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在全球在能源短缺和环境保护双重压力以及可持续发展战略影响下,传统的电力系统正在经历着巨大的转变。分布式发电技术以其独有的安装灵活、供电方便、环保等特点引起全球范围内的关注,一系列与可再生能源和分布式发电接入技术有关的研究在世界各国正大规模展开。在集中式发电和传统电力系统基础上,大力发展分布式发电技术,将分布式电源以微电网的形式接入到配电网并网运行,与配电网互为支撑,是发挥分布式电源效能的最有效方式之一,并将成为未来电力系统发展的一个必然趋势。因此,全面了解不同类型分布式发电技术,研究其接入电力系统所产生的影响与相关技术具有重要的理论意义和实践价值。本文针对分布式发电的特点,围绕分布式电源接入配电网的相关问题展开研究,并取得以下成果:
1)针对分布式电源由于受气候环境变化的影响发电量存在随机波动的特点,以光伏发电为例,在建立太阳辐射模型的基础上,通过对模型进行分析计算,并与实测值比较来验证模型的有效性;其次,在运用BP神经网络和灰色理论分别构建了光伏发电量预测模型的基础上,提出了二者的技术融合方案,并运用仿真验证了方案的合理性。为今后进一步研究分布式电源发电量波动对接入配电网潮流的影响提供了理论指导,并对实际含分布式电源的配电系统的能量管理提供了重要的技术手段。
2)根据分布式电源接入配电网中多逆变器并联运行的系统结构,对并联系统的有功功率和无功功率环流模型进行了分析。针对传统下垂法控制的逆变器在电网负荷波动时输出电压幅值和频率的不稳定问题,提出了一种改进的自调节下垂控制法,有效减小微电网中逆变器由于功率下垂调节所引起的交流母线电压幅值及频率的波动,提高了微电网系统的稳定性和可靠性。此外。针对微电网中逆变器之间无功功率环流引起的系统中设备传输容量和系统损耗的增加等问题,使用最小输出电流跟踪控制使两台逆变器自动求出最佳阻抗矩阵旋转角度,使逆变器尽可能的平均分配所有负载,从而降低有功分配误差以及无功环流.
3)通过分析和仿真验证了主动电流干扰法在单机并网运行工况下不存在孤岛检测盲区,并进而研究发现主动电流扰动法在多机并联运行情况下由于单个逆变器功率占总输出功率的比例非常小,不足以在电网接入点中产生一个可测变量使得检测中可能出现检测盲区而到时检测失效。由此针对并网逆变器多机并联运行工况,运用孤岛检测相位原理和负载品质因数与谐振频率坐标系下的盲区空间理论,通过仿真在深入分析基于AFD的逆变器之间产生频率相互影响的机理的基础上,提出基于AFD引入频率正反馈,并在两台并联运行的逆变器中,通过实验验证了并联逆变器相互之间在出现频率扰动和一定的频率检测误差情况下,仍能准确检测出孤岛。
4)在研究比较多种配电网三相潮流计算的基础上,以光伏发电为例,验证了在传统配电网三相算例中加入光伏节点,算例运行的迭代次数并无增加,收敛稳定,计算速度快,能够有效处理PV节点,并且具有自动处理PV节点无功越限的能力。
5)针对分布式电源接入系统分散且相应快的特点,建立典型分布式电源的仿真模型,并以PQ、vf、Vdc-Q控制原理为基础建立了控制模型,仿真研究表明,引入多代理系统的分布式发电系统在有大规模功率缺失的情况,各个代理之间协调控制,相关分布式电源在获得增发的信号后,能立刻增发一定的功率,可以有效的保证关键负荷的供电,快速恢复系统的频率。