含多种分布型电源配电网扩展规划

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1、含多种分布型电源配电网扩展规划1引言1.1课题研究背景和意义新能源即可再生能源，如生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等，它们资源丰富、可供人类持续利用，不含碳或含碳量很少、对环境影响小，并且分布广，有利于小规模分散利用。如今部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展，并在世界各地形成了一定的规模。国际能源署（IEA)对2000?2030年国际电力的需求进行了研究，研究表明，来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为，在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都增长得快，年增长速度近6%,在2000?2

2、030年间其总发电量将增加5倍，到2030年，它将提供世界总电力的4.4%，其中生物质能发电将占80%。德国、美国、荷兰等国先后提出阳光计划、百万光伏屋顶计划等发展太阳能的举措⑴。我国政府颁布的《可再生能源法》也将我国的可再生能源发展带入了攻速时期，逐步加大对可再生能源的利用。可再生能源的迅速发展以及人类环保意识的提高也促进了分布式发电技术的大力发展。分布式发电（DistributedGeneration，简称DG),通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式，布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。主要包括：以液体或气体为燃料的内燃

3、机发电、微型燃气轮机发电、太阳能发电（光伏电池、光热发电）、风力发电、生物质能发电等。分布式电源是分布式发电的应用之一，与传统大电网发电形式相比，分布式发电具有如下优势，由于分布式电源通常安装在用户附近，便于直接给用户供电，与传统大电网输配电设备相比，可以大大降低输配电成本，减小系统运行费用；通过分布式电源发电分担大电网的供电负担，还能延缓电网升级；分布式电源体积小，占地面积少，安装和运营更加灵活，减小土建和安装费用。1.2国内外研究现状随着分布式发电技术的不断发展，国内外有了大量关于分布式电源的研究，尤其是针对分布式发电技术、DG的接入对电网

4、的影响、并网问题等方面的探讨，对含分布式电源的配电网规划问题研究相对较少。当配电网规划方案中出现大量分布式电源时，增加了系统规划与设计的复杂度，主要体现在以下方面：(1)分布式电源的类型有很多种，不同种类的DG有相应的功率输出曲线，增大了规划时分布式电源建模的难度；(2)分布式电源数量的增多，加大了配电网负荷预测的难度，从而影响配电网扩展规划中分布式电源的布局；(3)不同于传统发电厂，利用可再生能源（如太阳能、风能等）发电的分布式电源的输出功率受到自然条件的影响而波动，无法进行有效调节，其随机特性也加大了配电网规划的难度。2考虑随机特性旳分布式

5、电源模型2.1多状态系统理论多状态系统是相对于传统的二状态系统而言，传统的二状态系统只考虑元件和系统只有两种离散的状态，即正常工作状态和失效的不工作状态[25]。然而实际上元件或系统从工作状态到不工作状态常常需要经历一个逐渐变化的过程，传统的二状态系统不能描述这种复杂的渐变过程。而多状态系统是指系统具有多个（大于2个）离散的性能状态，通常情况下，一个多状态系统是由多个元件组成，若该元件也是存在多个性能状态的元件，则称之为多状态元件。例如风机的出力，在不同风速情况下其输出功率呈现不同的范围状态，则可称这些出力状态为风机的系统状态。具有以下特性的系

6、统可视为多状态系统[24，25]:(1)系统由多个元件单元组成，且组成系统的元件单元对系统的性能有累积效应；(2)元件的性能水平随元件的老化、维修而逐渐衰退，也会影响整个系统的性能水平，使得系统性能随之降低；(3)为了简化计算、降低求解难度，可将连续变化的系统性能状态分割成具有有限个离散性能状态的系统进行分析。对于出力具有随机波动性的风电、光伏、储能电池等分布式电源，对其进行多状态建模，根据其概率分布将连续的不确定状态转变为多个离散的确定性的分布，即能在一定程度上模拟其实际的随机波动特点又能简化建模过程。.2.2风电模型风力发电是将风能转换成电

7、能的发电方式，通常包括风能的吸收和转换装置一一风力机，起连接作用的中间环节一一齿轮箱、连轴器，以及机械能到电能的转换装置一一发电机。研究风电接入电力系统的有关问题时，不仅需要对以上环节进行分析建模，还应根据问题需要建立风速以及风能模型。而在配电网规划问题中研究风电，为了确定风机的安装容量和位置，则需要建立风速模型和风机输出功率模型。本小节对风速和风机输出功率模型进行阐述。风是一种自然现象，大气压差是风产生的根本原因，由于大气层中的压力分布不均，从而使空气沿水平方向运动，空气流动所形成的动能称为风能，是指风所负载的能量，风能的大小取决于风速和空气

8、的密度，它是由太阳辐射能转化而来，占太阳辐射总能的1%~2%，是地球水能的10倍，因此可以说风能是一种取之不尽用之不竭的可再生能源。并且由于其无污染、