论文总字数：25117字

摘 要

如今，科学技术突飞猛进，世界经济飞速发展，电网也向着超高压、远距离前进。电力系统规模的提升与复杂程度变高也预示着它将遭受更多潜藏着的风险。由于环境日益恶化，化石能源的不可再生，像太阳能光伏发电这种具有零排放，寿命长等优点的可再生能源发电形式备受世界关注，成为新型产业之一。然而像光伏发电这种新能源具有比较高的不确定性，浮动也较大，导致它的输出功率不受控制。随着光伏电站的并网规模不断地扩大，其对电网造成的冲击也愈发凸显。这时就要对电力系统中的潜在风险进行评估研究。包括元件的老化程度、太阳能发电出力的波动、系统的状态等各种不确定因素。从不同的角度来利用已有的研究工具并对其进行创新。本文分析了多种电力系统风险评估方法，并针对光伏电站并网系统，提出了基于光伏电站和电网运行状态的并网系统风险评估方法。最后，以IEEE RTS-79系统为例，利用Matlab建立了光伏电站并网系统的风险评估模型，进行了算例仿真。

关键词：光伏电站；并网；风险评估；蒙特卡洛法；算例仿真

ABSTRACT

Nowadays, science and technology and economy develop rapidly, the grid also advances towards ultra-high voltage and long distance. The scale of the system is expanding, the network structure is increasingly complex, and the power system will also face greater potential risks. The environment is deteriorating and fossil fuels are not renewable, so the renewable energy generation like photovoltaic generation which has zero emissions and long life, has attracted worldwide attention, becoming one of the emerging industries. The randomness and volatility of new energy, such as photovoltaic power, make the power generation capacity on the power side is no longer fully controlled. As the scale of the photovoltaic power station is increasing, its impact on the grid is even more obvious.At this moment, we need to assess the potential risks of the power system, including the equipment health, the fluctuations of photovoltaic’s power, system’s running condition and so on. And we need to use existing research tools from different perspectives and innovate them.This article has analyzed some methods of measuring power system’s risks. In the case of the photovoltaic power grid system, proposing the risk assessment method of parallel network system based on photovoltaic power station and grid running state from the perspective of the stability of plant operation.At last, establish the risk assessment model of the photovoltaic power plant system with IEEE RTS-79 System by using Matlab, and perform an example simulation.

Keywords: Photovoltaic power station, Grid-connected, Database, Risk assessment, Monte Carlo method, Example simulation

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 国内外光伏发展现状 2

1.2.2 光伏并网系统的研究现状 3

1.2.3 电力系统风险评估的研究现状 3

1.3 本文主要工作 4

第2章 光伏并网模型的建立 5

2.1 光伏组件的建模 5

2.2 光伏并网控制 6

2.3 模型仿真 8

第3章 电力系统中的风险评估 10

3.1 电力系统中的风险 10

3.2 电力系统风险评估的基本概念 10

3.2.1 系统风险评估 10

3.2.2 风险评估的可靠性指标 11

3.3 风险评估的方法 12

3.3.1 用于简单系统的方法 12

3.3.2 用于复杂系统的方法 17

3.4 基于光伏电站并网系统的风险评估方法和规避措施 23

3.4.1 风险评估方法 23

3.4.2 规避措施 24

第4章 算例仿真 26

第5章 结论与展望 28

参考文献 28

致谢 29

绪论

研究背景及意义

随着现代化的脚步越来越快，能源对于人类来说是发展科技、改善生活质量不可或缺的一部分，其重要性已不置可否，人们对其的需求量不断地增长，但是也不得不重视地球上的能源储备并不是无穷无尽的，总有消耗殆尽的时候。当下，世界所使用的所有资源里，化石能源占的比例最高，石油、煤炭、天然气的比例为%、%和%。由BP世界能源统计年鉴可得，以上三种资源于年底的状况如下表：

表1.1

由表1.1可知，世界化石能源剩余的可采储量已经所剩不多，在能耗量如此庞大的现代，这些能源仅可供全球使用一百七十年，说的更细一点，石油将会在四十年内用完，天然气也只够使用六十年，煤炭也将在两百多年内耗尽，这些数据将敲响世界能源危机的警钟，迫使人类去发掘新的能源，特别是可再生的能源。当然，开发新能源的另外一个重要原因是使用这些资源会产生很多污染物，它们是使得全球变暖的罪魁祸首，让环境也不断恶化。

太阳能是一种十分理想的新能源，它的含量非常之高，可以说是取之不尽用之不竭，而且清洁安全，没有污染，成为了世界各国非常青睐的资源。我国是太阳能资源比较充裕的国度，整片国土有将近的地区的年日照时数超过两千小时。一年中光是陆地可以收到的太阳能就差不多和数万个长江三峡水利枢纽年的产电量加起来一样多。因此，利用太阳能来发电是一条很有前景的道路。作为这样一种丰富的清洁能源，它被运用的形式有光—电转换、光—热转换和光—化学转换^[1]。其中，光伏发电系统是最需要技术含量但也是最具有前途的一种方式。太阳能电池是光伏系统最基本的元件，在受到光照时会发生光电效应，直接将光能转换为电能^[2]。运用时要把电池按照要求连起来，装配成阵，即所说的光伏列阵。如果是独立的光伏系统，就得用到蓄电池，它的作用是储能。在夜晚或者某些特殊情况下（像雷雨天），就能靠蓄电池来为负载供电。如果是并网的光伏系统，则不需要安装蓄电池，但要装备逆变器将DC电转化为AC。

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