论文总字数：19564字

摘 要

随着人类科技水平的进步以及自然界不可再生能源的日近枯竭，传统的能源供应势必会有越来越多的份额被清洁，可再生能源所取代。而风能作为一种清洁无污染可再生的能源，也越来越受到各国的关注，其发展规模及利用效率也在不断地提高。然而，新的问题也随之出现，由于风能的来源是自然界的风，而风速会随着时间呈现无规则的变化趋势，因此，越来越多的风电场连入电网势必会导致电网的不确定因素越来越多，这就需要在对有风电机组的配电网的潮流问题进行计算的时候，能有一种高效，稳定的方案。

本文采用了场景法来解决风速带来的风电场出力随机性的问题，利用前推回代法实现含风力发电机的配电网无功功率优化问题，并且使用差分进化算法来模拟寻找最优解。

关键词：风电场；配电网；前推回代法；差分进化算法；无功优化

Study on reactive Power Optimization of Distribution Network with Wind Field

Abstract

With the progress of human science and technology and the near depletion of non-renewable energy in nature, more and more shares of traditional energy supply are bound to be replaced by clean and renewable energy. As a clean and pollution-free renewable energy, wind energy has been paid more and more attention by many countries, and its development scale and utilization efficiency are also improving. However, new problems also arise, because the source of wind energy is the wind of nature, and the wind speed will show an irregular trend over time, so, More and more wind farms are connected to the power grid, which is bound to lead to more and more uncertain factors of the power grid, which requires the use of wind turbines. When the power flow problem of distribution network is calculated, there can be an efficient and stable scheme.

Key words:Wind power,Distribution network,Forward-backward sweep method,Differential evolution algorithm,reactive power optimization

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3本文研究内容 1

第二章 含有风电机组的配电网潮流计算 3

2.1配电网潮流计算 3

2.2前推回代潮流计算的矩阵计算 4

2.3风电机组潮流计算模型 5

2.3.1风力发电机的工作原理 6

2.3.2风力发电机组的机械功率描述 6

2.3.3异步电机潮流计算模型 7

2.4算例分析 9

第三章 差分进化算法 11

3.1差分进化算法描述 12

3.2差分进化算法基本流程 12

3.3差分进化算法参数设置 15

3.4算例分析 16

第四章 含风电机组的配电网无功优化 19

4.1基于场景法的无功优化模型 19

4.1.1风电典型场景 19

4.1.2全场景下的无功优化模型 19

4.2基于差分进化算法的无功优化 21

4.4本章小结 22

第五章 结论与展望 23

致谢 24

参考文献 25

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

就当今社会而言能源至关重要，能源能推进文明发展，能源直接影响着人们的生活，能源又起到促进国民经济增长的作用。正是因为能源的众多作用，加速了人们对于能源的使用，导致了当下能源匮乏现象发生。为了改变匮乏现状，提倡合理使用能源与使用绿色能源。对于绿色能源而言，风能因其无污染、分布广、可再生特点被各地广泛应用于电力系统当中，并发挥着突出的作用。在世界风能协会发表的关于《世界风能报》中，用相关数据表明风能发电占全球总共电量的58%，并且每年新增装机容量逐年上升，并针对各国风电累计电装机容量将进行排序：美国gt;中国gt;德国gt;西班牙gt;印度gt;欧洲各国。而具2018年，中国可再生能源专家委员会重新对中国风电装机容量进行统计。（注：此统计不包括台湾等地区）通过统计证明中国风电装机容量正在逐年增长，其累计增长高于美国。中国成为风力发电强国。 并网运行、独立运行、互补运行。这三个运行方式共同组成了风力发电运行模式，对于独立运行而言，其工作原理是通过蓄电池将风力发电机输送出的电能进行储存，然后在分阶段的将电能输送给用户。而对于并网运行而言，对于并网运行风力发电模式主要针对于具有丰富的风力资源地区，将风能变化为电能，再将变化的电能经过变压器变压之后输送给电网供用户使用。因并网运行方式效率高、产能大，因此，作为当下风力发电的主要运行模式。而对于互补运行模式而言，采用一般的风力发电系统与传统的发电系统进行相互结合，共同为用户提供电能形式。采用风力发电有诸多利处，首先，采用风力发电比传统发电模式更加环保，且风力发电可再生，有效的节约资源利用。其次，建立风力发电机场地不会影响农业用地的正常生产工作。最后，通过风力发电可以及时有效的缓解当地的供电紧张问题。因此，对于风力发电的研究与发展是十分必要的，而本文主要是对风电机组的配电网进行研究，希望能够解决当下风电并网而产生的问题，从而提升风能利用率。

1.2国内外研究现状

风电并网后能够提升电能的输出量，但是通过风电并网也会产生一系列的问题，风力发电机自身组件特点以及风力强弱直接改变发电功率特性，都会影响电网正常的运行，与此同时，风电并网后会改变系统拓扑结构，造成潮流分布、网络耗损发生变化。如果对于这些问题不加以控制，则直接会造成系统的崩溃。针对于上述这些问题，国内外相关学者进行研究与探索。国内外相关学者研究与探讨的主要方向是：1.风电并网后产生的关于电能质量问题。2.风电并网后电压变化问题。风速对于电压的影响因素。3.电力电子装置产生的谐波问题。文献[7]主要介绍：针对于风力发电引起电压的闪频与波动问题，从输出功率波动入手对问题进行分析，对这一问题进行解析，并设计出电压变动与闪变值之间的函数关系。文献[8]主要介绍：电能质量受风电机组的影响因素，同时又提出相关抑制谐波的方法，如安装特殊波器于谐波电压较高的母线上的方法。本文[9]主要介绍：主要对双馈风电机进行浅析分析。

1.3本文研究内容

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