分布式电系统孤岛效应对策研究

1、武汉理工大学毕业设计（论文）分布式发电系统电孤岛效应对策的研究 学院（系）： 自动化学院 专业班级： 电气1204班 学生姓名： 刘杨 指导教师： 陈前平 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在10年解密后适用本授权书2、不保密囗。（请在以上相应方框内打“”）作者签名：年 月 日导师签名：年 月 日 / 文档可自由编辑打印摘要 随着人类社会的发展，人口数量的不断上升，资源的利用率提高，伴随着也产生了各种问题，比如化石能源危机和电能紧缺，并且对环境产生日

2、益严重的危害。于是伴随着各种新能源的利用和发展，分布式发电技术成为了21世纪的一个电力行业的重要发展方向。但是随着分布式发电系统数量在电网中的比重越来越大，特别是其中基于可再生能源的发电装置应用越加广泛，使得电网容易产生孤岛现象，孤岛效应成了人们不得不面对的又一难题。本文首先阐述了分布式发电系统的概念，继而引出分布式发电系统中的孤岛效应问题，并对孤岛效应的基本概念、产生机理和危险性进行了阐述，接着比较分析了分布式发电系统的反孤岛对策，孤岛检测技术和有效性评估，还简述了微电网中对孤岛效应的利用问题。最后对论文进行了总结，并对未来孤岛效应的检测技术和发展趋势进行了展望。关键词：分布式发电系统 孤岛效应 反孤岛 微电网ABSTRACTWith the development of human society, the population continues to rise,increase resource utilization, along with also had a variety of problems, such as fossil energy crisis and pow

3、er shortages and an increasingly serious environmental harm.With the development and utilization of new energy, distributed generation technology has become an important direction of development of the power industry of the 21st century.However, with the proportion of the number of distributed power generation system in the grid is growing, in particular the power generation unit based on application of renewable energy sources has become increasingly widespread, so the grid prone island phenome

4、non, islanding become the people have to face another problem.This paper for the description of distributed generation system, which leads to an island problem of distributed generation systems, the definition and elementary issues of islanding,and then emphasizes the islanding detection problem and the pros and cons of various protection methods.this Paper describe briefly intentional islanding of micro-grid.Finally, the paper make summarizes for the main work, and prospect the demands and tend

5、ency of the development of the island detecting techniques in the future. Keywords:distributed generation、islanding、anti-islandin、Micro-grid目 录摘要IABSTRACTII第1章 绪论11.1 研究背景11.2 分布式发电系统11.2.1 分布式发电系统的概念11.2.2 分布式发电系统的应用与前景21.3 分布式发电系统孤岛效应问题41.3.1 研究意义41.3.2 孤岛效应的危害51.3.3 国内外研究现状51.4 本文选题意义和主要研究内容6第2章 孤岛效应的基本问题72.1 孤岛效应产生的原理72.2 孤岛效应的检测方法102.3 孤岛检测技术的性能评估122.4 本章小结12第3章 现有反孤岛策略和评估分析133.1 被动式孤岛检测方案133.1.1 过/欠压、过/欠频孤岛检测技术133.1.2 电压相位跳变检测法143.1.3 谐波检测法143.2 主动式孤岛检测方案153.2.1 主动频率偏移法153.2.2 Sandia 频率偏移法

6、163.2.3 滑膜频率偏移法173.3 检测盲区和有效性评估173.3.1 基于坐标系的有效性评估173.3.2 基于 坐标系的有效性评估183.3.2.1 基于 坐标系的孤岛检测相位判据183.3.2.2 滑模频移方案的检测盲区分析193.4 主被动相结合的孤岛检测技术203.5 本章小结22第4章 微电网及其孤岛利用234.1 微电网234.1.1 微电网的概念234.1.2 微电网的运行模式234.2 微电网的孤岛利用244.2.1 微电网孤岛利用的基本问题244.2.2 微电网利用的相关技术254.3 本章小结26第5章 总结与展望27参考文献28致 谢29第1章 绪论1.1 研究背景 伴随人类社会的发展和科技的进步，对能量的需求越来越大，而与此同时化石能源的储量却难以满足人们的需求。上世纪70年代，一场石油危机在全世界范围蔓延，这些不可再生的传统化石能源已经非常稀少，导致地球上许多国度和区域陷入能源危机1。有关专家预测，如果保持现有的能源消耗速度，60年不到将消耗完地球已探测到的石油和天然气。其次，无论是在开发，输送还是消耗这些化石能源的过程中，会严重破坏地球的生态环境。例

7、如，长期大量消耗化石燃料产生的二氧化碳气体使得地球温室效应越来越严重，地球表面温度逐年升高，还使得地球南北两级的冰川加速融化导致海平面上升。另外，消费化石能源生成的烟尘雾霾、也造成了十分严重的污染了空气。正是在这样的背景下，世界各国纷纷开始关注能源问题并相继出台各种缓解能源危机和环境保护的政策，这也让人们越来越重视新能源的发展，而新能源的一个主要研究方向就是分布式发电系统（Distributed Generation）。1.2 分布式发电系统1.2.1 分布式发电系统的概念 目前地球上主要的供电系统都是以“高电压、大电网、大机组”为特点的集中式供配电系统。虽然这种单一集中的供电模式在全世界范围内占的比重高达90%，但是随着当今社会的进步，能源结构的调整以及电力行业的发展，传统的大电网供电方式以及无法满足更高的质量要求和安全可靠性。由于大电网系统中任意一点发生故障都会影响或波及到整个电网，从而可能使局部时间扩散成大范围停电事故，严重影响用户的供电。这种变故在海外有过先例，而且大电网很容易受到战役或极端势力的毁坏，甚至对国土安全形成威胁。另一方面传统的电网没有跟踪电力负载的变化的能力，当用

8、电高峰出现时是难以调整的，灵活性不够。以是DG系统才慢慢引起人们的关注，而根据发达国家的研究历程，将传统电网和DG相结合才是节约成本提供能源利用率，满足系统安全性和灵活性的最佳办法。1978年美国最先提出了分布式发电的概念，即将多个小型发电装置就近分布在负载周围，形成可单独向负载输送电，热，冷能的系统。此后，这个概念慢慢被其他西方国家采纳利用。当前的分布式发电一般为那些在用电现场或负载附近配置一些容量小（低于数十兆瓦大于数千瓦）、节能且满足现存配电网运行条件的发电设备。目前主要包含燃料电池、燃气轮机、小型太阳能发电和小型风能发电等发电设备。图1-1是分布式发电系统的示意图，因为分布式发电装置靠近局部电网即用电现场，能提升电网供电的可靠度和供电质量，极大的优化了传统大电网供电方式缺乏灵活和不稳定的问题。分布式发电装置多以清洁能源为主，随着燃料电池和光伏产业以及风力发电等新能源技术的发展，加快了分布式发电的图1-1分布式发电系统结构图发展进程。DG符合当今和未来的能源结构调整方向和可持续发展方针，这也促使分布式发电成为未来电力行业的发展趋势。 分布式发电结合传统电力系统应用有很多长处，因为

9、分布式发电系统中并联了很多局部电网，各局部电网是互相不影响的，可由分布式发电装置单独向负载供电，能避免大范围停电事故，提高整个电网的安全可靠性；同时分布式发电能作为大电网发生意外故障时的补充，保证继续供电，解决大电网系统安全稳定性不足的问题；分布式发电系统能对局部电网的电能质量及时实施监视和控制，并且其输配电损耗很低，不需要建立配电站，从而降低了输配电成本，适合向一些偏远地区如山区、农村以及一些中小城市的居民供电，即降低安装成本节约资源又对环境友好；另外，由于各分布式发电装置各自独立，启动停止迅速，操纵简便且调峰性能优异，适合实现全部机械化控制。1.2.2 分布式发电系统的应用与前景随着我国经济实力的迅猛展长，集中式配电网格局越来越大，但其弊端也慢慢体现出来，由于对供电质量的要求不断提高，集中式供电的安全性和灵活性往往不能满足部分地区的需求。因为区域经济发展不均衡，要想在经济落后的地方构建一定范围的集中式电网系统需要破费大量资源和时间周期，尤其是偏远山区，能源供应问题往往会限制当地经济发展。可是DG系统能够很好的解决这一问题，在中国内蒙和甘肃等地有着取之不尽的风能资源，像内蒙古一年的发电量已经达到1亿千瓦时，不仅可以满足当地的用电需求还能将多余电量

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