含分布式风电与储能配网潮流计算方法研究

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1、第35卷第3期东北电力大学学报Vo1．35，No．32015年6月JournalOfNortheastDianliUniversityJun．，2015文章编号：1005—2992(2015)03-0001-05含分布式风电和储能的配网潮流计算方法研究吴彤，陈洪涛2，赵建明2，李国庆(1．东北电力大学电气工程学院，吉林吉林132012；2．国网吉林省电力有限公司松原供电公司，吉林松原138000)摘要：为了解决传统潮流计算方法未能考虑复杂配电网中分布式电源随机性的问题，进而分析高渗透率下分布式风电和储能装置对配电网电压质量的影响。在传统潮流计算的基础上，

2、综合考虑风机功率输出特性和储能装置的双向潮流特性，提出了一种简化的潮流计算方法，并采用Matlab软件进行程序编译，最后以PSAT工具箱搭建仿真模型，验证算法的有效性。关键词：分布式风电；储能；潮流计算；PSAT中图分类号：TM61；TM743文献标识码：A随着分布式风电电源和储能装置在电网中渗透率的增加，使得配电网从传统的辐射状网络转变为多电源供电模式，进而改变了配电系统的结构和运行模式，这无疑会对配电网的电压分布、潮流走向等方面产生影响Hj。由于传统潮流计算算法无法对分布式电源进行处理，国内外研究学者开始着手研究更高效、实用的方法来满足复杂配电网快速

3、计算和分析的需求。文献[4]提出了一种基于回路分析法的简化潮流计算方法，将回路电压方程转化为线性代数方程进行求解；文献[5]对网络中PV节点进行优化，进而提高潮流计算效率；文献[6]采用改进的前推回代法进行含分布式电源的配电网潮流计算。这些计算方法都是对传统的潮流算法进行改进，使其能够更好的满足电网发展的需求，但在计算过程中都忽略了储能装置对潮流计算结果的影响。为此，本文提出了一种简化实用的潮流计算方法，在综合考虑风电随机性和储能装置双向潮流特性的基础上，对传统潮流计算方法加以改进，使潮流计算的迭代次数更少，收敛效果更好。1风力发电机随机出力模型1．1风

4、力发电机模型目前风速模型普遍采用Weibul1分布，其概率密度函数为f(v，=詈(舌)一exp【一(舌)]，c式中：为风速；O／为形状参数；为尺度参数。风力发电机的出力与风速的关系基本服从图1所示的出力曲线。图中：为切入风速；，为额定风速；。为切出风速；P，为风机额定输出功率。(k一1)／nk~／图1风力发电机出力与风速关系曲线收稿日期：2015-04-20基金项目：国家自然科学基金(51377016)；长江学者和创新团队发展计划(No．IRTll14)；吉林省科技发展计划(20130206038GX)作者简介：吴彤(1990一)，女，吉林省吉林市人，硕

5、士研究生，主要研究方向：电力系统电压稳定分析，配电网自动化方面研究．2东北电力大学学报第35卷如采用异步发电机，则风力发电机的简化等值电路如图2所示。由图中关系可推导出风力发电机的机端电压表达式和无功功率表达式。=／—-P—(s2X—2+R~)．(2)[一管】，(3)式中：R：为转子电阻；为定、转子电抗之和；为励磁电抗；为机端补偿电容电抗；s为转差率。在风速一定的条件下，风力发电机的有功出力可视为固定值，则风力发电机的无功输出仅与转差率和机端电压有关。根据公式(2)和公式(3)消去转差率s即可得出无功与电压的关系Q=∽为：r)：一一二二r4、2’。式中，

6、各变量含义与公式(2)一(3)中所给出的变量含义相同。1．2风机出力概率分布情况将风速概率密度函数带人风机出力表达式即可得到风机出力P的概率表达式J。(1)P=0时，0<≤u>。。ci，∞P(P=0)=JI0)dv+JI)dv，(5)∞图2异步发电机简化等值电路则有零出力情况下风机出力概率为：PcP=。=·一exp【一()]+exp【一()]．c6，(2)0

7、(3)P=P时，<≤。PcP=P=exp[一()]一exp【一()]．c9在式(4)一(8)中，为风速；or为形状参数；卢为尺度参数；为切人风速；为额定风速；。为切出风速：P，为风机额定输出功率2潮流计算中风机和储能节点的处理2．1潮流计算中风机节点的处理由于异步风力发电机组并网点无功需同时满足公式(4)和潮流方程，如果只将其处理成一个简单第3期吴彤等：含分布式风电和储能的配网潮流计算方法研究3的PQ节点进行潮流计算会与实际情况相差较大。为此，本文采用如下处理方法将风机出力看成一个输出无功随电压变化的PQ(V)节点，方法如下：(1)先将风力发电机k视为一

8、个有功∞和电压值给定的节点，代人公式(1)求出节点输出的无功功率Q。(2)将该节