風力發(fā)電對負荷特性的影響及其廣義綜合負荷建模.pdf

1、電力系統(tǒng)仿真計算是電力系統(tǒng)規(guī)劃、運行分析及調(diào)度控制的基本決策依據(jù)，直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。由于電力負荷的隨機性、時變性、多樣性等特點，建立準確的負荷模型十分困難。隨著對各種可再生潔凈能源研究的不斷深入，其分布式發(fā)電(Distributed Generating Source，DGS)并網(wǎng)運行容量日益增大。因不同分布式電源具備各自的機理特性，并網(wǎng)后必然改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)以及區(qū)域負荷構(gòu)成特性，大大增加了負荷建模的難度。風能是一種

2、典型的可再生能源，分布式風力發(fā)電是迄今為止發(fā)展最快、并網(wǎng)容量最大的分布式電源，考慮分布式風力發(fā)電影響的綜合負荷建模是當前電力系統(tǒng)分析控制領(lǐng)域倍受關(guān)注的熱點問題，其研究具有重要的理論和實際意義。
　　直驅(qū)式永磁同步風力發(fā)電機(Directly driven wind turbine with PermanentMagnet Synchronous Generator，D-PMSG)是一種典型的風力發(fā)電機組。本文首先以D-PMSG為研

3、究對象，在深入分析其機理與結(jié)構(gòu)特點、運行原理和并網(wǎng)控制策略的基礎(chǔ)上，研究了D-PMSG發(fā)電系統(tǒng)之各模塊的數(shù)學模型及其仿真實現(xiàn)方法。以Matlab/Simpowersystem工具箱為平臺，構(gòu)建了D-PMSG發(fā)電系統(tǒng)的詳細數(shù)字仿真系統(tǒng)；借助數(shù)字仿真手段，對其在并網(wǎng)環(huán)境下的穩(wěn)態(tài)運行行為和電網(wǎng)故障擾動環(huán)境下的動態(tài)運行特性進行了系統(tǒng)的仿真實驗研究和理論分析。將D-PMSG發(fā)電系統(tǒng)當作功率消耗為負的廣義負荷，提出了一種恒功率控制電流源與RLC電路

4、相結(jié)合、具有三階微分方程結(jié)構(gòu)的發(fā)電系統(tǒng)機電暫態(tài)等效模型。通過不同程度故障擾動的數(shù)字仿真實驗和總體測辨建模，驗證了該模型能夠準確、有效地描述該發(fā)電系統(tǒng)的機電暫態(tài)特性。
　　在本文所提出的D-PMSG發(fā)電系統(tǒng)機電暫態(tài)等效模型的基礎(chǔ)上，通過深入分析當其接入配網(wǎng)后對綜合負荷特性的影響特點與規(guī)律，構(gòu)建了一種含直驅(qū)風力發(fā)電系統(tǒng)的配電網(wǎng)廣義綜合負荷模型——即在傳統(tǒng)綜合負荷模型的虛擬母線并接D-PMSG機電暫態(tài)模型。通過一系列不同負荷容量比例下的

5、暫態(tài)仿真實驗，對該廣義綜合負荷模型進行了總體測辨建模檢驗，結(jié)果表明所構(gòu)建的模型對含分布式風力發(fā)電系統(tǒng)的配電網(wǎng)綜合負荷特性具有良好的描述能力。
　　為了定量地分析分布式風力發(fā)電對配電網(wǎng)區(qū)域負荷特性的影響，本文提出了由“綜合殘差”和“特征差異度”構(gòu)成的負荷特性差異程度評價指標，實現(xiàn)了對不同因素作用下的綜合負荷特性影響程度的定量評估。系統(tǒng)地研究了分布式風力發(fā)電電源的接入位置和并網(wǎng)容量對配網(wǎng)側(cè)綜合負荷特性的影響。結(jié)果表明：并網(wǎng)點距離綜合母