含新能源发电的配电网负荷建模构建与研究.docx

含新能源发电的配电网负荷建模构建与研究（国网宁波供电公司 浙江 宁波315000）摘要：随着能源短缺的加剧，近年来新能源迅速发展，在电力系统中所 占比例越来越高当风力发电机发电量较大时，传统综合负荷模型不能很好地描 述含新能源配电网的负荷特性木文提出了一种用异步电机并联静态负荷的综合 负荷模型来描述配电网中包含风力发电机的综合负荷特性，并给出了仿真分析结 果关键词：新能源 配电网负荷建模一、 引言新能源发电系统的并网运行不仅减少对气候环境的压力，满足可持续发 展的要求，并且可以提高整个电力系统的经济性、灵活性、安全可靠性风力发 电系统作为典型的新能源，当接入配网侧并网运行时，将改变所在区域的负荷特 性，此时，若依然釆用传统的负荷模型对其等效，极有可能无法满足接入风力发 电系统后的等效负荷要求，不能很好的描述该区域的负荷特性，得到的计算结果 亦不能符合实际情况［1］二、 风力发电系统建模和仿真（-）风力发电系统建模木文采用单轴结构风力发电系统，单轴结构发电机与涡轮机同轴，由于 其产牛的电流频率高达几千赫兹，因此，当单轴结构的风力发电机与系统电源连 接时，必须利用电力电子整流逆变装置，将频率输出同系统频率一致。

比起分轴 发电系统，单轴系统发电效率更高，需要经过整流逆变装置将高频电流转化为工 频电流⑵，再利用LC滤波器将高频谐波滤除后接入大电网二）风力发电机动态模型由于风力发电机的转速会有起伏，因此其发击的功率是有所波动的因 此把风力发电系统的电磁暂态与机械暂态过程考虑进来，建立有效的数学模型本文风力发电系统采用的是PMSG，其极对数为1,因而在标幺值下的 转子的角速度和电磁角速度数值是一样的，都用表示电压方程为：(1)为了更加精确地描述风力发电系统的动态特性，构建了下式(2)来等效 的变化2)式中，是稳态等效暂态电动势把风力发电机和PMSG的转子看作一 个刚体时，忽略摩擦，风力发电系统的转子方程写为：(3)上式中，TJ表示转子的惯性吋间常数；Tm表示机械转矩；Te表示电磁 转矩那么，风力发电机的发出功率为：(4)(三)动态特性仿真利用Matlab进行仿真，在仿真中，负荷母线处的电压下降20%左右， 风力发电系统的发电容量占整个系统容量的比例依次为10%, 20%, 30%, 40%, 50%,从而获得扰动下负荷母线B1处有功功率、无功功率和电压的6组动态特 性数据，以此作为参数辨识所需的实测数据样本。

由于特性参数Rm、Xm、Tj、A、B对模型响应的影响很小，本文将其取为：Rm二0、Xm二3、Tj二2、A=l> B二0辨识结果如表一所示辨识的模型响应对实测数据拟合效果，如图1、2所示分析拟合效果图以及辨识数据，可以得出：当风力发电机发电容量比例 不大于20%吋，传统综合负荷模型具有很好的描述效果；然而，当风力发电机发 电容量大于20%时，传统综合负荷模型描述系统动态特性的能力很差三、含风力发电机的配电网综合负荷建模(-)任意动态负荷比例的负荷模型本文采用异步电机并联静态负荷的广义综合负荷模型结构异步机作为 同步发电机的特例进行理论推导时，励磁电压为零，dq轴参数相等把风力发 电系统看作是一个功率消耗为负的动态负荷［3］综合负荷和异步电机的初始有 功功率分别为P0、P0*,定义Km为动态负荷所占的比例，(5)传统的综合负荷模型中感应电动机Km的取值范围为［0,1］,但对于含风 力发电的配电网综合负荷，把风力发电系统同感应电动机负荷，作为--体看作动 态负荷，Km主要取决于风力发电占整个负荷的比例，以及负荷中动态负荷与静 态负荷的比例，Km在理论上取值可能大于1,也可能小于0,或者在0〜1之间。

因此，将所提岀的的广义负荷模型称为任意动态负荷比例的广义综合负荷模型二)动态特性仿真采用上节中的动态特性数据，利用总体测辨负荷建模法进行参数辨识 静态负荷采用ZIP模型结构，如式(6)(6)异步电机的特性参数取值不变，待辨识参数有Rs、Xs、Rr、Xr、Km、 ap.卬、aq、cq辨识结果如表二所示辨识的模型响应对实测数据拟合效果, 如图3、4所示：仿真结果表明，当风力发电机发电容量所占比例不大于20%吋，采用传 统综合模型可以准确反映此比例以内的配电网负荷特性；当风力发电机发电容量 继续增大超过20%时，异步机并联静态负荷的综合负荷模型相比较传统综合负荷 模型具有更加有效的描述能力因此，仿真结果表明所提出的负荷模型在临界比 例以上能够很好的拟合实测数据样本四、结论由于传统综合负荷模型已不能很好的描述含风力发电机发电的新能源 配电网负荷特性，为此，本文通过理论推导得出，采用异步电机并联静态负荷的 综合负荷模型可以描述配电网中包含风力发电机这种新能源的综合负荷特性通 过分析辨识数据与拟合曲线，表明出采用所提出的任意动态负荷比例的异步电机 并联静态负荷的广义综合负荷模型能够很好的反映负荷的动态特性。

参考文献[1] 鞠平，马大强.电力系统负荷建模(第二版)[M]・北京：中国屯力 出版社，2008.[2] 贺仁睦，王卫国，蒋德斌，等.广东电网动态负荷实测建模及模型 有效性的研究卩]・中国电机工程学报，2012, 22 (9)： 78-82.[3] 汤涌，张东霞，张红斌，等.东北电网大扰动试验仿真计算中的综 合负荷模型及其拟合参数卩]・电网技术，2010, 31⑷：75・7&。