1、 4.1 存在問題配電網(wǎng)中存在大量分布式發(fā)電時(shí)會引起一系列十分重要的問題。例如，許多小型分布式發(fā)電機(jī)在配電線路上位置的選擇會如何影響配電系統(tǒng)的運(yùn)行和控制？在先進(jìn)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展和競爭市場的推動(dòng)作用下，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)將如何發(fā)展？為適應(yīng)對獨(dú)立發(fā)電不斷增長的需求，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上存在矛盾的情況下，為協(xié)調(diào)配電系統(tǒng)的運(yùn)行，應(yīng)在市場競爭力和實(shí)時(shí)控制之間找到什么樣的平衡？在新的運(yùn)行環(huán)境下，輔助服務(wù)如何實(shí)現(xiàn)？下面兩個(gè)因素影響小型分布式發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)入正在出現(xiàn)的市場的能力：1)第一個(gè)因素是傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)的法規(guī)可能限制了允許小型分布式發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)入市場的程度，特別地，零售競爭的加劇，以及將分布式發(fā)電指定為發(fā)電環(huán)節(jié)中配電網(wǎng)絡(luò)

2、的一部分，都將限制分布式發(fā)電在涌現(xiàn)出的競爭式市場中所起的作用。2)第二個(gè)因素是分布式發(fā)電技術(shù)按日和按分鐘的運(yùn)行模式以及在配電系統(tǒng)中為協(xié)調(diào)如此短時(shí)的運(yùn)行操作而建立的競爭市場。這種短期運(yùn)行的協(xié)調(diào)可根據(jù)基于控制信號的市場來實(shí)現(xiàn)。盡管電力系統(tǒng)的法規(guī)對于定義分布式發(fā)電進(jìn)入電力市場的標(biāo)準(zhǔn)很重要，但基于市場或基于價(jià)格的控制信號更重要，因?yàn)樗鼘⑹狗植际桨l(fā)電在電力市場上的運(yùn)行更容易。對于一個(gè)能可靠和有效運(yùn)行的分布式發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)的運(yùn)行和控制方法必須能夠滿足維持系統(tǒng)服務(wù)所需的工程需要，并對電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能起到推動(dòng)作用。4.2 電力系統(tǒng)發(fā)展配電系統(tǒng)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)多臺分布式發(fā)電機(jī)配電系統(tǒng)的未來結(jié)構(gòu)未來配電網(wǎng)中分布式發(fā)電

3、配電網(wǎng)自上而下運(yùn)行，不受競爭市場的影響，潮流是單方向的，系統(tǒng)頻率不會劇烈的變動(dòng)，配電系統(tǒng)主要的控制任務(wù)是維持電壓在特定的水平。分布式電源分散運(yùn)行，配電網(wǎng)受競爭市場的影響，潮流雙向流動(dòng)，系統(tǒng)頻率可能會發(fā)生變化動(dòng)，分布式電源需要提供電壓支持。4.3 系統(tǒng)功率不平衡當(dāng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)電源和負(fù)荷之間的功率不平衡時(shí)，將引起系統(tǒng)頻率變化。系統(tǒng)中不平衡功率可定義為某配電系統(tǒng)一天中日負(fù)荷曲線若系統(tǒng)總負(fù)荷功率與總發(fā)電功率匹配，則系統(tǒng)頻率不變。但由于電力系統(tǒng)中負(fù)荷變化的隨機(jī)性，很難保證電源功率和負(fù)荷功率的平衡，或多或少將存在功率的不平衡。日計(jì)劃輸出功率4.4 分布式電源模型(1)汽輪機(jī)(2)水輪機(jī)(3)燃?xì)廨啓C(jī)1.

4、 發(fā)電機(jī)的狀態(tài)方程2. 汽輪機(jī)3. 水輪機(jī)(4)復(fù)合循環(huán)電廠(5)風(fēng)力發(fā)電機(jī)(6)逆變器4. 燃?xì)廨啓C(jī)5. 復(fù)合循環(huán)電廠6. 風(fēng)力發(fā)電機(jī) 4.5 分布式發(fā)電系統(tǒng)模型及頻率調(diào)節(jié)1. 分布式發(fā)電系統(tǒng)模型配電系統(tǒng)模型：通過配電系統(tǒng)將所有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)模型耦合在一起，可得擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)空間模型。發(fā)電機(jī)模型：2. 頻率的二次動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)下垂系數(shù)為：汽輪機(jī)水輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)電廠風(fēng)力發(fā)電機(jī)頻率二次調(diào)整動(dòng)態(tài)離散化模型水輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)電廠風(fēng)力發(fā)電機(jī)3. 配電系統(tǒng)頻率仿真單臺CT情況下頻率偏移系統(tǒng)具有二次頻率調(diào)節(jié)時(shí)頻率偏移4臺燃?xì)鉁u輪機(jī)系統(tǒng)頻率響應(yīng)水力機(jī)組和CT系統(tǒng)的頻率響應(yīng)4. 頻率穩(wěn)定性分析特征值分析表4-3

5、單機(jī)模型的特征值汽輪機(jī)燃?xì)鉁u輪機(jī)水輪機(jī)-0.50+j1.63-0.50+j1.63-5.66-20.24+j4.96-20.24+j4.96-0.12+j4.83-0.12+j4.83-0.03+j1.48-0.03+j1.48-7.17-0.36表4-4 30母線系統(tǒng)實(shí)例的特征值4臺燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)連續(xù)的4臺燃?xì)廨啓C(jī)水輪機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)-21.23+j4.94-21.23-j4.94-21.20+j4.92-21.20-j4.92-20.31+j2.41-20.31-j2.41-20.30+j2.40-20.30-j2.400.18+j5.720.18-j5.72-0.06+j4.97-0.06-j

6、4.97-0.25+j3.77-0.25-j3.77-0.46+j2.95-0.46-j2.95-5.00-0.67-0.07+j0.22-0.07-j0.22-1.19-0.19-1.610.00-20.30+j2.41-20.30-j2.41-6.620.07+j4.330.07-j4.33-0.47+j2.68-0.47-j2.68-5.00-1.26-0.90-0.17-0.06+j0.05-0.06-j0.050.00較大的線路阻抗與較小發(fā)電機(jī)慣性影響系統(tǒng)的性能：1)較小的慣性建立了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性與局部頻率之間的強(qiáng)耦合，同時(shí)其阻尼較小，因此對振蕩過程的阻尼效果較小。2)低壓電網(wǎng)線路盡管

7、比高壓電網(wǎng)有較大的阻尼，但也不足以抵消小慣性的影響。水輪機(jī)和CT系統(tǒng)增加Ts水輪機(jī)與CT系統(tǒng)增加水電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量4臺燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)降低燃料控制器增益5. 提供電壓支持1.分布式發(fā)電機(jī)提供電壓支持的任務(wù) 第一，由于提供的功率離負(fù)荷很近，小型發(fā)電機(jī)很容易改善電壓質(zhì)量。即使系統(tǒng)中所使用的功率絕大部分由集中供電提供，分布式發(fā)電機(jī)仍可以作為同步調(diào)相機(jī)運(yùn)行，從而可減少配電系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電壓支持的其他設(shè)備的需求。分布式發(fā)電機(jī)將起到就近進(jìn)行負(fù)荷中心的無功不匹配的補(bǔ)償作用，從而可推動(dòng)遠(yuǎn)距離電能的銷售。第二，通過分布式發(fā)電機(jī)提供自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)(VAR)支持，這可通過控制電力調(diào)節(jié)設(shè)備中的電力電子元件的運(yùn)行狀態(tài)，使發(fā)電機(jī)母線電

8、壓保持為常數(shù)。電力調(diào)節(jié)設(shè)備可為分布式發(fā)電機(jī)提供超前或滯后的無功功率，因此可改善局部無功功率的不平衡。在這種運(yùn)行方式下，分布式發(fā)電機(jī)可以像靜止無功補(bǔ)償設(shè)備那樣運(yùn)行，將在輸電系統(tǒng)中充當(dāng)靈活交流輸電(FACTS)設(shè)備的角色。2. 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與局部VAR支持 當(dāng)分布式發(fā)電機(jī)工作于競爭性市場時(shí)，只有在需要無功功率補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候才提供電壓支持，因此需要開發(fā)電壓支持的監(jiān)視和費(fèi)用的基本機(jī)制。開發(fā)推動(dòng)分時(shí)計(jì)價(jià)的輔助服務(wù)方法和在自由競爭的市場中買電和賣電的服務(wù)是電網(wǎng)改造和解除電力管制的過程中一個(gè)重要的部分。4.6 分布式發(fā)電與市場結(jié)構(gòu)集成時(shí)的控制市場中能量的整體價(jià)格可表示為價(jià)格反饋的預(yù)期發(fā)電機(jī)響應(yīng)無價(jià)格反饋時(shí)功率偏差及價(jià)格偏差有價(jià)格反饋時(shí)功率偏差及價(jià)格偏差1. 閉環(huán)價(jià)格信號模型成本輸出方程添加輸出成本方程后，發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型可以用表示為一般形式：2. 離散時(shí)間價(jià)格模型競爭市場中的單個(gè)的價(jià)格方程價(jià)格信號形成動(dòng)態(tài)模型動(dòng)態(tài)價(jià)格方程水輪機(jī)汽輪機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)復(fù)合循環(huán)電廠3. 閉環(huán)價(jià)格信號分析無價(jià)格反饋時(shí)功率偏差