电网友好型空调与农村典型微网系统容量的匹配和优化

摘要

21世纪以来，新农村的建设使得能源的需求量日益增长，对能源供应带来巨大的压力。同时，由于资源环境的压力不断增大，节能减排、清洁能源、可持续发展成为了我们的努力目标。所以，为保证用电质量，可通过接纳多种类型的发电方式、鼓励友好型用电设备参与调控，满足配电网需求。
　　本文分别针对电网友好型发电和用电设备在农村配电网中的应用进行分析研究。首先在理论上分析了分布式光伏接入对配电网的影响，并通过搭建光伏、农村负荷和配电网仿真模型做具体分析;为了提高光伏的利用率，同时考虑到农村配电网的特性，引入分层储能，通过仿真分析其应用优势。用户侧以空调负荷为例，针对电网友好型电压响应策略的应用局限提出改进措施，使电网友好负荷能够更好的主动参与电网调控，帮助电网稳定运行。论文主要研究内容包括:
　　(1)从理论上分析了分布式光伏接入的位置和接入容量对配电网电压分布、电压损耗、网络损耗、可靠性的影响，并总结了对应的影响规律。设置了四种典型的负荷和光伏分布情况，分析分布式光伏的最优接入位置和接入容量，以保证配电网能够接纳更多的光伏。
　　(2)根据居民的生活习惯，将农村负荷分为不可控负荷、可转移负荷、可中断负荷三类，搭建不同类型负荷的数学模型并分析用电特性，为判断能否作为电网友好设备提供依据;同时，建立分布式光伏的数学模型，分析其出力特性。基于某380V低压配电网，通过Matlab仿真分析配电网冬季的供用电特性以及分布式光伏出力和负荷用电的相关性，拟采用分布式光伏改善用电高峰时段的电网充裕度，提高配电网的稳定运行。然后，为提高电网对分布式光伏的接纳能力，引入了分层储能，并列举了四种典型的应用场景。考虑农村低压配电网特点，选择分布式储能与分布式光伏配合运行、集中式储能改善配电网整体负荷特性的运行模式，通过仿真分析其应用优势。
　　(3)电网友好用电技术主要是进行用户侧管理，以提高配电网的供电可靠性和运行稳定性，本文以电网友好型空调负荷为例进行分析。首先，在Matlab中搭建空调负荷模型，验证模型的有效性和正确性;同时，基于简单配电网模型，验证常规电压响应策略。其次，针对该响应策略应用于农村配电网存在的问题，提出了改进策略，即空调根据电网运行的实时状态，自动调整其自身的运行情况，在不影响用户舒适度的同时，协助维持电网的安全稳定运行，实现用户与电网之间的灵活、友好互动。最后，基于电压暂态概率模型和基于用户满意度的电压暂降费用模型，对改进的空调响应控制策略做了经济性评估。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 课题研究背景与意义

1．2 电网友好技术概述及研究现状

1．2．1 电网友好发电技术

1．2．2 电网友好用电技术

1．2．3 国内外发展和研究现状

1．3 新能源在农村配电网中的应用

1．3．1 农村配电网现状

1．3．2 分布式光伏的发展和研究现状

1．3．3 分层储能的发展和研究现状

1．4 本文主要研究内容

2 电网友好发电设备对配电网稳定运行的影响分析

2．1 对配电网电压分布的影响

2．1．1 配电网电压计算

2．1．2 配电网电压分布

2．2 对配电网电压质量的影响

2．2．1 配电网电压损耗计算

2．2．2 配电网电压质量分析

2．3 对配电网网络损耗的影响

2．3．1 配电网网损计算

2．3．2 配电网网损分析

2．4 对配电网可靠性的影响

2．5 本章小结

3 配电网负荷及分布式光伏特性分析

3．1 负荷模型

3．1．1 不可控负荷模型

3．1．2 可转移负荷模型

3．1．3 可中断负荷模型

3．1．4 居民用电负荷聚合模型

3．2 分布式光伏模型及出力分析

3．3 算例分析

3．3．1 算例相关参数

3．3．2 负荷仿真分析

3．3．3 光伏出力与负荷相关性分析

3．4 本章小结

4 分层储能控制技术

4．1 典型储能技术在配电网中的应用

4．1．1 集中式储能与分布式储能

4．1．2 储能技术的应用分析

4．2 分层储能结构及功能

4．3 分层储能设计及算例分析

4．3．1 储能运行多目标优化模型

4．3．2 分布式储能配置

4．3．3 分层储能优化运行

4．4 本章小结

5 电网友好型空调设备控制策略研究

5．1 电网友好型空调负荷概述

5．2 空调负荷特性分析

5．2．1 空调负荷模型

5．2．2 人体舒适度模型

5．2．3 空调运行特性分析

5．3 电网友好型空调主动响应策略研究

5．3．1 空调主动响应策略

5．3．2 改进空调主动响应策略

5．4 响应策略经济性评估

5．5 本章小结

6．1 研究结论

6．2 后续工作展望

参考文献

附录

作者简历

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