本科毕业设计_计及风电不确定性的配电网无功优化设计.doc

er optimization; network loss; particle swarm optimization (PSO) algorithm 目录 1 绪论 1 1.1 课题研究背景和意义 1 1.2 风力发电现状 2 1.2.1 国外风力发电的发展现状 2 1.2.2 我国风力发电的发展现状 2 1.3 传统无功优化的研究现状 3 1.3.1 传统无功优化面临的问题 3 1.3.2 传统无功优化模型 4 1.4 风电并网系统的无功优化研究现状及发展趋势 4 1.4.1 风电并网系统无功优化的问题 4 1.4.2 风电并网无功优化模型 5 1.4.3 无功优化发展趋势 5 1.5 本文主要内容 6 2 风电并网的配电网潮流计算 7 2.1 风力发电机组的分类 7 2.2 风力发电机的功率特性 8 2.3 含风力发电机组的配电网潮流计算 9 2.3.1 回路阻抗法 9 2.3.2 改进的牛顿-拉夫逊法 10 2.3.3 高斯法 10 2.3.4 前推回推法 11 2.4 异步电机潮流计算模型 13 2.5 风电并网的潮流计算步骤 13 3 粒子群算法 15 3.1 粒子群算法的起源和发展 15 3.1.1 粒子群算法的起源 15 3.1.2 粒子群算法的发展 16 3.2 标准粒子群算法 16 3.2.1 算法基本原理 17 3.2.2 算法实现步骤 18 4 粒子群算法在含风电配电网无功优化中的应用 20 4.1 含风电机组的无功优化场景模型 20 4.1.1 目标函数 21 4.1.2 约束条件 21 4.2 基于粒子群算法的风电并网系统无功优化 22 4.3 粒子群算法在无功优化中的具体应用 22 4.4 算例仿真与分析 23 总结及展望 26 参考文献 27 致谢 29 附录 30 1 绪论 1.1 课题研究背景和意义 自第二次工业革命以来，人类社会得到了飞速发展，人口快速膨胀，对各种能源的需求量也大幅增加，能源危机的出现限制了经济的发展。据推算，煤炭还可供应170年，天然气还可供应60年左右[1]。由于人类社会的飞速发展导致化石能源被大量的开采利用，其燃烧还产生大量的温室气体。据推算，到下个世纪初，地球上的浓度就会达到5000万年前的水平，这将导致全球气候变暖以及全球海平面的上升，这对人们的农业以及其他产业的发展将是一个毁灭性的打击，严重威胁人们的生命财产安全。一次能源的肆意燃烧导致生态系统不能够正常运转。因此，对新能源的研究与开发迫在眉睫。 如今，人们开始大力研究诸如风能、太阳能、水电、核电等新能源，但是太阳能对土地资源的利用率过高，这对目前世界上可利用土地资源并不充足的情况来说，发电所获得的实际收益并不是很明显；另外水电对水质的污染严重，核电的辐射太高。风力发电不会存在上述弊端，对于当地水资源可以说是零污染，间接地保护了周围生态系统。风电场周围可发展其他产业，例如设置牧场、种植业等。风电机组是靠风轮转动带动发电机进行发电，无需燃烧煤炭等一次能源，节能环保。综上所述，研究以及大力发展风电是人们正确应对全球能源危机以及环境危机的不二选择。 研究和发展风电的设想固然是好的，可是随之而来也会带来一定的问题，诸如风力的大小，风向等很多不确定因素导致风电具有很大的随机性。风力发电作为一种波动性能源如果自身不稳定，那么并网之后会对电网的电压稳定性，潮流流向，继电保护等造成很大的冲击。用户所使用的电能质量的好坏主要取决于电压的稳定性，风电机组受到风速等不确定性因素的影响，不仅使电力设备的寿命大打折扣，而且影响人们正常的生活秩序。 近年来中国经济的快速发展、电力消费地区数量急剧增加、人们消费水平的提高等因素要求电网必须可靠安全地运行。其中，电能质量是影响电网稳定性最主要的因素，电能质量的优劣主要是靠电压来衡量的。目前，保证电压质量，降低网络损耗，提高电力系统安全性的措施主要有引入可调变压器，无功功率补偿和通过最佳负荷合理分配无功。由此可见，保证系统电压的稳定性是维持电网正常运行的根本，无功优化可以很好地改善电压质量。 如果无功功率的值偏低，这将导致电压水平降低，如果电压小于临界值，那么此时电网将失去同步。风电机组作为电源是要尽可能多的生产电能，一般对于有功功率存在的波动性不与调整，我们只针对无功补偿等优化措施来调整波动性（风力发电机组自身硬件设施改进除外）。对于大型的风力发电机组，其与高电压等级的电网并网后，无功功率将会是影响电网稳定的主要因素。对于一些偏远山区或者是海上的风电场，仅仅依靠普通发电厂对风电机组进行电压调节是远远不够的，这就要求风电场自身要具备一定的电压调节能力，一般情况下也无法满足对电压调节的要求。综上所述，对含风电机组的配电网无功优化就显得格外重要。 1.2 风力发电现状 1.2.1 国外风力发电