开题报告-主动配电网建模与仿真.doc

中 北 大 学毕业论文开题报告学 生 姓 名：学 号：学 院：计算机与控制工程学院专 业：电气工程及其自动化论文题目：主动配电网建模与仿真指导教师: 2015年4月2日开题报告填写要求1开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师审查后生效；2开题报告内容必须用按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3文中应用参考文献处应标出文献序号，文后“参考文献”的书写，应按照国标GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写，不能有随意性；4学生的“学号”要写全号（如0201140102,为10位数），不能只写最后2位或1位数字；5. 有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年3月15日”或“2004-03-15”；6. 指导教师意见用黑墨水笔工整书写，不得随便涂改或潦草书写。毕 业 论 文 开 题 报 告1选题依据：一、项目研究背景和意义：传统的配电网是被动的配电网，其运行、控制和管理模式都是被动的。由大型发电厂生产的电力，流经输电网（高压），通过配电网（MV和LV）送到用户，因此中低压（LV）配电网即为电力系统的“被动”负荷，因此配电网可以称之为被动配电网1（PDN，passive distribution network）。即使采用配电自动化，尤其是在中国，其核心控制思路仍然是被动的，即在无故障的情况下，一般不会进行自动控制的操作。现有的配电网分析计算，无论损耗、电压和可靠性，都是基于最大负荷条件或平均负荷条件2。因此，传统配电系统本来就不是为接入大量分布式资源而设计的。随着电力需求的持续增长、传统能源的短缺以及电力市场的开放，正驱动着电网朝着高效、灵活、智能和可持续性的方向发展。可持续是未来电网发展的基本特征，其在于分布式电源尤其是可再生能源的规模化接入电网及应用3。所以主动配电网的研究与发展成为了当下非常重要的一个课题。建设主动配电网的意义 1. 电力市场发展的需要 电力需求的持续增加，环境污染加重，化石燃料的持续减少及不可再生性，大力发展可再生能源成为了共识。随着电力电子设备，在电源侧、负荷侧和电网侧不断地普及，分布式能源和电动汽车在电网中大量的出现，以及广大用户对高品质电能的需求进一步的提高，发展主动配电网已经迫不及待。2现有主动配电网的优点“主动配电网是内部具有分布式或分散式能源，具有控制和运行能力的配电网。主动配电网有四个特征，一是具备一定分布式可控资源，二是有较为完善的可观可控水平，三是具有实现协调优化管理的管控中心，四是可灵活调节的网络拓扑结构”4。 主动配电网是基于智能计量技术的开发和信息和通讯技术（ICT）的发展，ADN可以延缓投资、提高响应速度、网络可视性以及网络灵活性、较高的电能质量和供电可靠性、较高的自动化水平、更容易地接入DER、有可能降低网络损耗、更好地利用资产、改进的负荷功率因数、较高的配电网效率、较高的供电质量和敏感客户的可用性6。其“可观性”体现在，主动配电网控制中心可以监测到主网、配电网和用户侧的负荷和分布式电源的运行情况，在此基础上利用态势感知技术预测其发展状态，提出优化协调控制策略。其“可控性”体现在对分布式电源、储能、负荷等的灵活有效控制上。当优化协调控制策略制定出来以后，通过控制中心能够实现有效的执行。2、 国内为文献综述电力需求的持续增长、传统能源的短缺以及电力市场的开放正驱动电网朝着高效、灵活、智能和可持续方式发展，以适应未来的技术需求。可持续性是未来电网的基础，其实质就是分布式电源（DG）等可再生能源的规模化接入与应用。分布式发电技术逐渐成为一种新发电趋势。不过虽然分布式发电技术对满足负荷增长需求、减少环境污染和提高能源综合利用效率及供电可靠性等方面具有较大的优势，但分布式发电也同时面对着许多技术和非技术的障碍及质疑，其大规模的渗透会对大电网产生一些负面影响。为协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益，进一步提高电力系统运行的可控性、灵活性和经济性以及更好地满足电力用户对电能质量和供电可靠性的要求，产生了微电网（简称微网）技术。虽然微网技术的不断成熟以及虚拟发电厂（virtual power plant,VPP）14技术的发展给DG的集成提供了解决方案，但是，由于微网受其容量限制以及其控制目标不同，尚不能完全解决规模化DG尤其是可再生能源发电集成到中压配电网带来的传统被动单向供电配电网向双向供电多电源配电网转变的技术问题5。可再生能源发电技术、储能技术的进步以及电力电子技术的同步发展解决了DG在中压配电网的并网运行问题，但电网侧尤其配电网仍然存在可再生能源消纳能力不足、一次网架薄弱、自动化水平不高、调度方式落后以及用电互动化水平较低等问题，严重制约了可再生能源的高渗透，不利于能源结构的优化调整。主动配电网13（active distribution network）17的产生解决了电网兼容及应用大规模间歇式可再生能源，提升绿色能源利用率，优化能源结构等问题。三、国外的主动配电网技术的发展：美国、德国、日本、英国的国家非常重视清洁能源和可再生能源的开发与研究。而主动配电网是未来智能配电网的一种发展模式9，欧美国家正积极开展相关技术的研究。目前欧盟已经在丹麦、西班牙以及英国等地深入开展了主动配电网技术研究及示范工程建设。其中最具影响力的是欧盟FP6主导的ADINE(即active distribution network)15示范工程，其实核心理念是利用自动化、信息化、信息、通信，以及电力电子等新技术实现对大规模接入DG的配电网进行主动管理（active network management）14。整个工程从2007年10月开始到2010年11月结束，实验包括5个实例：孤岛保护12、保护定值自适应整定、基于DG的电压控制、电压协调控制基于静止同步补偿器的电能控制。示范工程的实例表明，通过主动配电网管理技术，可以使得DG在配电网的接入更加容易，网路的运行状况也更加优化。我国对于主动配电网的研究才刚刚起步。对于主动配电网系统的复杂性，无论是研究主动配电网与大电网之间的相互作用机理，还是研究各微电源接入配电网对电网负荷模型的影响，都需要强有力的仿真手段，因此，需要从建立主动配电网仿真平台开发及应用的角度出发，通过详细分析各微电源的数学模型及其控制方式构建较为详实的仿真平台，以期为后续的主动配电网的研究提供必要的研究手段。 毕 业 论 文 开 题 报 告设计方案：一、论文的主要内容及预期目标主要研究内容：1）分析主动配电网和传统被动配电网的区别。2）分析主动配电网的优点、发展需求和主要功能。3）了解主动配电网的含义，建立主动配电网的模型，重点建立几种分布式电源、变压器、输电线路、负荷的模型,选取适合本仿真平台的模型,从模型结构分析入手，建立相应的数学模型。4）利用simulink软件用仿真软件构建相应的仿真模块8，并着重对各为仿真模块进行运行分析，验证模型的正确性。5）搭建主动配电网仿真平台，建立完善的主动配电网系统。预期目标：1）通过对各模块的工作原理及数学原理分析，为建模能提供坚实的理论基础10。2）根据各模型的不同特点，从不同的侧重点对模型进行仿真分析，仿真结果与现实中情况相符，能够适应主动配电网的发展需要11。3）介绍了目前主动配电网控制中研究较多的各种控制策略,并分析比较了各种策略的优劣势及其适用条件16。4）实现各种分布式能源的成功并网，搭建主动配电网仿真平台，从平台上可以直观地的观察运行状况，从而建立完善的系统。二、工作进度安排1. 3月15日4月5日 熟悉课题，收集相关资料，了解相关背景知识，进行可行性分析2. 4月5日5月15日 学习各种分布式电源及主动配电网知识，并熟练掌握simulink软件，完成课题的主题设计，其中各种分布式电源研究7、主动配电网建模和主动配电网的仿真，分别分3周时间共计6周进行设计和验证。3. 5月15日5月25日 完成毕业设计论文，分初步完成和最后修改两步完成。 参考文献1 胡学浩.美加联合电网大面积停电事故的反思与启示.电网技术，2003,27（9）：T22 姚春球.发电厂电气部分.北京:中国电力出版社,20083 徐荆州.分布式发电对配网可靠性的影响分析D.江苏.东南大学.20074 肖鑫鑫，刘东.分布式供接入电网模型研究综述能系统综述J.华东电力.2008,36(2):76-815 黄俊，王兆安.电力电子变流技术.北京：机械工业出版社，1999.12：207-2306 肖朝霞.微网控制及运行特性分析：博士学位论文,天津：天津大学，2008.127 刘凤君.高能环保的燃料电池发电系统及其应用，北京：机械工业出版社，2005,10：336-3898 聂波波，江乐华.平板状固体氧化物燃料电池电化学特性simulink建模与仿真.化学工业与工程技术，2008,29（1）：10-139 林宇锋.智能电网技术体系探讨J.电网技术，200910 万航羽.双馈风力发电机建模及谐波分析.电气应用，2008,27(6):53-5711陈理.分布式发电装置控制系统的设计和研究：硕士学位论文，杭州：浙江大学，2006.512薛迎成,台区能灵,等.微电网孤岛运行模式下的协调控制策略.中国电力2009,42(7):36一413王成山，李鹏.DG、微网与智能配电网的发展与挑战J.电力系统自动化，2010,34（2）：10-1414Ni Ming,McCalley J D,Vittal V,et al.Online risk一based seeurity assessment.IEEE Trans on Power Systems,2003,18(1):258一26515European Commission.Strategic research agenda for Europes Eleetrieity N etworks of the Future.http:/www.sm/Artgrids.eu/documents/str/sra_finalv-ersi on.pdf,2007一05一0116王成山,肖朝霞,王守相等.微网综合控制与分析.电力系统自动化,2008,32(7):98一10317Laaksonen,H,Saari,P,Komulainen R.Voltage and frequency control of Inverter Based weak LV network microgrid.In:Future Power Systems,2005 International Conferenee.Amsterdam,2005,6pp 毕 业 论 文 开 题 报 告指导教师意见：从文献综述可看出参，该同学参阅了大量与本课题相关文献资料后，对主动配电网建模和仿真平台的开发有了较深刻的认识。对主动配电网建模方法有了初步的设计方案，方案合理可行。课题难度适中，工作量饱满，有较强实用性。该同学的文献综述符合文献综述要求，已完成了建模、仿真的准备工作。同意开题 指导教师： 年 月 日附件：参考文献注释格式学术期刊 作者论文题目J期刊名称，出版年份，卷(期)：页次如果作者的人数多于3人，则写前三位作者的名字后面加“等”，作者之间以逗号隔开。例如：1 李峰,胡征,景苏等. 纳米粒子的控制生长和自组装研究进展J. 无机化学学报， 2001, 17(3): 3153242 J.Y.Li, X.L.Chen,H.Li. Fabrication of zinc oxide nanorodsJ. Journal of Crystal Growth, 2001,233:57学术会议论文集 作者论文题目文集编者姓名学术会议文集名称C，出版地：出版者，出版年份：页次例如：3 司宗国 谢去病 王群重子湮没快度关联的研究见赵维勤，高崇寿编第五届高能粒子产生和重离子碰撞理论研讨会文集C，北京：中国高等科学技术中心，1996：105图书 著者书名M版本出版地：出版者，出版