山东理工大学毕业答辩PPT

电气与电子工程学院自动化1201班山东理工大学ShandongUniversityofTechnology利用风电机组改善农村配电网电压质量技术研究答辩人周琦超导师胡健副教授目录Content引言农网末端电压过低的成因分析风力发电的应用研究利用风电机组经储能装置改善农网供电质量方案系统仿真分析致谢结论与展望国内外研究现状本文的研究内容引言选题的背景与意义Chapter1第一章偏远地区远距离输电

农村电网末端供电一直存在着质量问题，供电半径大、导线细，设备陈旧，对电网管理认知水平低、维护知识匮乏，资金不足和长久规划，从而导致电压损失大、电能损失高，安全性和可靠性差，电线损耗加大，电网建设难以提高。虽然近几年，我国对农村电网改造的重视程度越来越高，农村电网的供电质量和可靠性有了不小的改善。但是，随着经济的进步，农村的耗电量日益增加，农村居民对电能质量的要求也越来越高.配电网的线路损耗、调度运行以及机电设备的正常运行与否会直接影响到供电质量。特别是在远距离配电上电能损耗严重。而太阳能的其中一种转换形式——风能，是绿色能源，伴有洁净、无污染、取之不竭，用之不尽、可再生的特点。第一章引言选题背景与意义偏远地区地势

虽然在偏远地区地理位置相对偏僻，经济发展十分落后，石油等化石资源也不易于开发，但是另一方偏远地区的用电需求总量也并不多，况且这些地区没有高大建筑物的阻挡，太阳能其中的一种形式—风能变可以被很好的利用开发。同其他资源对比的话，风力发电在这些地区还具有更大的优势，除了清洁可再生等优点以外，风力发电还具有建造时间短、安装风电机组灵活，占用土地面积少等绝对性的好处。就长远来看，也可以减少对电网总量的需求压力，降低了远距离输电的线损。单机使用的话可以做充电电源，长远来看可以将积蓄的电能进行并网，支撑大电网。第一章引言选题背景与意义第一章引言国内外研究现状““丹麦全国70%的电能是风能，但是风力是断续的，稳定性不够，就通过海底电缆和欧洲大陆连接在一起。发电多时，给大陆电网输电；发电少时，从大陆电网抽取电能，实现稳定运行。丹麦(Danmark)123风力发电Somekeywords分布式发电Somekeywords并网Somekeywords4可持续发展Somekeywords1ONE最有发展潜力和发展意义的是分布式发电技术。第一章引言国内外研究现状线路末端装设配电变压器风光互补等分布式发电系统提高变压器低压侧母线的电压安装低压自动补偿电容器装配串联电压自动补偿装置2TWO 3THREE4FOUR5FIVE第一章引言主要研究内容

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分析农村电网电压偏移的成因。2分析几种解决农村电网末端电压过低的方法及其存在的问题。3提出一种利用风电机组经储能装置来改善农村配电网供电质量的新思路，重点研究风电机组接入农网末端对农网末端电压的影响。4通过simulink仿真模块对其进行仿真分析，对比风电机组接入前后农网的末端电压，验证方案的可行性，完成设计。解决农村电网末端电压过低的方法农网末端电压过低的成因农网末端电力供应特点Chapter2第二章第二章农网末端电压过低的成因偏远地区（农网末端）电力供应特点

1供电半径大、密度低。偏远农村地区远离城镇，电力负荷多分散分布，造成线损大；2配电变压器有相当一部分为高能耗变压器，无功功率损耗增大3农村高寒地区用电负荷季节性强。农耕（灌溉、收割、抗旱等）期间，电力负荷很重，而农闲时，基本的照明用电使配电变压器接近空载状态，空载损耗高4继电器无法满足要求。在10～35kv供电的农村电网，往往使用二段或三段式电流保护来保护线路，但当输电线路变长，形成大量分支以及电网负荷率低的时候，线路的故障发生会导致继电器快速可靠地工作第二章农网末端电压过低的成因目前解决农村电网末端电压过低的方法

1对低压线路进行改造，换成截面更大的导线，或着将供电方式改为三相四线制2对10kV线路进行延伸处理、增加配电变压器的数量3安装低压无功补偿装置，但这只对感性负荷较重时作用明显4整配电变压器的电压分接头位置，只在负荷重时有较好效果，并且会在负荷轻时，使首端电压过高第五章主要结论与展望事实上Asamatteroffact以上几种解决农村电网末端电压过低的方法虽然都能在一定程度上改善农村电网电压，但是都存在着各种各样的缺点。而风能作为可再生的清洁能源，又能够在负荷端供能，不需长距离输电，非常适合解决农村电网末端电压过低的问题。第二章农网末端电压过低的成因风力发电的应用研究Chapter3第三章风力发电的种类风力发电的发展状况第三章风力发电的应用研究风力发电的发展状况我国的几个风能丰富带主要分布在东南沿海地区、“三北”地区和内陆局部地区。其中青海、内蒙古、东北三省、甘肃、西藏和新疆等省(自治区)是三北地区，拥有中国可开发储量的80%。约有200MkW的风能储量可供这一风能丰富带开发利用。另一方面，“三北”地域风力发电场地形平缓和方便的交通运输，被称为我国第一大的连片风能资源区，有利于开发大量的风电场。第三章风力发电的应用研究风力发电的发展状况

中国风能协会和国家能源局的调查显示，2015年，中国风电装机量再创新高。全国（除台湾地区外）新增安装风电机组16740台，新增装机容量30753MW，同比增长32.6%；累计安装风电机组92981台，累计装机容量145362MW，同比增长26.8%。 2015年，我国六大区域的风电新增装机容量均保持增长态势，西北地区依旧是新增装机容量最多的地区，超过11GW，占总装机容量的38%；其他地区均在10GW以下，所占比例分别为华北地区（20%）、西南（14%）、华东（13%）、中南（9%）、东北（6%）。123异步发电机双馈感应发电机同步发电机小型风力发电机组的种类第三章风力发电的应用研究利用风电机组经储能装置改善农网供电质量方案Chapter4第四章风电机组并网流程图风电机组接入农网末端后的理论分析第二章研究方法与思路风电机组接入农网末端后的理论分析第四章利用风电机组经储能装置改善农网供电质量方案风电机组接入后的输电线路示意图风电机组接入时，有在理想情况下，对风电机组进行合理配置可以使得，

，即。在现实情况下，风电机组也能保证对输电线路末端电压有较好的提升。值得注意的是，需要对风电机组的并网容量进行优化配置，以防止在风电机组出力最大，但负荷使用最低时并网，导致的输电线路末端电压过高。

风电机组并网流程图整流储能升压逆变风电机组单相电网第二章研究方法与思路第四章利用风电机组经储能装置改善农网供电质量方案

在三相桥式全波整流电路中，三个正二极管的正极引出线分别同三相绕组的首端相连。在某一瞬间，只有与电位最高的一相绕组相连的正二极管导通。同样，三个负二极管的引出线也同三相绕组的首端相连。在同一瞬间，只有与电位最低的一相绕组相联的负二极管导通。这样反复循环、6只二极管轮流导通，在负载两端便得到一个适合我们的较平稳的脉动的直流电压。整流

经过AC/DC的整流环节以后，直接将电能存储到储能装置的蓄电池组中，可以保证风力发电机的任意时刻的电能都被利用，避免出现了直接利用的浪费和电能质量低的现象。第二章研究方法与思路第四章利用风电机组经储能装置改善农网供电质量方案储能技术主要分为储电与储热。目前储能方式主要分为三类：机械储能、电磁储能、电化学储能。储能技术对电网的好处有三点：一：帮助增加可再生能源的渗透率，促进分布式(微电网)发电的发展；二：提升电网的稳定性和实现充分的调峰，减少高峰负荷及对应的电网投资和电源投资；三：通过电价设计，促进电力市场自由化。电池储能是分布式电网(微电网)发展的瓶颈。储能第二章研究方法与思路第四章利用风电机组经储能装置改善农网供电质量方案升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的主要两个因素是:升压1.电感L储存能量之后拥有了让电压泵升的能力2.电容C能够把输出电压维持住第二章研究方法与思路第四章利用风电机组经储能装置改善农网供电质量方案升压斩波电路的基本原理是，一开始先设定电路的电感L数值很大，电容C数值同样很大。到了可控开关V成为通路状态的时候，电源E开始朝电感L充电，充电的电流差不多恒定为I1，此时电容C上的电压给电阻R供电。由于C值很大，几乎维持输出电压U0为恒值，记为U0.假设V处在通路状态的时间是ton，这个阶段的电感L上存储的能量是。当V处在断开状态的时候E和L一起朝着电容C充电并向电阻R提供能量。假设V处在断开状态的时间是toff，则在这个期间电感L释放的能量是,当电路工作与稳定状态的时候，一个周期T中电感L存储的能量和释放的能量相等.

逆变S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负第二章研究方法与思路第四章利用风电机组经储能装置改善农网供电质量方案接入风电机组时的农网首末端电压仿真系统仿真分析未接入风电机组时农网首末电压仿真Chapter5第五章第五章系统仿真分析未接入风电机组时系统仿真传统农村电网基本有着固定的形式，即由核心电网的终端变电站，通过线路配电到农村的10kv的变电站。而在这一过程，线路上的电能损耗很严重，损失大量财力，更导致末端用电电压质量降低。通过仿真，可以看出线损严重性。文模拟的是额定电压为10kV的单相输电系统.其主要参数如下：线路首端电压的仿真模块VS电压为14.847kV；电压源等效内阻Rs_eq为0.1Ω；相位：0；频率：50Hz；输电线路用π型等效线路替代，线路长度l=10km；用户端为恒定负荷1000kvar.其电压输出波形如下图所示第四章第五章系统仿真分析第四章实验测试分析第五章系统仿真分析第四章实验测试分析由于线路首端电压需提高5%，经检测其首端电压为10.44kV，但是末端电压仅为9.035kV，标准电压应为10kV，电压偏移率为9.65%.而GB/T12325-2008规定：10kV及以下的输电线路供电电压偏差为标称电压的，测量结果为9.65%，电压偏移率已经超出了电压偏差的允许范围，这显然会对农村居民的生活用电质量造成较大的影响.第五章系统仿真分析接入风电机组后系统仿真本文所采用的方法是先将风力发电机组的出力进行整流储能，然后再经过单相逆变后接入末端电网，因此可以将储能后的风机出力看为恒功率输出，故可将其等效为直流电源经过单相逆变后接入末端电网.其中，风机采用1.5MW机组，风电机组总装机容量为6MW.农网末端接入风电机组时的仿真模型如下图所示。

风电机组单相逆变并网一般的组成成分包括：单相逆变器、锁相环、单项逆变滤波、电网。原理是通过比较逆变器并网电流和电网电压是否同相位,逆变输出电压和电网电压幅值是否相同来判断逆变器能否并入电网第五章系统仿真分析第五章系统仿真分析第五章系统仿真分析SUMMARY农网的末端电压有了明显的提升.经过测量，风电机组补偿后的农网末端电压提高到9.908kV，电压偏移率下降到了0.92%，已经保证了农网末端电压在供电电压偏差的允许范围内.因此，在经过风电机组接入末端后的农网，其末端电压有了明显的提升。第五章系统仿真分析

结论与展望Chapter6第六章第六章结论与展望本文分析了农村电网电压偏移的成因，重点研究了风电机组接入农网末端对农网末端电压的影响，并通过simulink仿真模块对其进行仿真分析，对比了风电机组接入前后农网的末端电压，验证了方案的可行性，得到了较为满意的结果。需要指出的是，风电机组接入也将加剧配电网末端电压波动性，需要我们对风电机组容量及布局进行合理的优化配置，才能更好的发挥风电机组的作用，这也成为了未来大力研