燃料电池类论文开题报告

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开题报告分布式电源

分布式电源装置是指功率为数千瓦至50 MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源。可以用于满足电力系统和用户特定的要求。下面是我精心整理的开题报告分布式电源，希望对你有帮助!

1 题目研究的意义

分布式发电的概念

分布式电源指的是规模不大、分布在负荷附近的电源，是相对于传统集中式电源而言。目前，分布式发电技术在全球的发展很快。在大电网供电的基础上，在配电系统靠近用户侧引入容量不大(一般小于50Mw)的分布式电源(DG)供电，可以综合利用现有资源和设备，向用户提供可靠和优质的电能。当在配电系统中引入分布式电源后，引起了配电线路中传输的有功和无功功率的数量和方向的改变，配电系统成为了一个多电源的系统，称为分布式发电系统，实际上即是含并网运行的分布式电源的配电系统。现在全世界的供电系统是以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统。虽然全世界90%的电力负荷都由这种集中单一的大电网供电，但是当今社会对能源与电力供应的质量与安全可靠性的要求越来越高，大电网由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。由于大电网中任何一点产生的故障都有可能对整个电网造成较大影响，严重时会引起大面积停电甚至是全网崩溃，造成灾难性后果，这样的事故在国外时有发生;而且这种大电网又极易受到战争或恐怖势力的破坏，一般的军事打击都把摧毁大电厂或电站作为主要目标之一，一旦大电网受到破坏将严重危害国家的安全;另外集中式大电网还不能很好的解决跟踪电力负荷变化的问题，而为了短暂的峰荷建造发电厂其花费是巨大的，经济效益也非常低。根据西方国家的经验：大电网系统和分布式发电系统相结合是节省投资，降低能耗，提高系统安全性和灵活性的主要方法。

分布式发电对电网的影响

传统配电网规划的主要任务是根据规划期间网络中空间负荷预测的结果和现有网络的基本状况确定最优的系统建设方案，在满足负荷增长和安全可靠供电的前提下，使配电系统的建设和运行费用最小。

但分布式发电的接入，使得配电网规划突破了传统的方式，对配电网规划造成了深远的影响。主要表现为：

(1)分布式电源的接入会影响系统的负荷增长模式，使原有的配电系统的负荷预测和规划面临着更大的不确定性。

(2)配电网本身节点数非常多，系统增加的大量分布式发电机节点，使得在所有可能网络结构中寻找最优网络布置方案更加困难。

(3)对含多种类型分布式发电混合联网供电系统，根据各类型能源分布特征建立模型，在配电网中确定合理的电源结构，协调有效利用各种类型电源成为待解决的问题。

潮流计算的作用以及DG引入后对潮流算法的要求潮流计算的作用主要有：

(1)在电网规划阶段,通过潮流计算,合理规划电源容量及接入点，合理规划网架,选择无功补偿方案,满足规划水平的大、小方式下潮流交换控制、调峰、调相、调压的要求。

(2)在编制年运行方式时,在预计负荷增长及新设备投运基础上,选择典型方式进行潮流计算,发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。

(3)正常检修及特殊运行方式下的潮流计算,用于日运行方式的编制,指导发电厂开机方式,有功、无功调整方案及负荷调整方案,满足线路、变压器热稳定要求及电压质量要求。

(4)预想事故、设备退出运行对静态安全的影响分析及作出预想的运行方式调整方案。

然而分布式电源引入配电网系统后，对潮流计算的有了新的要求。分布式电源不同于一般的负荷节点，且要复杂得多，因此必然会在潮流计算中引入新的节点类型。因此要形成一种能有效处理各种分布式电源的潮流计算方法。原来呈辐射状结构的系统中有可能出现环网，因此形成的潮流计算方法必须有处理环网的能力。而影响到传统潮流算法的应用的难点，主要集中在对分布式电源的建模及其在潮流算法中的处理方法上。将分布式电源简化成一种节点类型，将其代入传统的潮流计算中。一般的简化处理有，将同步发电机处理成PQ节点，即用一个三相平衡的电压源接同步发电机三相阻抗所形成的功率输出恒定的模型，而在能处理PV节点的算法中，也可以将其直接处理成有功输出和电压幅值恒定的PV节点;而对异步发电机，虽然其吸收的无功是随该点的电压幅值而改变的，但在配电网中,各点的电压标幺值基本都在附近，因此可以近似认为异步发电机的吸收无功恒定，将其处理成PQ节点。

2

2设计任务

如前所述，配电网潮流计算是配电网经济运行、系统分析等的重要基础。在大电网供电的基础上，在配电系统靠近用户侧引入容量不大的分布式电源(DG)供电，可以综合利用现有资源和设备，向用户提供可靠和优质的电能。但分布式发电(DG)的引入给电网的潮流、电压质量、功率损耗等带来了巨大的影响。传统的配电网潮流算法难以满足分布式发电系统潮流计算的要求，必须对现有的'配电网潮流算法进行改造和调整才能适用于含DG的系统，开展此研究具有重要的理论意义和实际意义。

根据任务书要求，需要完成的设计任务为：

1、研究常用的几种适合三相不平衡配网系统的传统潮流算法--牛顿拉夫逊法，改进前推回代法。并选择一种重点研究;

2、分析常见的DG的特性，建立其模型;

3、研究能处理DG的潮流算法;

4、MATLAB编程，IEEE标准及改进算例对所提算法进行验证。

3 设计方案

分布式发电类型及其特点

常见的分布式发电技术包括风力发电、太阳能光伏发电、微型燃气轮机、燃料电池。

(1)风力发电:风力发电技术是将风能转化为电能的发电技术，也是一种清洁能源，它的输出功率由风能决定。风力发电是目前新能源开发技术中最成熟，最具规模化商业开发前景的发电方式。

(2)太阳能光伏发电：光伏发电是根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。并网光伏发电系统是光伏发电系统的主流趋势。

(3)微型燃气轮机发电：微型燃气轮机是一类新型燃气机，其功率范围在30~300KW更小。微型燃气轮机技术的发展及其商用推出大大增加了DG面向较小用户的可能性，微型汽轮机发电装置的紧凑性，可靠性和遥控运行以及环境友好等特点，意味着它们特别合适DG的区域性应用。

(4)燃料电池发电：燃料电池发电不同于传统的火力发电，其燃料不经过燃烧，而是在催化剂的作用下直接将燃料与空气或氧气之类的氧化剂相结合，发生化学反

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应，在生产水的同时进行发电，因而其实质是化学能发电。

传统配电网潮流计算方法

配电网潮流算法是配电网网络分析的基础, 配电网的网络重构、故障处理、无功优化和状态估计等都需要用到配网潮流的数据。因此,一套性能优良的配电网潮流程序是开发DMS系统的关键。与输电网相比配电网的网络结构有着明显的。

牛顿拉夫逊法

牛顿-拉夫逊法是一种通过计算非线性方程的方法,只要状态量达到其解的某一个领域,便以平方速度收敛,具有与解题规模无关的特性,即不论网络大小如何均可经2～5次代收敛,适用于目前各种复杂配电网(辐射状、环状或网状)线损理论计算的实际算法。

牛顿-拉夫逊法潮流计算基本步骤：

(1)形成节点导纳矩阵;

(2)将各节点电压设初值U;

(3)将节点初值代入相关求式，求出修正方程式的常数项向量;

(4)将节点电压初值代入求式，求出雅可比矩阵元素;

(5)求解修正方程，求修正向量;

(6)求取节点电压的新值;

(7)检查是否收敛，如不收敛，则以各节点电压的新值作为初值自第3步重新开始进行狭义次迭代，否则转入下一步;

(8)计算支路功率分布，PV节点无功功率和平衡节点注入功率。

以上即为牛顿拉夫逊法, 其优点为计算精确,原理简单;易于编程;计算速度快。

改进前推回代法

该算法采用了一种独特新颖的分层方法，将网络节点从末稍节点依次向上层搜索至根节点，形成了一个链式层次的分层节点数组，省去计算过程中对节点和支路的复杂编号;同时考虑到配电网的三相参数不对称和三相负荷不平衡问题比较突出，直接采用相域模型进行计算;而对于环网问题，则运用功率补偿的方法进行了有效处理。有收敛速度快、迭代次数少、节省内存的优点。

目前，前推回代法主要采用广度优先搜索编号的分层方法，但是这种方法需要对网络的节点和支路重新编号，并记录下每个节点的层次，这样处理起来比较复杂。本文对节点的分层方法进行了改进，直接记录下节点和支路的关联关系，不需要重新号而是直接形成一个一维的链式结构分层数组，简洁明了，易于操作。