分布式电源的建模研究

刘子悦　邹婷　李奇峰　王宇威　苑智博　李芊芊

摘要：目前环境污染和能源短缺的问题越来越严重，在我国智能电网和电力市场正在逐步推行，传统的大电网集中供电模式已经无法满足现今社会对电力供应的需求。分布式发电因其独特的优势成为了未来发电网发展一种极其具有潜力的发电方式。合理的利用和开发分布式电源已经成为改善供电可靠性和经济性的重要措施和趋势。分布式电源的大量引入，给电网的安全和稳定带来了新的挑战。因此，准确地掌握分布式电源的输出特性对电网的安全稳定运行至关重要。本文首先对风力发电和光伏发电的国内外发展进行了介绍，并根据其工作原理进行了建模。

关键词：分布式电源；风力发电；光伏发电

中图分类号：TM732 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2017）003-0-01

一、风力发电

1.风力发电发展概况

风能资源非常丰富，可利用风能的总量比全球可开发的水资源的总量要大十倍甚至更多。由于石油、煤炭和天然气等化石燃料资源越来越少，水资源枯竭、空气污染、全球变暖等其他环境问题日益严重，人们越来越多的关注风电这样一种无污染、可再生的清洁能源。目前五十多个国家都在积极推动风力发电的发展，随着技术不断成熟，越来越多的国家将加大对风电的投入以此来促进风电电价的降低。考虑地理因素和环境因素的影响以及政府税收优惠政策的支持，某些地区的风电价格已经能够同火电和其他能源形式的发电价格展开竞争。我国的风力资源储量世界排名第一，可开发利用的风电能源总量为 2.5亿千瓦，仅次于美国和俄罗斯，位居世界第三。自从1986年在山东第一个风电场并网以来，我国政府一直在大力支持风电发电，先后出台了一系列的支持政策，有力地推动了风力发电的发展。

2.风力发电机的类型

风力发电机依据转子旋转的速度是不是发生改变，有运行时转子速度变化的和转子速度不变的两大类。我国风电场普遍使用的是异步发电机。风力发电机发出的电能可以直接提供给负荷，也可以经过变换后并入网络。由于风力发电机在发电时需要在电网中获取一定量的无功功率，因此一般的情况下风力发电机组不可能脱离网络，除非投入其他电力装置，比如加装无功补偿装置等方法。与其他发电方式相比该方法的劣势是花费相对较多。因此，双馈式风力发电机可实现变速恒频发电。

3.风速模型

风能为风电机提供动力，风电机输出的电能是随着风的速度的变化而发生改变。因此，如果要准确描述输出电能的变化规律，就使用一段时间内风的速度的大小随时间而发生改变的规律作为原始参数。在初期描述风速随时间的变化规律是用来提高含有风电力网络的可靠性和经济性。但是最开始的描述风速的方法均采用平均风速作为最基本的参数，这种方法虽然不复杂但是精確度较差。为了提高上述方法的精确度，把用平均风速作为基本数据，改进为与风速相关的四个参数作为数据。

二、光伏发电

1.光伏发电发展概况

太阳能是地球上能源的重要组成部分，它没有地域的限制，处处皆有且可以直接利用，此外它更是一种无污染的可再生能源。发展光伏发电已经成为全球各国解决节约能源保证经济持续发展，保护环境的最佳方法之一。除此之外，光伏发电在我们生活中应用非常广泛，许多智能电器都是利用光伏系统提供动力。

2.光伏系统的模型

在光伏系统的应用中，小型可以带负荷形成一个独立的网络，独立运行，也可以接入到电网实现并网运行。大型的光伏系统的运行方式一般都是并入到电网，输出的电能再由电网进行统一的调剂和分配，再到用户。大型的光伏系统花费比较多，修建这种系统的时间也比较长。因此，兴建小型的光伏系统是发展的趋势。如何为在这种小型的光伏系统建立模型，准确的描述它的发电量非常重要。这种小型的光伏系统所包含的基本的元件如图所示：

成组光伏电池的连接方式为并联或者是串联。不同的连接方式的输出的电压和电流的特性各有不同。采用串联的连接方式对输出直流电压的输出值有一定的影响，与之相对应的，采用并联的连接方式对直流电流的输出值有一定的影响。通过上面的分析，采用不同连接方式的组合可以得到我们所需要的输出特性。

三、结语

本文首先对两种最常见的分布式电源即风力发电和光伏发电的发展进行了概述，分析了这两种分布式电源的工作原理，最后根据实际情况提出了一种风力发电和光伏发电的建模方法。

参考文献：

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