文档介绍：湖南大学
博士学位论文
考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究
姓名:钱军
申请学位级别:博士
专业:电气工程
指导教师:李欣然
2010-04-22
博士学位论文
摘要
紧密结合国家大力开发可再生洁净能源分布式发电技术与装备的科技发展战
略,综合运用电力系统分析、系统辨识、计算机技术、统计数学等科学原理与方
法,将总体测辨法、仿真实验等电力系统负荷建模理论与方法有机结合,围绕考
虑风力发电(Wind Power Generation,WG)、光伏电池(Photovoltaic,PV)、燃料
电池(Fuel Cell,FC)、微型燃气轮机(Microturbine,MT)等典型分布式发电装
置影响的配电网广义综合负荷建模开展了一系列的研究,具体工作和贡献有如下
几个方面:
1、针对电力系统传统感应电动机综合负荷模型存在的结构缺陷,从总体测辨
的角度,提出了一种“配电网集结等效的综合感应电动机模型”。模型将配电网络
用集总线路-变压器组集结等效,并计及了变压器有载调整分接头的影响;在静态
负荷中考虑负荷暂态无功功率的补偿调整作用。推导出了模型的完整解析描述;
提出了模型参数的“递推辨识策略”。模型实现了 220kV 变电站综合负荷物理环境
—模型辨识环境—仿真计算环境的统一,更加符合电网的综合负荷实际结构。基
于现场实测数据的建模实例表明,该模型在参数稳定性、泛化能力等综合性能上,
较传统感应电动机模型有了一定的提高,为考虑分布式发电影响的配电网综合负
荷建模提供了有效的广义综合负荷模型结构体系基础。
2、基于 MATLAB 仿真工具并运用总体测辨负荷建模方法,研究了考虑 WG
的配电网综合负荷模型结构。提出把 WG 看作一个功率消耗为负的广义动态负荷,
用异步发电机来等效描述;进而提出了一种任意动静比例的异步电机并联静态负
荷的配电网广义综合负荷模型来描述含 WG 的配电网综合负荷特性。3 种典型运
行方式的建模研究,检验了该模型对不同 WG 容量和负荷水平的配电网综合负荷
特性的综合适应性能力。
3、在构建 IEEE 14 节点典型配电系统的基础上,研究了容量比例、地理位置
和接入方式(集中或分散)等影响因素下 WG 接入对配电网综合负荷特性的影响。
研究表明,容量比例的影响要明显大于地理位置的影响,占主导作用;且 WG 分
散接入的影响要明显小于 WG 集中接入。在此基础上,利用上面的研究数据,进
一步验证了所提出的任意动静比例的异步电机并联静态负荷的广义综合负荷模型
的有效性;进而结合第 1 部分的研究成果对该模型进行了扩展,提出“任意动静
比例的配电网集结等效的异步电机广义综合负荷模型”,比较分析验证了该模型的
优越性。
4、为研究考虑 PV 和 FC 等直流分布式电源影响的配电网综合负荷建模,在
II
考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究
构建 PV 和 FC 发电系统的基础上,详细阐述了各功能模块的模型和并网控制策略;
提出把直流分布式电源看作一个功率消耗为负的广义静态负荷,用恒功率模型来
等效描述;进而提出了一种等效静态负荷并联感应电动机的广义综合负荷模型来
等效描述含直流分布式电源的配电网综合负荷特性;针对三种不同接入容量比例
的直流分布式电源,进行了总体测辨建模研究,通过模型自描述能力、泛化能力
和影响其综合负荷特性的关键参数(动静比例和 ZIP 静态负荷系数)的变化规律
分析,验证了该模型的有效性。
5、为研究考虑 MT 的配电网综合负荷建模,在构建 MT 发电系统的基础上,
详细阐述了各功能模块的模型和控制策略;提出把微型燃气轮机看作一个功率消
耗为负的广义动态负荷,用一阶微分方程模型来等效描述;进而提出了一种微型
燃气轮机和感应电动机组成的等效动态负荷并联静态负荷的广义综合负荷模型来
等效描述含 MT 的配电网综合负荷特性;针对 MT 接入容量的不同,对三个样本
进行了总体测辨建模研究,验证了该模型的有效性。
关键词:电力系统;配电网;分布式发电;负荷建模;广义综合负荷;模型结构;
总体测辨法
III
博士学位论文
Abstract
With the fast development of renewable and clean energy generation, there will
be a series of new theory and practical problems to be solved. One of them is the
modeling of power system