力电??子器件的有功功率损耗。但同时，由于ＭＴＧ的装机容量有限，在额定功率因数??不可过低（通常为０．８５－０．９５）的情况下，ＭＴＧ的视在功率亦有限，则不可避免??ｘ无功总成本??损耗成本＋机会成本＾??Ｅ?损耗成本?＼?Ｉ??！?｜由有功成??担??Ｑｍｉｎ?〇?Ｑｂｓ?ＱＡ?ＱＢ??图２．４微型燃气轮机无功成本曲线图??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]计及风光出力相关性的配电网多目标无功优化[J]. 刘梦依,邱晓燕,张志荣,赵长枢,赵有林,张楷. 电网技术. 2020(05)
[2]有源配电网重构与多级无功联动优化[J]. 叶学顺,何开元,刘科研. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[3]我国可再生能源电价机制分析及建议[J]. 王烨. 水力发电. 2018(09)
[4]并行混沌与和声搜索的多目标混合优化算法[J]. 袁小芳,刘晋伟,陈秋伊,万长京. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]基于改进差分和声搜索算法的FACTS设备的多目标优化配置[J]. 张涛,徐雪琴,冉华军. 中国电机工程学报. 2018(03)
[6]计及负荷特性的配电网多时间尺度电压控制及协调修正[J]. 王志强,郭晨阳,刘文霞,李春晖,王佳伟. 电力系统自动化. 2017(15)
[7]基于二阶锥规划的有源配电网SNOP电压无功时序控制方法[J]. 赵金利,李雨薇,李鹏,冀浩然,王成山,吴建中. 高电压技术. 2016(07)
[8]无功定价理论在新能源消纳中的应用[J]. 崔勇,姬德森,高攀,魏芳芳,杨淼. 可再生能源. 2016(04)
[9]上网电价及DG补贴对微电网调度结果的灵敏度分析[J]. 张世翔,田琴丹. 中国电力. 2016(04)
[10]主动配电网背景下无功电压控制方法综述[J]. 陈旭,张勇军,黄向敏. 电力系统自动化. 2016(01)
硕士论文
[1]基于改进和声搜索算法的含分布式电源配电网重构研究[D]. 罗世昌.兰州交通大学 2019
[2]基于改进NSGA-Ⅱ算法的含分布式电源的配电网无功优化[D]. 张艺.兰州理工大学 2019
[3]面向分布式电源配电网的多目标无功优化模型研究[D]. 于傲洋.长春工业大学 2019
[4]主动配电网电压协调控制策略的研究[D]. 李红娟.南昌大学 2019
[5]主动配电网无功电压优化控制的研究[D]. 孟庆萌.山东大学 2018
[6]新能源电厂接入后电网的电压稳定性问题研究[D]. 陆涵晗.华北电力大学(北京) 2017
[7]计及风电的无功定价研究[D]. 丁宁.华北电力大学(北京) 2016
[8]三种分布式电源的建模与仿真[D]. 钟成.长沙理工大学 2013
[9]基于多目标的微电网优化调度研究[D]. 邱海伟.上海电力学院 2013
[10]考虑成本控制的电力系统无功优化[D]. 程翠微.西南交通大学 2011
本文编号：3267638
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１分布式光伏电站结构简图??
?第２章?ＡＮＤ中各元件无功成本分析???（ｄｏｕｂｌｙ－ｆｅｄ?ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ?ｇｅｎｅｒａｔｏｒ，?ＤＦＩＧ）己逐渐成为风力发电的主流［４１］，其结构??简图如图２．２所示，网侧变换器可调节反馈环节的直流电压，转子侧变换器控制??励磁而实现对ＤＦＩＧ转速的控制，另再通过桨距角控制器实现对风机转速的控??制。从而实现双馈风机的变速恒频输出以及有无功的解耦，使ＤＨＧ能够根据系??统的调度指令在其容量的范围内向配网输出或吸收无功［４２］。不存在因多发无功??而引起的，有功出力减少，造成机会成本。故对风电无功成本进行分析时，亦集??中在其运行（损耗）成本上。??ｎ?变速箱?／＾＼?????????：｜?配网??｜?】｜?［?Ｐｐｗ．?Ｑｉ＊ｗ??桨距角控制器??ｐ?机侧变流器?网侧变￥器??Ｑｒ?－Ｘ＾?￣／＾?－??Ｂ?（Ｈ??控制器?控制器??图２．２双馈风机并网结构简图??ＤＦＩＧ无功出力的损耗（运行）成本主要来源于，由于增发无功而引起的，??机械结构及电力电子器件中，额外产生的有功损耗。??其中，电力电子器件主要指机侧和网侧变流器，由于当前网侧变流器多工作??于单位功率因数（恒功率因数控制模式，功率因数为１）下，故可不计网侧变流??器的损耗。机侧变流器所产生的额外功率损耗与光伏逆变器的额外有功损耗类??似，其有功功率损耗公式为［４３］：??＾Ｌ．ｃｏｎ?＝?ｈ．ＰＷ?＋?ｈ＼ＰＩＶ?＼＾ＰＷ?｜?＋?＾ｐ，ＰＷ?｜?（２．４）??Ｓｐｗ?＝３ＵｐｔｖＩｐｗ?（２．５）??式中：４？，，为机侧变流器的有功损耗；Ｚ。＃，、／、．，ｗ、Ｖｉ为机侧变流器的损耗系??
?第２章ＡＮＤ中各元件无功成本分析???典型的微型燃气轮机并网发电系统的结构如图２．３所示，其主要由微型燃??气轮机、永磁同步发电机、整流器、逆变器等元件组成。其中的核心元件一一微??型燃气轮机，包含压缩器、能量回收器、燃烧室以及一个带负荷的动力透平机，??其工作原理为：从离心式压气机出来的高压空气先在回热器内由涡轮排气预热，??然后进入燃烧室与燃料混合、燃烧，高温燃气送入向心式涡轮做功，直接带动高??速发电机（转速在６００００？１２００００ｒ／ｍｉｎ之间）发电，发出的高频交流电流再经??过整流器和逆变器，转化为５０Ｈｚ工频交流电，经滤波处理后供给ＡＤＮ［４５］。??ｚ＼?ｌｃ?—配网??麵，气■巧步发戀器逆变器滤波器??轮机电机??图２．３微型燃气轮机并网结构简图??基于ＭＴＧ的平复风光出力波动的定位，在配电网中，其选用的整流、逆变、??滤波器的规格通常较小，故在计算微型燃气轮机的运行损耗时，可忽略其电力电??子器件的有功功率损耗。但同时，由于ＭＴＧ的装机容量有限，在额定功率因数??不可过低（通常为０．８５－０．９５）的情况下，ＭＴＧ的视在功率亦有限，则不可避免??ｘ无功总成本??损耗成本＋机会成本＾??Ｅ?损耗成本?＼?Ｉ??！?｜由有功成??担??Ｑｍｉｎ?〇?Ｑｂｓ?ＱＡ?ＱＢ??图２．４微型燃气轮机无功成本曲线图??１３??
【参考文献】：
期刊论文
[1]计及风光出力相关性的配电网多目标无功优化[J]. 刘梦依,邱晓燕,张志荣,赵长枢,赵有林,张楷. 电网技术. 2020(05)
[2]有源配电网重构与多级无功联动优化[J]. 叶学顺,何开元,刘科研. 电力系统保护与控制. 2019(13)
[3]我国可再生能源电价机制分析及建议[J]. 王烨. 水力发电. 2018(09)
[4]并行混沌与和声搜索的多目标混合优化算法[J]. 袁小芳,刘晋伟,陈秋伊,万长京. 湖南大学学报(自然科学版). 2018(04)
[5]基于改进差分和声搜索算法的FACTS设备的多目标优化配置[J]. 张涛,徐雪琴,冉华军. 中国电机工程学报. 2018(03)
[6]计及负荷特性的配电网多时间尺度电压控制及协调修正[J]. 王志强,郭晨阳,刘文霞,李春晖,王佳伟. 电力系统自动化. 2017(15)
[7]基于二阶锥规划的有源配电网SNOP电压无功时序控制方法[J]. 赵金利,李雨薇,李鹏,冀浩然,王成山,吴建中. 高电压技术. 2016(07)
[8]无功定价理论在新能源消纳中的应用[J]. 崔勇,姬德森,高攀,魏芳芳,杨淼. 可再生能源. 2016(04)
[9]上网电价及DG补贴对微电网调度结果的灵敏度分析[J]. 张世翔,田琴丹. 中国电力. 2016(04)
[10]主动配电网背景下无功电压控制方法综述[J]. 陈旭,张勇军,黄向敏. 电力系统自动化. 2016(01)
硕士论文
[1]基于改进和声搜索算法的含分布式电源配电网重构研究[D]. 罗世昌.兰州交通大学 2019
[2]基于改进NSGA-Ⅱ算法的含分布式电源的配电网无功优化[D]. 张艺.兰州理工大学 2019
[3]面向分布式电源配电网的多目标无功优化模型研究[D]. 于傲洋.长春工业大学 2019
[4]主动配电网电压协调控制策略的研究[D]. 李红娟.南昌大学 2019
[5]主动配电网无功电压优化控制的研究[D]. 孟庆萌.山东大学 2018
[6]新能源电厂接入后电网的电压稳定性问题研究[D]. 陆涵晗.华北电力大学(北京) 2017
[7]计及风电的无功定价研究[D]. 丁宁.华北电力大学(北京) 2016
[8]三种分布式电源的建模与仿真[D]. 钟成.长沙理工大学 2013
[9]基于多目标的微电网优化调度研究[D]. 邱海伟.上海电力学院 2013
[10]考虑成本控制的电力系统无功优化[D]. 程翠微.西南交通大学 2011
本文编号：3267638
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