風(fēng)力發(fā)電對(duì)負(fù)荷特性的影響及其廣義綜合負(fù)荷建模.pdf

1、電力系統(tǒng)仿真計(jì)算是電力系統(tǒng)規(guī)劃、運(yùn)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(yùn)行。由于電力負(fù)荷的隨機(jī)性、時(shí)變性、多樣性等特點(diǎn)，建立準(zhǔn)確的負(fù)荷模型十分困難。隨著對(duì)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(yùn)行容量日益增大。因不同分布式電源具備各自的機(jī)理特性，并網(wǎng)后必然改變傳統(tǒng)配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及區(qū)域負(fù)荷構(gòu)成特性，大大增加了負(fù)荷建模的難度。風(fēng)能是一種

2、典型的可再生能源，分布式風(fēng)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(fēng)力發(fā)電影響的綜合負(fù)荷建模是當(dāng)前電力系統(tǒng)分析控制領(lǐng)域倍受關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題，其研究具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　直驅(qū)式永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Directly driven wind turbine with PermanentMagnet Synchronous Generator，D-PMSG)是一種典型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。本文首先以D-PMSG為研

3、究對(duì)象，在深入分析其機(jī)理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、運(yùn)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(xué)模型及其仿真實(shí)現(xiàn)方法。以Matlab/Simpowersystem工具箱為平臺(tái)，構(gòu)建了D-PMSG發(fā)電系統(tǒng)的詳細(xì)數(shù)字仿真系統(tǒng)；借助數(shù)字仿真手段，對(duì)其在并網(wǎng)環(huán)境下的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行行為和電網(wǎng)故障擾動(dòng)環(huán)境下的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性進(jìn)行了系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)研究和理論分析。將D-PMSG發(fā)電系統(tǒng)當(dāng)作功率消耗為負(fù)的廣義負(fù)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(jī)電暫態(tài)等效模型。通過(guò)不同程度故障擾動(dòng)的數(shù)字仿真實(shí)驗(yàn)和總體測(cè)辨建模，驗(yàn)證了該模型能夠準(zhǔn)確、有效地描述該發(fā)電系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)特性。
　　在本文所提出的D-PMSG發(fā)電系統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)等效模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)深入分析當(dāng)其接入配網(wǎng)后對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響特點(diǎn)與規(guī)律，構(gòu)建了一種含直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的配電網(wǎng)廣義綜合負(fù)荷模型——即在傳統(tǒng)綜合負(fù)荷模型的虛擬母線并接D-PMSG機(jī)電暫態(tài)模型。通過(guò)一系列不同負(fù)荷容量比例下的

5、暫態(tài)仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)該廣義綜合負(fù)荷模型進(jìn)行了總體測(cè)辨建模檢驗(yàn)，結(jié)果表明所構(gòu)建的模型對(duì)含分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的配電網(wǎng)綜合負(fù)荷特性具有良好的描述能力。
　　為了定量地分析分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)配電網(wǎng)區(qū)域負(fù)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(fù)荷特性差異程度評(píng)價(jià)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同因素作用下的綜合負(fù)荷特性影響程度的定量評(píng)估。系統(tǒng)地研究了分布式風(fēng)力發(fā)電電源的接入位置和并網(wǎng)容量對(duì)配網(wǎng)側(cè)綜合負(fù)荷特性的影響。結(jié)果表明：并網(wǎng)點(diǎn)距離綜合母