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计及风电接入的电力系统广义负荷模型研究

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摘 要
近年来，随着节能减排政策的大力推广，智能电网、微电网、分布式发电技术的快速提高，风电、太阳能和地热能等可再生能源的发展十分迅速。风力发电由于其能量转化效率很高、功率密度较大、占地面积相对较小、技术相对更加成熟，因此在可再生能源发电中处于领先地位。然而由于风力具有很强的随机性与间歇性，大量风电接入将对电力系统的安全性、可靠性、稳定性产生重大影响。
负荷模型是电力系统仿真分析的基础，其准确性对电网的分析与控制具有重要影响。如今，在一些电网的区域中含有较多的地方小电厂，有的电网中可能还含有分布式电源或者新能源电源，这种含有电源但仍然是以负荷为主的区域称为广义电力负荷。在我国，接入系统的风机主要为异步风力发电机（恒速恒频）。由于异步发电机在动态过程需要吸收大量的无功功率，因此配电网侧风机的接入将使系统电压稳定与暂态稳定的问题更加突出。近年来，随着大量具有功率随机波动特性的分布式电源的广泛接入，其等效负荷表现出时变性和随机性的变化特性。传统负荷模型已不能准确描述该节点的等效动态特性，因此传统的综合负荷模型已不再适用。
如今提出可以适用的广义负荷模型亟待研究，因此本文的主要研究内容如下：
(1) 详细阐述了负荷建模的基础知识，列出了几种电力负荷基本成分的模型，介绍了几种较为经典的常规负荷模型。
(2) 引出广义负荷模型的概念，基于实际的风电数据，运用MATLAB对数据进行了分析，得到了风电的电气与功率特性，并对实际风电数据进行了频域分析。
(3) 在常规负荷模型的基础上，计及风电出力的随机波动性研究了能比较准确描述等效特性的广义负荷模型，并在四机两区域基本模型中对模型进行了仿真，分别在正常运行与发生故障振荡的情况下与实际的风电情况进行比对，以此验证研究的广义负荷模型的实用性。


关键词：电力系统；广义负荷模型；风力发电；仿真分析；