Page 116 - 电力与能源2024年第四期

510 曹 红，等：分布式电源对径向配电网静态稳定性的影响

同 DG 类型对径向配电网静态稳定性的影响，通 é ê ê V + R s I - 1ù ú ú U + R s I
I = I pv - I 0 ê ê e ( kT/q ) a ú ú - （4）
过搭建分布式发电模型，研究了 3 种分布式电源 ë û R p
对系统电压稳定和故障恢复的影响，以期为电力 式中 U，I—— 光 伏 电 池 的 终 端 电 压 和 电 流 ；
系统的优化和升级提供有益的参考。 I pv——入射光产生的电流；I 0——二极管的泄漏电
流；R s，R p——等效串联和并联电阻；q——电子电
1 设备选型与建模
k
荷；—— 玻 尔 兹 曼 常 数 ；T —— p-n 结 的 温 度 ；
1.1 风力发电机 a——二极管的理想因子。
风力涡轮机主要采用鼠笼式感应、双馈感应 1.3 燃料电池
和直接驱动同步发电机。鼠笼式感应发电机主要 燃料电池是电化学能量转换装置，将化学能

用于固定速度风力涡轮机，直接与电网相连，在配 转为电能，其等效电路如图 3 所示。在分布式发
电系统中广泛应用。本文所采用的鼠笼式发电机 电中，质子交换膜燃料电池使用质子交换膜，通过
的结构如图 1 所示。 氢氧反应在低温下产生电能，适用于电动汽车等。
而固体氧化物燃料电池（SOFC）则采用陶瓷电解
质，通过高温氧离子传导产生电能，具有高效、长
寿命特点，本文采用 SOFC 模型。

图 1 鼠笼式发电机的结构
考虑到电网的参考角度，以 r 为实轴，以 m 为
虚轴。以同步旋转为参考角度，电网电压与定子 图 3 燃料电池等效电路

电压的关系和功率如下： 实际注入到电网的功率 P s 如下式：
v r = Usinθ （1） P s = U k I k （5）
v m = Ucosθ （2）
2 对径向配电网稳定性影响的分析方法
P = v r i r + v m i m
（3）
2
2
Q = v m i r - v r i m + b c ( v r + v m ) 通过电压稳定分析和暂态稳定分析两种方式
式中 b c——固定电容器的电导；i r，i m——实轴和 分析分布式电源接入对径向配电网稳定性的影响。
虚轴电流。 （1）电压稳定分析。电压稳定性是指电力系
1.2 光伏 统在受到干扰后维持电压在可接受范围内的能
光伏等效模型包含两种，分别是恒定功率因
力。保持电压稳定对系统至关重要。连续潮流
数控制的 P-Q 模型（恒定 P 和恒定 Q）和电压控制
（CPF）分析是电压稳定性分析的主要方法，它研
的 P-U 模型（恒定 P 和恒定 U）。本文采用电压控
究系统对负载变化的响应，避免系统崩溃并确保
制 的 P-U 模 型 建 模 分 析 ，其 等 效 电 路 如 图 2
系统安全。CPF 分析得出的 P-U 曲线可为电压
所示。
稳定性和稳定性极限提供参考，帮助优化系统运
行，确保电网的可靠性。
（2）暂态稳定分析。时域仿真是暂态稳定性
分析的关键方法，它评估系统在受到严重干扰后
恢复稳定的能力。本研究运用时域仿真分析故障

图 2 P-V 等效电路 后分布式电源对配电系统暂态稳定性的影响。