分布式发电技术 教学课件 作者殷桂梁 第4章.ppt

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1、第四章分布式发电系统控制§4.1存在问题§4.2电力系统发展§4.3系统功率不平衡§4.4分布式电源模型§4.5分布式发电系统模型及频率调节§4.6分布式发电与市场结构集成时的控制2021/8/30§4.1存在问题配电网中存在大量分布式发电时会引起一系列十分重要的问题。例如，许多小型分布式发电机在配电线路上位置的选择会如何影响配电系统的运行和控制？在先进发电技术的发展和竞争市场的推动作用下，电力系统的结构将如何发展？为适应对独立发电不断增长的需求，在经济和技术上存在矛盾的情况下，为协调配电系统的运行，应在市场竞争力和实时控制之间

2、找到什么样的平衡？在新的运行环境下，辅助服务如何实现？下面两个因素影响小型分布式发电系统进入正在出现的市场的能力：1)第一个因素是传统的电力系统的法规可能限制了允许小型分布式发电系统进入市场的程度，特别地，零售竞争的加剧，以及将分布式发电指定为发电环节中配电网络的一部分，都将限制分布式发电在涌现出的竞争式市场中所起的作用。2)第二个因素是分布式发电技术按日和按分钟的运行模式以及在配电系统中为协调如此短时的运行操作而建立的竞争市场。这种短期运行的协调可根据基于控制信号的市场来实现。尽管电力系统的法规对于定义分布式发电进入电力市场的

3、标准很重要，但基于市场或基于价格的控制信号更重要，因为它将使分布式发电在电力市场上的运行更容易。对于一个能可靠和有效运行的分布式发电系统，系统的运行和控制方法必须能够满足维持系统服务所需的工程需要，并对电力系统的经济性能起到推动作用。2021/8/304.2电力系统发展配电系统的传统结构多台分布式发电机配电系统的未来结构未来配电网中分布式发电配电网自上而下运行，不受竞争市场的影响，潮流是单方向的，系统频率不会剧烈的变动，配电系统主要的控制任务是维持电压在特定的水平。分布式电源分散运行，配电网受竞争市场的影响，潮流双向流动，系统频

4、率可能会发生变化动，分布式电源需要提供电压支持。2021/8/304.3系统功率不平衡当电力系统中出现电源和负荷之间的功率不平衡时，将引起系统频率变化。系统中不平衡功率可定义为某配电系统一天中日负荷曲线若系统总负荷功率与总发电功率匹配，则系统频率不变。但由于电力系统中负荷变化的随机性，很难保证电源功率和负荷功率的平衡，或多或少将存在功率的不平衡。日计划输出功率2021/8/304.4分布式电源模型(1)汽轮机(2)水轮机(3)燃气轮机1.发电机的状态方程2.汽轮机3.水轮机(4)复合循环电厂(5)风力发电机(6)逆变器2021/

5、8/304.燃气轮机5.复合循环电厂6.风力发电机2021/8/304.5分布式发电系统模型及频率调节1.分布式发电系统模型配电系统模型：通过配电系统将所有单独的发电机模型耦合在一起，可得扩展状态空间模型。发电机模型：2.频率的二次动态调节2021/8/30下垂系数为：汽轮机水轮机燃气轮机复合循环电厂风力发电机2021/8/30频率二次调整动态离散化模型水轮机燃气轮机复合循环电厂风力发电机2021/8/303.配电系统频率仿真单台CT情况下频率偏移系统具有二次频率调节时频率偏移4台燃气涡轮机系统频率响应水力机组和CT系统的频率响

6、应2021/8/304.频率稳定性分析特征值分析表4-3单机模型的特征值汽轮机燃气涡轮机水轮机-0.50+j1.63-0.50+j1.63-5.66-20.24+j4.96-20.24+j4.96-0.12+j4.83-0.12+j4.83-0.03+j1.48-0.03+j1.48-7.17-0.36表4-430母线系统实例的特征值4台燃气轮机系统连续的4台燃气轮机水轮机和燃气轮机-21.23+j4.94-21.23-j4.94-21.20+j4.92-21.20-j4.92-20.31+j2.41-20.31-j2.41-2

7、0.30+j2.40-20.30-j2.400.18+j5.720.18-j5.72-0.06+j4.97-0.06-j4.97-0.25+j3.77-0.25-j3.77-0.46+j2.95-0.46-j2.95-5.00-0.67-0.07+j0.22-0.07-j0.22-1.19-0.19-1.610.00-20.30+j2.41-20.30-j2.41-6.620.07+j4.330.07-j4.33-0.47+j2.68-0.47-j2.68-5.00-1.26-0.90-0.17-0.06+j0.05-0.06-

8、j0.050.00较大的线路阻抗与较小发电机惯性影响系统的性能：1)较小的惯性建立了系统动态特性与局部频率之间的强耦合，同时其阻尼较小，因此对振荡过程的阻尼效果较小。2)低压电网线路尽管比高压电网有较大的阻尼，但也不足以抵消小惯性的影响。水轮机和CT系统增加Ts