面向智能電網(wǎng)的廣義綜合負(fù)荷建模方法研究.pdf

1、智能電網(wǎng)以信息化、數(shù)字化、自動化、互動化為主要特征，是當(dāng)前全球各國電網(wǎng)發(fā)展的主流趨勢。在智能電網(wǎng)背景下，電力系統(tǒng)信息化與互動化所帶來的實時運行數(shù)據(jù)與各種分布式電源的并網(wǎng)分別給電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷建模帶來了新的機遇與挑戰(zhàn)。合理的電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷模型為電網(wǎng)運行、規(guī)劃、設(shè)計提供可靠支撐，本文以SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)系統(tǒng)、負(fù)荷控制系統(tǒng)實時日負(fù)荷曲線為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了基于

2、統(tǒng)計綜合法的電力系統(tǒng)實時綜合負(fù)荷建模；以Simulink仿真軟件為平臺，構(gòu)建了含有鼠籠式、雙饋式風(fēng)力發(fā)電機的仿真系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于總體測辨法的雙饋式風(fēng)力發(fā)電機機電暫態(tài)模型構(gòu)建、考慮雙饋式風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)的配網(wǎng)廣義綜合負(fù)荷建模、同時含雙饋式與鼠籠式風(fēng)力發(fā)電機的綜合電源等效、考慮雙饋式與鼠籠式風(fēng)力發(fā)電機并網(wǎng)的配網(wǎng)廣義綜合負(fù)荷建模。具體工作如下：
　　(1)提出了一種適應(yīng)智能電網(wǎng)仿真需求的綜合負(fù)荷模型參數(shù)的在線準(zhǔn)實時修正的解決方案和具體實現(xiàn)

3、方法。將每年分為夏大、夏小、冬大、冬小和一般5個負(fù)荷水平期，以負(fù)荷率、最小負(fù)荷率、峰谷差率、最大負(fù)荷出現(xiàn)時間為日負(fù)荷曲線特征參數(shù)對不同水平期的變電站、負(fù)控點典型日負(fù)荷曲線進行聚類分析以獲得變電站聚類中心曲線、行業(yè)典型曲線；運用模式識別原理，建立變電站聚類中心特征向量和由負(fù)控點典型日負(fù)荷曲線聚類得到的行業(yè)特征矩陣之間的典型隸屬關(guān)系，并建立其與采用統(tǒng)計綜合法所得的變電站行業(yè)負(fù)荷構(gòu)成比例之間的典型映射關(guān)系；最后，將變電站實測日負(fù)荷曲線與行業(yè)特

4、征矩陣得到當(dāng)日的實時隸屬關(guān)系并將其與典型映射結(jié)合，最終實現(xiàn)對變電站當(dāng)天用電行業(yè)負(fù)荷構(gòu)成比例的在線實時修正。
　　(2)為提高模型參數(shù)在線修正的準(zhǔn)確度，提出了對變電站綜合負(fù)荷模型參數(shù)進行在線分時段修正的方法。首先定性對比分析不同類型特征參數(shù)對綜合負(fù)荷特性的描述能力，指出實測功率空間具有較強描述能力且有利于進行分時段的負(fù)荷模型修正；其次通過聚類分析得到典型變電站聚類中心、行業(yè)綜合日負(fù)荷曲線并以它們?yōu)榛A(chǔ)采用超標(biāo)加權(quán)法求取一天內(nèi)不同日負(fù)

5、荷時段各特征參數(shù)的權(quán)值；建立變電站實測日負(fù)荷數(shù)據(jù)對應(yīng)的各日負(fù)荷時段單因素評判集，結(jié)合相應(yīng)時段特征參數(shù)權(quán)值，采用模糊綜合評判方法得到該變電站在不同時段所對應(yīng)的實時行業(yè)負(fù)荷構(gòu)成比例；最后結(jié)合其它途徑獲得的行業(yè)典型模型參數(shù)實現(xiàn)變電站綜合負(fù)荷模型參數(shù)的分時段修正。以綜合負(fù)荷的動態(tài)負(fù)荷比例為例，將分段修正所得結(jié)果與基于全天日負(fù)荷曲線及統(tǒng)計綜合法所得結(jié)果進行對比分析，表明本文方法的合理性與有效性。
　　(3)提出了面向負(fù)荷建模的DFIG(Do

6、ubly Fed Induction Generator，DFIG)機電暫態(tài)模型。首先對DFIG運行機理進行深入分析，提出了模型等效思路及其整體結(jié)構(gòu)；其次構(gòu)建了DFIG暫態(tài)等效電路并重點針對轉(zhuǎn)子電壓控制機理進行等效描述，建立了其關(guān)于DFIG電壓激勵、模型響應(yīng)的機理表達式并提出了模型辨識策略及其流程；最后本文構(gòu)建了DFIG風(fēng)電仿真系統(tǒng)，在不同運行工況下對提出的動態(tài)模型進行實例驗證并對模型描述能力進行分析，討論了模型參數(shù)穩(wěn)定性并提出了展望。

7、
　　(4)提出了考慮分布式DFIG并網(wǎng)的配電網(wǎng)廣義綜合負(fù)荷模型。首先，針對DFIG、異步電機(Induction Motor，IM)等效模型結(jié)構(gòu)進行綜合分析，提出了采用DFIG機電暫態(tài)模型描述IM所需滿足的必要條件并對其進行可行性分析，最終得到能夠同時描述DFIG、IM的統(tǒng)一IM等效模型并對其描述能力進行評估；其次，將統(tǒng)一IM等效模型與傳統(tǒng)配網(wǎng)綜合負(fù)荷模型結(jié)合，提出了以配網(wǎng)等效模型、統(tǒng)一IM等效模型、靜態(tài)負(fù)荷模型、無功補償為元件

8、的考慮分布式DFIG并網(wǎng)的配網(wǎng)廣義綜合負(fù)荷模型結(jié)構(gòu)；最后，基于IEEE-14節(jié)點典型配網(wǎng)仿真系統(tǒng)，在不同運行方式與不同風(fēng)速水平下對該配網(wǎng)廣義綜合負(fù)荷模型的合理性與有效性進行了驗證分析。
　　(5)為了研究鼠籠式、雙饋式風(fēng)力發(fā)電機組同時并網(wǎng)對配網(wǎng)運行的影響，本文構(gòu)建了IEEE-14節(jié)點典型配電網(wǎng)仿真系統(tǒng)，研究在不同并網(wǎng)容量和不同并網(wǎng)位置的情況下，將SCIG(Squirrel Cage Induction Generator，SCIG

9、)、DFIG以不同容量組合，以集中形式、分散形式并網(wǎng)時對配網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響差異。仿真結(jié)果顯示隨著風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)容量不斷增大，其對配網(wǎng)綜合負(fù)荷特性影響不可忽視。為了研究此類配網(wǎng)綜合負(fù)荷特性，按照上文研究思路，首先針對電源進行等效，在分析SCIG、IM相似性的基礎(chǔ)上，以上文統(tǒng)一IM等效模型為基礎(chǔ)，建立了能夠同時描述SCIG與DFIG的綜合電源暫態(tài)等效模型，在不同容量組合情況下對綜合電源等效模型的有效性進行了驗證。最后，將綜合電源等效模型結(jié)