本科毕业设计_分布式电源接入配网后可靠性评估的研究.doc

algorithm 目 录1 绪论 11.1 课题研究背景及目的 11.2 国内外配电网可靠性评估的发展和研究现状 21.3 国内外含分布式电源配电网可靠性研究现状 31.3.1 国内含分布式电源配电网可靠性研究现状 31.3.2 国外含分布式电源配电网可靠性研究现状 41.4 论文的主要研究工作 42 分布式电源接入配网后可靠性分析方法 72.1 概述 72.2 配电网可靠性分析的基本指标 72.3 配电网可靠性分析的主要故障分析指标 82.3.1 串联系统主要故障分析指标 82.3.2 并联系统主要故障分析指标 82.3.3 与用户有关的配电系统可靠性指标 102.3.4 与负荷和电量有关的指标 122.4 配电系统可靠性分析的解析法 132.5 分布式发电技术 132.5.1 分布式电源 132.5.2 分布式电源的接入方式 142.5.3 分布式电源的并网方式 162.5.4 分布式电源的运行方式 172.5.5 分布式电源孤岛运行方式 183 基于MATLAB软件的介绍与分析 193.1 MATLAB软件介绍 193.1.1 MATLAB软件简介 193.1.2 MATLAB系统主要包含的内容 203.2 遗传算法简介 213.2 改进遗传算法简介 223.3 改进后遗传算法的选择操作 234 分布式电源接入配网后的MATLAB遗传算法算例 254.1 单电源配电网可靠性分析 254.2 含分布式电源配电网可靠性分析 315 结论与展望 355.1 分布式电源通过MATLAB的仿真结论 355.2 展望 36参考文献 37致谢 381 绪论1.1 课题研究背景及目的 长期以来，能源结构的不合理性以及能源利用效率的持续偏低带来了许多环境和社会问题。

随着电力政策的放开，分布式电源DG（distributed generation)作为一种新兴的发电模式逐步被广泛关注IEEE定义的DG是小容量的、可以在电力系统任意位置并网的发电机，容量范围小于10MW，并网电压等级通常连接到配电系统所属的各个电压等级近年来，全球范围内的分布式电源技术发展迅速，在电力系统中发挥着越来越重要的作用[1]分布式电源不仅能够提高能源的利用率，而且对于缓解电网峰时缺电的矛盾具有积极意义从可持续发展、国家能源战略、降低环境污染和建设和谐社会的观点来看，发展分布式电源技术是我国的必然选择作为集中式发电的有益补充，DG的接入位置主要在配电网用户附近，这样不仅可以减少电力传输时功率的损耗以及由配网升级带来的费用，而且也为用户带来了较低的费用、较高的可靠性、较好的电能质量、较高的能源利用率和独立性但是，DG接入中低压配电网，将使得传统的配网辐射状结构变为多电源结构，潮流的大小和方向都将发生改变，下级电网有可能会向上级电网送电，配电网本身的电压分布也将有所变化；同时，还会增大并网点附近的短路电流水平DG的接入也将对并网点附近用户的供电可靠性有所提升，但由于DG本身故障的概率性和出力的随机性，也将在一定程度上降低系统的供电可靠性。

显然，DG接入对可靠性的影响结果尚待分析此外，DG的并网和控制需要使用大量的电力电子器件，器件频繁的开通和关断易产生相应的谐波分量，以及由于短路电流的变化，原有的电网过电流保护也会受到影响这些均将对配电网的管理产生一定的影响随着分布式电源接入配电网，配电网供电可靠性的评估模型发生了变化分布式电源与传统电源相比，其输出功率更具有随机性另外，在传统的配电网可靠性评估中，考察的馈线由单一电源点供电，是辐射式供电方式，任何一条馈线上发生故障，都可能导致馈线后面的负荷全部停电，而分布式电源接入配电网后，网络变为一个多电源与用户相连的网络，当馈线上发生故障时，配电网可能会出现含有分布式电源的孤岛运行方式，相应的可靠性评估模型和方法也将发生变化配电网可靠性评估是研究配电网可靠性的一个重要组成部分配电网可靠性评估是利用配网拓扑信息和元件可靠性参数，如元件故障率、平均修复时间、计划检修率等，采用解析法或模拟法计算配电网的各项可靠性指标通过对配电网可靠性的评估分析，配电网规划和设计人员就可以对不同的增强性措施所带来的效益进行定量计算，以保证把有限的资金用于最大可能地增强配电网的可靠性研究配电网可靠性可实现的目标有：1）研究配电网中元件和系统的可靠性计算模型，获得元件的可靠性参数，进而对系统可靠性水平进行定量评估。

2）找出配电网中的薄弱环节，并研究提高系统可靠性的方案3)进行可靠性的成本效益分析分布式电源是一种相对于传统大容量集中式发电而言的一种分散的发电方式，其容量通常在几十kW到几十MW,它既可以独立于公共电网直接为少量用户提供电能，也可将其接入配电网与公共电网一起为用户提供电能它是以资源和环境效益最大化，以能源利用效率最优化确定运行方式和容量的新型能源系统，具有节省投资、降低损耗、提高系统可靠性、效率高、能源种类多等优点[2]但是，必须认识到，随着大量分布式电源接入配电网，将会给配电网带来诸如继电保护、能量质量、网损、运行与控制、稳定性、可靠性等问题常规配电网的网络结构特点是“环网设计，开环运行”，馈线上的负荷由单一电源点供电，任何一条馈线上发生故障，都有可能导致故障馈线下游的负荷全部停电在保证系统稳定的情况下，对分布式电源接入配网后可靠性评估的研究，能让我们更加了解电力系统的运行可靠性，提高电力系统运行的经济性1.2 国内外配电网可靠性评估的发展和研究现状 早在70年代, 分布式电源系统DPS ( Distributing Power System )概念就已出现, 最初应用于计算机供电系统和通信电源中。

所谓分布式电源系统,即是由若干小容量的电源模块组合而成的一个大容量的电源系统从理论上说, 分布式电源系统的构成可以有串联、并联、以及串联与并联混合等方式,不过实际应用中通常只是对电源的输出电流要求很高, 应该是负载需要的电流越来越大, 并联供电优势就越明显, 并联电源系统得到了更广泛的应用相对于传统集中式供电系统, 分布式电源系统是利用最新电源理论和技术做成相对较小的电源功率模块来组合成积木式、智能化的大功率电源系统越来越多的电源系统采用模块并联技术, 多个开关电源模块灵活地并联组合成大功率分布式电源体系, 是目前实现开关电源大功率化的主要途径近些年，分布式电源的应用越来越广泛但是把大量的分布式电源引入配电网，会对配电网的结构和运行产生很大的影响1.3 国内外含分布式电源配电网可靠性研究现状 1.3.1 国内含分布式电源配电网可靠性研究现状对于国内含分布式电源配电网可靠性研究现状，经历了一个漫长的过程，首先，我们必须分布式电源接入配电网的方式，建立等效电源的模式，以及配电网独立运行方式以及它们对配电网供电可靠性的影响由于我国建国初期经济状况发展水平的限制，我国对含分布式电源配电网可靠性的研究相对较晚，但这并不阻碍我国对此课题研究的成果。

有大量文献都展示了国内含分布式电源配电网可靠性的研究现状从最初研究分散电源并网对配电网可靠性的影响，然后研究了含分布式电源的配电网发生故障后的故障恢复策略，再到运用蒙特卡罗模拟法对含多种分布式电源及不同运行方式下的配电网进行可靠性评估等等包括研究配电网可靠性时进行孤岛划分，如何使用技术进行最优孤岛的选择[3]在我国，充足保证电力供应对经济的持续发展必将起到决定性作用，在已建中央电站及电网的基础上，大力发展分布式电源技术将是我国电力系统未来发展的必然趋势目前我国对分布式能源系统的研究在国内已经开始启动，一些科研机构，大学已经投入人力、财力进行分布式能源系统的研究我国近年来高度重视可再生能源的开发利用，把加快发展风能、太阳能、生物质能等可再生能源作为“十一五”时期能源发展的一项重要战略而对可再生能源利用的有效形式，就是大力发展分布式能源系统分布式电源 1.3.2 国外含分布式电源配电网可靠性研究现状相对于国内对含分布式电源配电网可靠性研究来讲，国外对含分布式电源配电网可靠性的研究比较早些国外首先提出了提高分布式电源渗透率的混合网络结构，再到运用蒙特卡罗模拟法和解析法对含风能发电和太阳能发电的配电网进行可靠性评估，从而得出孤岛的不同运行方式及故障发生后孤岛形成成功的概率。

近年来，分布式发电技术以其独有的环保性和经济性引起人们越来越多的关注基于对分布式能源系统的这些认识，目前许多国家已经制定了宏伟的分布式能源系统研究发展计划，并进行了多方面的相关研究英国纽卡斯尔大学正在研发一种综合的分布式能源系统评估软件，这种软件可将理论与工程项目结合在一起，用于微型燃气轮机、燃料电池和燃气内燃机驱动的分布式能源系统的设计、优化及监控美国加州大学、ELCOM等机构针对分布式能源系统制定了宏伟的研究规划澳大利亚的研究机构正在纽卡斯尔建立能源中心，其目的就是提供能源方面最新的研究成果和开发设施，对100多个课题组提供技术支持，展示新能源技术的应用案例国际能源机构（IEA）正在进行一个包括33个国家在内的国际性能源技术研发合作计划，进行能源生产、能源消费领域的技术发展与改进，当前已有40个研究项目在进行，包括化石燃料技术、分布式能源系统、终端用户的能效技术等等这些项目涉及400多家政府或私人的研究机构，年费用为$120000000分布式能源系统的研究在西方先进国家己经取得了丰硕的研究成果，研究领域从单独运行的分布式能源系统，到刚兴起不久的分布式能源系统与大电网的联接，已有分布式能源系统运行的丰富经验。

1.4 论文的主要研究工作本文研究了分布式电源接入配电网后的可靠性评估模型，并与分布式电源接入配网后可靠性的模拟仿真相结合，利用MATLAB进行模拟仿真之后得出相应的数据，进行比对然后根据供需平衡原则,提出配电网孤岛划分策略,在此基础上,建立了计及分布式电源影响的配电网供电可靠性分析计算模型,最后通过对一典型配电网的仿真计算，说明该分布式电源接入配电网的可靠性同时，由于在计算时必不可少有误差，因此，本文针对分布式电源接入配电网计算的误差分析过程中，我们有必要将误差考虑进去论文所做的研究工作主要有以下方面： ⑴ 详细阐述了课题研究的目的和意义 通过总结国内外常规配电网和含分布式电源配电网的可靠性评估研究现状，介绍了常规配电网可靠性评估的方法及其原理、来研究分布式电源接入配电网可靠性评估的研究 ⑵ 研究分布式电源配电网的可靠性仿真模型 通过建立分布电源配电网的可靠性仿真模型，研究分布式电源接入配电网的可靠性评估指标包括利用本文所提基于分层区域的复杂配电网可靠性评估算法，得出含分布式电源配电网可靠性评估的解析模型 ⑶ 利用MATLAB进行仿真模型的分析与计算利用MATLAB进行仿真模型的分析与计算，得出的模型可以清晰方便的反映分布式电源接入配电网的可靠性。

尽管在利用MATLAB进行仿真设计时需要深入研究MATLAB等相关软件，了解其基本用法，并与分布式电源接入配网后可靠性的模拟仿真相结合，进行思考这个过程是相当重要的[4]⑷ 通过对接入分布式电源后的系统进行可靠性评估，计算出含分布式电源的配电网可靠性评价指标分布式电源的配电网可靠性评价指标包括：①平均故障率 ②平均停运时间 ③平均故障修复时间含 DG 配电网可靠性所采用的评估指标、评估模型和评估方法不同于传统配电网的可靠性指标，分布式电源的大量接入给配电网可靠性评估带来诸多挑战：（1）需要将整个含分布式电源的配电网视为一个整体从而对这个全新整体的可靠性进行评估，一方面药考虑到原有系统的可靠性影响。