含风电场的配电网无功优化研究开题报告

1. 研究目的与意义

随着传统能源的日益枯竭、全球发展对能源的需求以及各国对环境保护的重视，风能作为最具发展潜力的新能源发电技术得到了快速发展，小型风力发电厂的容量少则几十兆瓦，多则上百兆瓦。

但由于风能的间歇性和随机性，风电场的并网会改变配电网的潮流分布，对节点电压、网络损耗等产生重大影响，从而对配电网的无功优化控制带来新的问题和挑战，因此非常有必要对风电场在电网中的行为特性以及接入电网中后产生的影响进行全面研究。

基于分布式能源并网必须不影响原有配电网保护和控制系统的正常运行的原则，目前，几乎所有的风电场都很少考虑无功输出容量，无功功率的输出能力。

2. 课题关键问题和重难点

传统的无功优化模型是建立在网络参数和负荷完全已知的基础上。

但电力系统运行中经常受到随机因素的影响和干扰，负荷功率难以精确预测、设备有可能发生故障、元件参数也会发生变化，这使得电力系统运行中面临更多的不确定因素，以并网风电为例，风电对系统无功的影响有：无论是否并网发电，风电场升压变压器都要向系统吸收无功功率；由于风速的随机性和间歇性，风电场内部无功需求也随着风电机组的有功出力而变化，当风机本身的无功补偿不足以补偿这些无功变化时，就需要从电网吸收无功功率,这些无功功率在流经线路时又会引起线路损耗；风电场中的风机是分散排布的，其间隔距离较大，从系统吸收无功所经的线路较长，又会增加线路或变压器损耗。

同时，若安装的风力发电机为异步发电机，由于它的运行需要吸收无功，使得电网的无功负担加重，电力系统的潮流分布将变得更加复杂，这也是本课题的另一难点所在。

3. 国内外研究现状（文献综述）

风力发电作为当前世界增长的最快的可再生能源，其装机容量增长每年超过30%，部分国家甚至超过60%以上。

风力发电作为一项高新技术产业具有巨大的开发应用前景，对国家的进一步发展将会产生巨大的推动作用[1]。

随着风电装机容量逐年增大和单个风电场装机的不断扩大，以及风力发电自身的结构特点，风力发电厂对电网的影响将会越来越明显。

4. 研究方案

1) 建立电力系统无功优化模型电力系统无功优化问题的数学模型一般包括功率平衡约束、控制变量约束、状态变量约束以及目标函数。

（1）约束条件等式约束:电力系统中任意节点i的有功功率和无功功率满足功率平衡方程{█(pi=pgi-pli=ui∑_(i=1)^n〖uj(gij cos〖δij bij sinδij 〗 )=0〗@qi=qgi-qli-qci=ui∑_(i=1)^n〖uj(gij sin〖δij-bij cosδij 〗 )=0〗)┤式中，pi，qi,ui分别为节点i注入的有功、无功及电压；pgi，qgi为节点i的发电机有功和无功出力；pli，qli为节点i的负荷功率；qci为节点i的补偿电容容量；gij,bij, δ ij为节点i和j之间的电导和电纳，及两者间的电压相位差；n为系统节点总数。

不等式约束：为了保证电网的安全运行和电能质量,电网电压等必须运行在额定范围内,同时发电机的输出也是有限制的,这些限制构成了电网运行的状态变量约束。

5. 工作计划

第1周：初步弄清毕业设计题目的背景和需要展开的工作。

学会利用学校现有资源，搜集自己需要的关于毕业设计题目的研究现状资料，明确接下来的工作任务及重点，撰写开题报告。

第2周：完成开题报告。