论文-分布式电源接入配电网的不确定性分析

北京信息科技大学毕业设计 （论文）题 目： 分布式电源接入配电网的不确定性分析 学 院： 自动化 专 业： 电气工程及其自动化 学生姓名： 班级/学号 指导老师： 起止时间： 摘要摘 要分 布 式 电 源 的 引 入 ， 使 配 电 系 统 从 放 射 状 的 无 源 网 络 变 为 分 布 有 中 小 型 电 源 的 有 源 网络 。 当 大 量 分 布 式 电 源 接 入 系 统 时 ， 分 布 式 电 源 的 状 态 变 化 将 引 起 系 统 潮 流 大 小 及 方 向的 频 繁 变 化 ， 干 扰 了 原 有 配 电 网 系 统 电 压 调 节 设 备 的 正 常 运 行 ， 使 系 统 电 压 波 动 频 繁 , 严 重 影 响 了 系 统 的 电 能 质 量 。 本 课 题 将 通 过 研 究 分 布 式 电 源 的 原 理 及 工 作 特 性 ， 分 析 其对 电 网 电 压 质 量 造 成 的 影 响 ， 采 用 仿 真 软 件 进 行 模 拟 ， 并 解 决 分 布 式 电 源 造 成 的 电 压 偏差 和 谐 波 影 响 。本课题通过利用仿真软件Matlab/simulink对分布式电源接入配电网实际电路进行模拟仿真，检测并分析造成其影响的原因，以及完成分布式电源接入配电网的相关计算。本课题选取 IEEE33 节点的配电网网络模型，通过对单个以及多个分布式电源的接入位置以及不同容量情况下进行研究，对 IEEE33 节点配电网的网损、节点电压以及谐波状况进行了分析，并利用接入无功功率补偿装置和滤波装置，观察配电网电压质量改善情况。关键词：分布式电源；配电网；电压偏差；谐波；无功功率补偿；滤波摘要IAbstractAbstractThe introduction of distributed generations makes distribution systems from the radial passive networks to active networks which include small and medium-sized distributed power sources. When a large number of distributed powers access into distribution systems, distributed power state changes cause the changes of magnitude and direction of system power flow, interfering with the normal operation of the existing power distribution system voltage regulating equipment, system voltage fluctuates frequently, seriously affecting the system power quality. By studying the principle and operating characteristics of distributed generation in this paper, analyze the impact of the grid voltage quality brought by them. The Simulated software is used to solve the influence of voltage deviation and harmonic impact caused by the distributed generation. In this paper, the simulated software Matlab/Simulink is used to imitate the real distribution system including distributed generations, testing and analyzing the reason for its impact, as well as completing the relative calculation of distributed power access distribution network.The topics selects distribution network of IEEE-33 nodes as an example. Through considering access location and capacity of single and multiple distributed powers, network loss, node voltage and harmonic condition are studied. By accessing reactive power compensation device and filtering device, the improvement of the distribution network voltage quality is obtained.Keywords: distributed generation; distribution network; voltage deviation; harmonics; reactive power compensation; filtering目录目录摘 要（中文） .I（英文） .II第一章 概 述 .11.1 分布式电源的概念及其特点 .11.2 分布式电源对配电网造成的影响 .11.3 分布式电源的研究现状及已有成果 .21.4 本课题的主要工作 .2第二章 研究内容及各装置模型 .32.1 研究内容 .32.2 配电网的潮流计算 .32.3 分布式电源的等效模型 .52.4 无功补偿装置的原理 .52.5 有源滤波装置的原理 .6第三章 分布式电源接入配电网的潮流计算 .73.1 原始配电网的潮流计算 .73.2 分布式电源接入后的潮流计算 .11第四章 simulink 仿真结果及分析 .144.1 仿真模型 .144.2 分布式电源接入配电网的仿真 .184.3 分布式电源接入的谐波影响 .214.4 含有 DG 系统的无功补偿 .224.5 含有 DG 系统的有源滤波 .23第五章 结 论 .24结束语 .25参考文献 .26分布式电源接入配电网的不确定性分析0第一章 概 述本课题主要是针对分布式电源接入电网对电能质量造成的不确定性影响进行分析，从电能质量角度出发，通过理解、分析分布式电源的原理和特性，研究其对电能质量造成影响的原因，并找出解决方法，最后探讨分布式电源并网的电能质量的研究方向。1.1 分布式电源的概念及其特点分布式电源（Distributed Generation，DG）是将电力系统以小规模（发电功率在数 kW 至50MW 的小型模块） 、分散布置在用户附近，可独立输出电能的系统。目前，分布式电源多以接入配电网为主，并网后会使配电网由一个无源网络转变成为一个有源网络，较大程度地影响了网络潮流的大小和方向以及节点电压，这些影响带来的效果主要取决于 DG 本身的特点 1。由于传统能源在未来将逐渐枯竭，各国对节能的重视以及现有电力传输技术存在缺陷，使 DG成为一个研究热点。大型配电网络与分布式发电，尤其是运用新型能源的分布式发电相结合，被世界上许多专家公认为是节约成本投入、有效降低网损、提高电力系统可靠性和灵敏性的重要方式，是本世纪电力工程的重要发展方向之一。由于配电网的负荷具有较大的随机波动性和多种不确定性因素，另外，随着用户对供电电能质量和安全可靠性有更高的要求，DG 具有小容量、小体积，投资小，建设周期短，调节能力灵活，可靠性强等优势，因此，分布式电源大量渗透入低压配电网已成为趋势。文献2中提出，DG 电源包括：小型水力发电站、太阳能光伏发电系统、风力发电系统、地热能发电装置、微型燃气轮机、柴油发电机、燃料电池、生物质发电装置以及储能装置等。DG 因为具有较好的灵活性和投资小等特点，可以根据各个地区的用户密度、负荷特点、地理环境等因素，装设不同的发电方式的 DG，以满足用户需求。分布式电源可实现备用电站、电压控制、热电联产供电以及边远地区的独立发电等多种用途。可以说，在未来分布式电源与我们的日常生活将关联地更加紧密，将更大程度上影响现有的配电网络结构和潮流分布。1.2 分布式电源对配电网造成的影响分布式电源接入配电网，具有节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性等优点。但是，由此使得配电网的管理运行改变了传统方式，必然会引起不确定性影响，文献3中提到，这些影响主要表现为：（1）对电网规划的影响：增加了规划区电力负荷的预测难度，对规划区负荷增长的模型产生影响，更难准确预测电力负荷的增长及空间负荷分布情况；分布式电源输出电能常常受到外界因素影响，有明显的随机性，使变电站的选址、配电网络的接线和投资建设等规划工作更复杂，加大了配电网规划的不确定性。（2）对继电保护的影响：分布式电源接入电网后，电网故障电流的大小、持续时间及方向都将发生改变，若对部分保护进行改造，可能造成保护拒动、误动等。（3）对电能质量的影响：电压偏差，负荷潮流变化大，使馈线上的电压幅值发生变化，调整和维持困难；电压闪变，分布式电源的启动、输出功率的短时剧变以及分布式单元与系分布式电源接入配电网的不确定性分析1统中电压反馈控制设备相互作用都可能引起电压闪变；谐波，在大型配电网中引入分布式电源后，一些重要母线的谐波电压水平可能会较高。（4）对电网调度管理的影响：大量的分布式发电接入中压或低压配电网运行，改变了传统的配电系统单向潮流的特点，其对电力系统稳定性的影响主要取决于发电方式和功率水平这两个方面。（5）对电网经营的影响：增加配电网升级改造投入，分布式电源接入电网，使得配电网的各种保护定值和机理发生根本变化，电网需要额外投资改造升级配电网保护装置；降低配电网设备利用率，配电线路和变电设施因长期为分布式发电提供备用而处于轻载；增加电网运行成本，分布式电源接入电网需要改造费用，现阶段定价比价模糊，会增加成本。综上所述，分布式电源的接入对电网的影响是多方面的，有利有弊。随着分布式电源在电力系统中的应用越来越广泛，研究其对电网造成的不确定性也是必要的。1.3 分布式电源的研究现状及已有成果针对分布式电源接入配电网引起的上述问题，国内外学者已经提出不少相关的解决方法。（1）解决分布式电源对电网规划造成的影响，在投入分布式电源前，需要对周围环境以及潮流分布进行新的评估，避免电网改造时大量不必要的投入。（2）继电保护方面，如果为了适应分布式电源的接入而改造网络，投入势必非常大，所以可以通过改造分布式电源的接入方式，比如加装方向元件，在并网线路两侧加装逆功率保护装置和光纤纵差保护装置等等。（3）电压偏移在长线路、高负荷的线路中较易发生，在这类网络中是否可以接入分布式电源就需要慎重考虑；可以采用多功能逆变器控制策略，在光伏发电系统的逆变器中加入并联有源滤波器的功能，而且采用参考电压最大功率点跟踪控制策略来稳定电压源逆变器的输出电流，能够起到抑制系统谐波电压的作用。（4）分布式发电的方式主要有水电、光伏发电、风能发电等，由于不同的发电方式的各项参数、潮流分布均不相同，接入什么形式的分布式电源需要进行重新计算。（5）电网运营需要大量人力物力的投入，分布式电源接入之后肯定会增加各方面的投入，不能一味追求性能，需要同效益综合考虑。 欧美、日本在分布式电源应用技术发展较快，在关键技术方面已取得一些突破，并在小规模微网中得到验证，目前正推动微网向更高电压等级、更大装机容量发展。国内的分布式发电接入技术的研究和示范工程尚处于起步探索阶段，但是随着关键技术研发进度加速，预计不久将来将进入快速发展期。国内现有的试点项目，比如：上海世博园智能电网综合示范工程（包括分布式电源接入试点、分布式光伏发电接入及微网运行控制试点工程） ，河南财政专科学校校园 520kW 光伏发电项目试点工程（研究分布式光伏发电对配电网的影响及微网运行控制模式） ，等。1.4 本课题的主要工作由于分布式电源对配电网造成的不确定性影响众多，本课题将选取其中对我们日常生活联系较紧密的电能质量方面的影响进行研究，并通过仿真模拟接入的无功补偿和滤波装置，消除这方面的影响。本文通过使用仿真软件 Matlab/simulink 对分布式电源接入配电网进行潮流计算，得到节点电压分布式电源接入配电网的不确定性分析2和网络损耗等稳态参数，通过使用 simulink 对配电网进行仿真，观察并分析分布式电源接入时的情况。本课题将对 IEEE33 节点的配电网进行仿真模拟，使用潮流计算清楚的得到稳态数据，使用simulink 仿真的方式能得出配电网电压波形。通过图表和数据作为理论依据，对分布式电源接入配电网对电压质量造成的影响进行分析、验证，从而得出结论。第二章 研究内容及各装置模型2.1 研究内容随着电力市场的进一步开放以及分布式发电成本的逐年降低，分布式电源将在电力系统占据越来越多的份额。但是，大量的分布式电源接入配电网将会对配电系统的结构和运行产出很大的影响。本课题主要针对电能质量方面进行分析研究。文献4中提出，分布式电源接入配电网之后会引入各种扰动，对电能质量产生的影响，主要体现在：（1）电压偏差和波动。所谓电压偏差是指电网实际电压与标称值之间的差距；所谓电压波动是指分布式电源接入后产生的一系列快速、连续的变动。产生偏差和波动的原因主要有以下几点：a.接入的分布式电源容量不合适，过大或者过小都有可能造成不利影响；b.接入位置不合理；c.分布式电源的反馈环节的电压控制设备之间相互影响。目前解决这种影响的方式主要是在影响较大的节点附近加装无功功率补偿装置，以保证电压的稳定性。（2）谐波。现在分布式电源大多引入电力电子技术，与以往的非线性负载作为谐波源不同，分布式电源接入电网产生谐波的原因主要有：a.分布式电源本身使用电力电子器件装置来控制导通、关断，频繁的启停使得 DG 本身就变成一个谐波源；b.分布式电源使用含有电力电子器件的逆变装置接入配电网，也会产生谐波。对于已有的分布式电源设备，现有的解决方法是加装有源滤波装置，将启动频率附近的谐波消除掉；对于未设置分布式电源的电网，则可以考虑使用 IGBT，使得产生的谐波较小。2.2 配电网的潮流计算研究上述分布式电源对配电网造成的不利影响，并研究解决方案，首先需要对配电网进行潮流计算，得出初始数据。2.2.1 配电网潮流计算软件 Matpower本文使用 Matlab 子工具 Matpower 来进行潮流计算。Matpower 是基于 Matlab 编写的电力系统潮流和最优潮流计算软件，可以通过运行已经编写好的实际电力系统潮流计算程序来计算相应的潮流分布。文献5 中较清楚的介绍了 Matpower 的初级应用。Matpower 所用的所有数据文件均为 M 文件或者 MAT 文件，用来定义和返回变量：baseMVA、bus、branch 、gen 等。（1）baseMVA 是一个标量，用来设置基准容量，一般设置为 100MVA。（2）bus变量是一个矩阵，其格式为：bus_ i、type 、 Pd、Qd、Gs、Bs、area、Vm、Va、baseKV、zone、Vmax、Vmin。用来设置电网中各节分布式电源接入配电网的不确定性分析3点的标号、类型、注入负荷的有功和无功功率、基准电压、节点电压复制和相位初值等参数。（3）branch变量是一个矩阵，用来设置电网中各支路的各个参数， 其格式为：fbus、tbus、r、x、b、rateA、rateB、rateC、ratio、angle 、 status。如起止节点号、支路的电阻和电抗、基准电压等。（4）gen变量也是一个矩阵，用来设置接入电网中的发电机（电源参数） ，其格式为：bus、Pg 、Qg、Qmax 、Qmin、Vg、mBase 、status、Pmax、Pmin。将各项参数输入之后，就可以通过用 runpf 命令来完成潮流仿真计算。例如， IEEE33 节点配电网的参数设置如下：%function baseMVA,bus,gen,branch = case33baseMVA = 100;%bus data% bus_i type Pd Qd Gs Bs area Vm Va baseKV zone Vmax Vminbus = ;%generator data% bus Pg Qg Qmax Qmin Vg mBase status Pmax Pmingen = 1 0 0 60 -60 1 100 1 100 0 ;%branch data% fbus tbus r x b rateA rateB rateC ratio angle statusbranch = ;return;2.2.2 牛顿-拉夫逊法使用 matpower 的 runpf 命令进行潮流计算时，软件默认使用的计算方法是牛顿-拉夫逊法，自上世纪 60 年代稀疏矩阵技术应用于牛顿法以来，经过几十年发展，已经成为求解电力系统潮流问题的最广泛的一种方法。文献6中较讲清楚了牛顿- 拉夫逊法的特点和原理。当以节点功率为注入量时，潮流方程为一组线性方程，牛顿法为求解非线性组最有效的方法之一。牛顿法的极坐标方程为：式（2-1）(cosin)isiijiijjjiiijjijijPUGBQ分布式电源接入配电网的不确定性分析4对上式进行泰勒展开，取一次项，即可得到牛顿-拉夫逊潮流算法的修正方程组：式（2-2） PJQUPQJ式中： ， 为潮流方程的残差向量， ， 为母线的电压修正量，J 为雅克比矩阵。PQU可以看出，牛顿-拉夫逊法在计算速度、算法稳定性、多电源处理能力等方面，依然具有很大的优势，这也是为什么牛顿-拉夫逊法至今依然被许多科学家所使用。2.3 分布式电源的等效模型现在的分布式电源很多都是用一次能源，如风力发电、太阳能光伏、微型燃气轮机、燃料电池等发电形式。分布式电源技术由于使用的能源的多样性，使其在潮流计算中所采用的模型有很大的不同，主要体现在输出特性方面。文献7中提出，从分布式电源接入配电网的方式来看，分布式电源在潮流计算中的等效模型大致上可以分为三类：（1）P、Q 均恒定的分布式电源，该类型 DG 发出的有功功率和无功功率都是已知的。（2）P、V 恒定型分布式电源，该类型分布式电源发出的有功功率是已知的，且接入点的电压幅值 U 是已知的。（3）P 恒定而 Q=f(V)型的分布式电源，该类型的分布式电源发出的有功功率是已知的，而发出的无功功率和接入点的电压幅值 U 并未给出，但知道无功功率与接入点的电压幅值 U 的函数关系式。文献8中提出，根据不同的分布式电源的运行方式和控制特点，各种分布式电源在潮流计算节点模型可以等效为如下形式：（1）微型燃气轮机发电系统中，发电机运行时发出的是高频交流电，需要采用电力电子变换器输出稳定的电压和额定频率的交流电供给负荷，因此可以等效为 PV 节点。（2）燃料电池，电力电子变换器功率调节单元输出交流可控的有功出力和电压幅值，可以等效为 PV 节点。（3）光伏电池，光伏发电系统接入电网时多采用电流控制逆变器策略，在潮流计算时可以处理为系统输出有功和注入配电网电流幅值恒定的 PI 节点，注入的无功功率可以计算为： 22()QIefP式（2-3 ）由此可以把光伏系统也等效成为 PQ 类型的节点。（4）风力发电，由于风电系统需要通过电网建立励磁系统，所以风电系统的输出和节点电压相关，可以等效成为 PV 或者 PQ 类型的节点。分布式电源接入配电网的不确定性分析52.4 无功补偿装置的原理因为分布式电源接入配电网之后，势必对配电网的电能质量造成一定的影响，需要考虑接入无功补偿和滤波装置，以消除相应的影响。无功功率补偿装置（SVC）应用于分布式电源无功补偿时，其主要目的是保证接入点电压恒定，因此，可将分布式电源看成是一种能够发出有功和无功的特殊负荷，采用面向负荷的控制策略。分布式电源引起的无功波动将使电压失稳，因此需要利用无功补偿装置来调整分布式电源的无功输出。利用SVC 进行补偿时可采用恒无功调节方式，其工作原理是根据系统侧无功功率Qs的变化情况，控制并改变SVC 装置发出的无功功率Q SVC，使其与分布式电源的无功功率 QDG之和为定值或限定在一定的范围内，保证系统侧无功稳定 9。文献10中对SVC原理做了进一步解释。SVC的构成中，基本元件是晶闸管控制的电抗器和晶闸管投切的电容器。TCR和TSC支路，分别是从系统中吸收无功功率和向系统中注入无功功率。其中TCR 吸收的无功功率为： 22sinLQV式（2-4 ）TSC注入的无功功率为： 2C式（2-5 ）所以SVC 向系统注入的无功功率为： 2sin()svcCLQVL式（2-6 ）从式中可以看出，当吸收大于注入时，或者说是TCR支路工作时候，起到的是吸收无功功率的作用，由于吸收了无功功率，则会使得静止无功补偿点附近的电压降低。2.5 有源滤波装置的原理文献11对有源滤波装置（APF ）的原理作了解释。并联有源滤波器由三部分组成，即谐波检测模块、补偿跟踪控制及驱动模块和逆变器。其中，谐波检测模块用于检测负载中的谐波和无功功率，补偿跟踪控制及驱动模块则根据检测出的谐波，控制并驱动逆变器工作，最后由逆变器产生补偿电流，来补偿负载的谐波。但是，大部分文献并没有对含分布式电源的系统如何进行滤波做出相应的研究。图1为APF原理图。分布式电源接入配电网的不确定性分析6图1 APF原理图第三章 分布式电源接入配电网的潮流计算对分布式电源接入配电网进行仿真模拟，第一步首先需要进行潮流计算，观察其潮流分布和网络损耗，以此为依据，进行接下来的工作。3.1 原始配电网的潮流计算本课题采用 IEEE33 节点的配电网网络进行课题研究，图 2 为配电网网络拓扑图，此配电网的首节点（即节点 1）电压设为 12.66kV。图 2 IEEE33 节点配电网网络拓扑结构之后按照 Matpower 软件要求的格式，将 IEEE33 节点配电网各支路阻抗和节点负荷等数据，输入 M 文件中，进行初始潮流计算。网络数据参照文献12 中的算例。表 1 列出 IEEE33 节点网络中各负荷数据，表 2 列出 IEEE33 节点网络的支路数据。表 1 IEEE33 节点配电网各节点负荷数据节点号 有功 kW 无功 kVar 节点号 有功 kW 无功 kVar1 100 60 17 90 402 90 40 18 90 403 120 80 19 90 404 60 30 20 90 40分布式电源接入配电网的不确定性分析75 60 20 21 90 406 200 100 22 90 507 200 100 23 420 2008 60 20 24 420 2009 60 20 25 60 2510 45 30 26 60 2511 60 35 27 60 2012 60 35 28 120 7013 120 80 29 200 10014 60 10 30 150 7015 60 20 31 210 10016 60 20 32 60 40表 2 IEEE33 节点配电网各支路数据支路号 首节点 末节点 电阻 /km 电抗 /km1 2 22 2.7866 2.92773 3 25 2.2451 1.72464 6 33 4.4840 3.9960表 3 IEEE33 节点配电网各节点数据始端节点 末端节点电阻/km电抗/km始端节点 末端节点 电阻 /km电抗/km1 2 0.0922 0.047 17 18 1.289 1.7212 3 0.493 0.2511 2 19 0.164 0.15653 4 0.366 0.1864 19 20 1.5042 1.35544 5 0.3811 0.1941 20 21 0.4095 0.47845 6 0.819 0.707 21 22 0.7089 0.93736 7 0.1872 0.6188 3 23 0.4512 0.30837 8 0.7114 0.2351 23 24 0.898 0.70918 9 1.03 0.74 24 25 0.896 0.70119 10 1.044 0.74 6 26 0.203 0.103410 11 0.1966 0.065 26 27 0.2842 0.144711 12 0.1966 0.065 27 28 1.059 0.933712 13 0.1966 0.065 28 29 0.203 0.933713 14 0.5416 0.7129 29 30 0.5075 0.258514 15 0.591 0.526 30 31 0.9744 0.96315 16 0.7463 0.546 31 32 0.3015 0.361916 17 1.289 1.721 32 33 0.341 0.5302初始潮流计算结果如表 4 和表 5 所示。分布式电源接入配电网的不确定性分析8表 4 IEEE33 节点潮流计算节点电压计算结果节点 电压 发电机 负荷# 幅值（pu） 相角（deg） P(MW) Q(MVAr) P(MW) Q(MVAr)1 1.000 0 4.08 2.54 0.10 0.06 2 0.995 0.025 - - 0.09 0.04 3 0.971 0.164 - - 0.12 0.08 4 0.959 0.278 - - 0.06 0.03 5 0.946 0.395 - - 0.06 0.02 6 0.915 0.233 - - 0.20 0.10 7 0.909 -0.171 - - 0.20 0.10 8 0.901 -0.106 - - 0.06 0.02 9 0.890 -0.234 - - 0.06 0.02 10 0.880 -0.345 - - 0.04 0.03 11 0.879 -0.332 - - 0.06 0.04 12 0.876 -0.313 - - 0.06 0.04 13 0.866 -0.477 - - 0.12 0.08 14 0.862 -0.62 - - 0.06 0.01 15 0.859 -0.689 - - 0.06 0.02 16 0.857 -0.732 - - 0.06 0.02 17 0.854 -0.873 - - 0.09 0.04 18 0.853 -0.891 - - 0.09 0.04 19 0.994 0.007 - - 0.09 0.04 20 0.988 -0.101 - - 0.09 0.04 21 0.987 -0.132 - - 0.09 0.04 22 0.986 -0.165 - - 0.09 0.04 23 0.966 0.113 - - 0.09 0.05 24 0.955 -0.034 - - 0.42 0.20 25 0.949 -0.108 - - 0.42 0.20 26 0.912 0.302 - - 0.06 0.03 27 0.907 0.401 - - 0.06 0.03 28 0.888 0.545 - - 0.06 0.02 29 0.874 0.684 - - 0.12 0.07 30 0.868 0.874 - - 0.20 0.10 31 0.861 0.721 - - 0.15 0.07 32 0.859 0.679 - - 0.21 0.10 33 0.859 0.665 - - 0.06 0.04 总计： 4.08 2.54 3.72 1.80 分布式电源接入配电网的不确定性分析9表 5 IEEE33 节点潮流计算网络损耗计算结果末端节点 节点注入功率 节点吸收功率 网络损耗# P(MW) Q(MVAr) P(MW) Q(MVAr) P(MW) Q(MVAr)2 4.08 2.54 -4.05 -2.53 0.021 0.01 3 3.59 2.31 -3.50 -2.26 0.091 0.05 4 2.47 1.76 -2.43 1.74 0.036 0.02 5 2.31 1.66 -2.28 -1.64 0.034 0.02 6 2.22 1.61 -2.15 -1.56 0.069 0.06 7 1.11 0.54 -1.11 -0.53 0.003 0.01 8 0.91 0.43 -0.90 -0.43 0.009 0.00 9 0.70 0.33 -0.69 -0.32 0.008 0.01 10 0.63 0.30 -0.63 -0.30 0.006 0.00 11 0.57 0.28 -0.56 -0.28 0.001 0.00 12 0.52 0.25 -0.52 -0.25 0.002 0.00 13 0.46 0.21 -0.45 -0.21 0.005 0.00 14 0.39 0.17 -0.39 -0.17 0.001 0.00 15 0.27 0.09 -0.27 -0.09 0.001 0.00 16 0.21 0.08 -0.21 -0.08 0.001 0.00 17 0.15 0.06 -0.15 -0.06 0.000 0.00 18 0.09 0.04 -0.09 -0.04 0.000 0.00 19 0.36 0.16 -0.36 -0.16 0.000 0.00 20 0.27 0.12 -0.27 -0.12 0.001 0.00 21 0.18 0.08 -0.18 -0.08 0.000 0.00 22 0.09 0.04 -0.09 -0.04 0.000 0.00 23 0.95 0.46 -0.94 -0.46 0.005 0.01 24 0.85 0.41 -0.84 -0.40 0.009 0.00 25 0.42 0.20 -0.42 -0.20 0.002 0.00 26 0.98 0.99 -0.97 -0.99 0.005 0.00 27 0.91 0.97 -0.91 -0.96 0.006 0.00 28 0.85 0.94 -0.82 -0.92 0.020 0.02 29 0.76 0.90 -0.75 0.89 0.014 0.01 30 0.63 0.82 -0.62 -0.81 0.007 0.00 31 0.42 0.21 -0.42 -0.21 0.003 0.00 32 0.27 0.14 -0.27 -0.14 0.000 0.00 33 0.06 0.04 -0.06 -0.04 0.000 0.00 总计： 0.360 0.24 这是用 Matpower 软件进行潮流运算之后产生的结果，图 3 为原始电压分布图，图中各节点电分布式电源接入配电网的不确定性分析10压大小是以标幺值表示的，由图 3 可以非常清楚地看出各个节点的电压降落和网络损耗。从图 3 中还能够看出，随着系统潮流流动方向上，各个节点的电压降落逐渐升高，与电压源之间距离越远的点，即越靠近支路末端的点，其电压降落越大。在 IEEE33 节点网络拓扑结构中，节点 18 的负荷较重，线路较长，因此 18 节点的电压最小；另外，虽然节点 23、节点 24 的注入负荷最大，但是与电压源的距离较近，所以节点电压降落偏小。图 3 原始电压分布图3.2 分布式电源接入后的潮流计算通过使用 matpower 程序，对不含分布式电源的 IEEE33 节点配电网网络进行潮流计算之后，可以清楚地看到各个节点的节点电压和系统的潮流分布。为了能比较全面地分析分布式电源对配电网的电能质量造成的不确定性影响，本文设置了几种不同的分布式电源接入方案，以更好地实现课题的研究目标。文献13中提出了量化分析 DG 对系统电压造成的影响，寻找造成影响的规律，应设计多种方案，针对每种情况分别计算。3.2.1 分布式电源接入配电网方案为了尽可能地分析多种情况，需要从网络中选择几个具有代表性的节点进行试验。综合考虑，需要选择首端节点，中部普通节点，大负荷节点，末端节点，以及各支路中部节点，作为此次的测试节点。除了考虑接入位置的影响，还应该考虑到接入容量对配电网网络造成的影响。因为本课题中，系统总负荷较大，所以单个分布式电源接入时，采用与总负荷功率比例为 50%的容量，多个接入时采用比例为 25%的容量。分布式电源在 Matpower 软件中的应用，可以等效成发电机类型；并且，依据前文所述，不同类型的分布式电源可以等效为 PQ 类型或者 PV 类型节点。根据潮流计算可以看出，总负荷的有功功率为 3.72MW，无功功率为 1.8Mvar，所以比例为 50%的分布式电源单台容量，其有功功率为 1.86MW，无功功率为 0.9Mvar；比例为 25%的分布式电源单台容量，其有功功率为 0.93MW，无功功率为 0.45Mvar。3.2.2 单个分布式电源接入为了能全面分析分布式电源接入造成的影响，本文从 IEEE33 节点网络中选取 5 号节点、11 号节点、18 号节点、22 号节点、24 号节点和 33 号节点接入分布式电源。由此分析，分布式电源接入位置不同，造成的影响有何差异。由于进行潮流计算之后数据较繁杂，本文只列出所选节点接入DG 前后电压变化。在实验之前，先进行一次验证，验证分布式电源对节点电压的提升作用，这里将使用比例为 10%的分布式电源，有功功率为 0.372MW，无功功率为 0.18Mvar。低渗透率虽然效果可能不明显，但是能避免一些其他的不利因素。表 6 为接入分布式电源的潮流计算结果。表 6 单个分布式电源（10%）接入处的节点电压分布式电源接入配电网的不确定性分析11节点号 5 11 18 22 24 33DG 接入前电压(pu) 0.946 0.879 0.853 0.986 0.955 0.859DG 接入后电压(pu) 0.958 0.92 0.93 1.003 0.967 0.922可以看到，对于靠近线路末端的节点，DG 接入对电压的提升效果显而易见， 24 节点是重负荷节点，低容量的 DG 接入时的电压提升效果非常不理想，所以之后需要提升 DG 的接入容量。图 4为单个分布式电源接入时的电压情况。图 4 单个分布式电源（10%）接入时节点电压变化情况然后，在同样的节点接入比例为 50%的分布式电源，其有功功率为 1.86MW，无功功率为0.9Mvar。表 7 为潮流计算结果中，接入分布式电源处的节点电压。表 7 单个分布式电源（50%）接入处的节点电压节点号 5 11 18 22 24 33DG 接入前电压(pu) 0.946 0.879 0.853 0.986 0.955 0.859DG 接入后电压(pu) 0.984 1.028 1.133 1.062 1.006 1.056其中 18 号节点为配电网干路末端节点；24 号节点为大负荷节点，但是较电压源距离较近；33号为负荷注入容量较重的支路，也就是拓扑结构图中的支路 3 的末端节点。用曲线图可以更清晰的表示出，分布式电源接入位置不同时，对电能质量造成影响的差异。图 5 为接入位置不同时的电压提升情况趋势，其中横坐标表示节点号，纵坐标表示各节点电压的标幺值。图 5 单个分布式电源（50%）接入时节点电压变化情况从图中可以看出单个分布式电源接入配电网时，接入位置不同对电压造成的影响趋势。靠近电分布式电源接入配电网的不确定性分析12压源的节点，接入 DG 之后，电压提升不明显；越靠近线路末端，对电压改善状况越明显；对于重负荷节点改善状况不佳，如果随意提高分布式电源接入容量，则有可能造成电压过限。基准电压的标幺值上限为 1.1，可以看出 18 号节点电压在容量为 50%总注入负荷容量时已经超过上限，虽然超过的不多，但是电压偏差不利于长期运行，对配电网的故障检修和保护也会造成一定的影响。上述结果中，接入的分布式电源均采