第4章分布式发电技术

4.5 分布式发电系统模型及频率调节
1. 分布式发电系统模型
发电机模型： 配电系统模型：
LC ALC xLC CM PG x
n Pi U i U j [ g ij cos( i j ) bij sin( i j )] j 1 n Qi U i U j [ g ij sin( i j ) bij cos( i j )] j 1
(4)复合循环电厂
(5)风力发电机 (6)逆变器
1. 发电机的状态方程
D P P J m e
2. 汽轮机
G (et D)G Pt PG J P k a Tu P t t t G ra ref Tg a
3. 水轮机
第四章 分布式发电系统控制
§ 4.1 存在问题 § 4.2 电力系统发展 § 4.3 系统功率不平衡 § 4.4 分布式电源模型 § 4.5 分布式发电系统模型及频率调节 § 4.6 分布式发电与市场结构集成时的控制
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§ 4.1 存在问题
配电网中存在大量分布式发电时会引起一系列十分重要的问题。例如， 许多小型分布式发电机在配电线路上位置的选择会如何影响配电系统的运行 和控制？ 在先进发电技术的发展和竞争市场的推动作用下，电力系统的结构将如何发 展？ 为适应对独立发电不断增长的需求，在经济和技术上存在矛盾的情况下，为 协调配电系统的运行，应在市场竞争力和实时控制之间找到什么样的平衡？ 在新的运行环境下，辅助服务如何实现？ 下面两个因素影响小型分布式发电系统进入正在出现的市场的能力： 1)第一个因素是传统的电力系统的法规可能限制了允许小型分布式发电系统 进入市场的程度，特别地，零售竞争的加剧，以及将分布式发电指定为发电 环节中配电网络的一部分，都将限制分布式发电在涌现出的竞争式市场中所 起的作用。 2)第二个因素是分布式发电技术按日和按分钟的运行模式以及在配电系统中 为协调如此短时的运行操作而建立的竞争市场。这种短期运行的协调可根据 基于控制信号的市场来实现。尽管电力系统的法规对于定义分布式发电进入 电力市场的标准很重要，但基于市场或基于价格的控制信号更重要，因为它 将使分布式发电在电力市场上的运行更容易。 对于一个能可靠和有效运行的分布式发电系统，系统的运行和控制方法必须 能够满足维持系统服务所需的工程需要，并对电力系统的经济性能起到推动 作用。
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4.2 电力系统发展
配电系统的传统结构
高压电网 配电网
未来配电网中分布式发电
系统A
发电厂
配电网自上而下运行，不受竞争市场的影响，潮流是 单方向的，系统频率不会剧烈的变动，配电系统主要 的控制任务是维持电压在特定的水平。
高压电网
多台分布式发电机配电系统的未来结构
通过配电系统将所有单独的发电机模型耦合在一起，可得扩展状态 空间模型。
ext Axext DP P x L
2. 频率的二次动态调节
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下垂系数为：
汽轮机 水轮机 燃气轮机 复合循环电厂

r k t rD ret
H
6. 风力发电机
G
( D DT ) ( DF DT ) 1 1 G G T Tw PG JG JG JG JG
G T
T DT K DT 1 G T Tw JT JT JT JT
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G DG cWF PG J K V K bV CE D G CE D ref W W F Fdot aV W W W Fdot CE F Fdot
5. 复合循环电厂
G DG ( f 2 PST ) PG J K V K bV CE D G CE D ref W W
系统B
系统C
大电网
分布式电源分散运行，配电网受竞争市 场的影响，潮流双向流动，系统频率可 能会发生变化动，分布式电源需要提供 电压支持。
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4.3 系统功率不平衡
• 当电力系统中出现电源和负荷之间的功率不平衡时，将引起系统频率 变化。系统中不平衡功率可定义为 P PL P G PG
CT
kqTq kqTq k w 1 ( D eH ) Tf Tw rH rh
aKF
aKF D aKD
1 D (1 n)aKD m( d K D ) p aKF
若系统总负荷功率与总发电功率匹配，则系统频率不变。但由于电力系统中 负荷变化的随机性，很难保证电源功率和负荷功率的平衡，或多或少将存在 功率的不平衡。 某配电系统一天中日负荷曲线 日计划输出功率
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4.4 分布式电源模型
(1)汽轮机
(2)水轮机 (3)燃气轮机
G (eH D)G k q q k w a PG J G / Tf q / Tq a / Tw q v r a Te v G v (rh r )a ref Ts a
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
4. 燃气轮机
F Fdot
W Fdot aVCE WF WFdot d V W TvW air G CE air P P ST STdot
(TMTB ) P STdot tG nWF m W air PST (TM TB ) PSTdot