计及大规模柔性接入负载的电力负荷建模

Power system load modeling is of great value in both theory and engineering fields. With the development of society and technology and the pressure of environment protection, power electronics devices are used in more and more power loads, which have obviously changed the real characteristics of power loads, challenging the applicability of the current load model types. Hence, it is necessary to consider large scale flexible loads injection in the load modeling process. These power electronics devices and it's controllers are considered as a whole and are treated as a new type of load in our research. They are classified into several typical load types based on the principal analysis and the mechanism models are also built, which are then polymerized to be a unified model via virtual interface models. The new model can simulate the dynamic responses to the external system. By combining the new model with the traditional load model, the synthesized model of power loads with large scale flexible load injected is obtained. Our research adapts to the latest changes of power load and expands both the research and application area of power load modeling.

电力负荷建模具有重要的理论和工程价值。随着社会的发展、环境的压力和科技的进步，越来越多的用电设备采用了电力电子装置柔性接入。由于设备特性改变，电力负荷的实际特性也发生了较大变化，从而对目前电力负荷模型的适用性提出了挑战。因此，在电力负荷模型中计及大规模柔性接入负载是十分必要的。 本课题提出将这些由电力电子装置接入的负载及其控制器作为一个整体，视其为一类新的负荷。在原理分析的基础上，进行归纳分类，确定几种典型的负荷类型,并对其建立相应的机理模型。进一步，将这些机理模型进行聚合，通过虚拟接入方式得到统一的聚合模型，该模型可以反映大量柔性负荷聚集在一起后，对外部系统的动态响应。随后，聚合模型与原有的电力负荷模型进行综合，得到包含大量柔性接入负载的电力负荷综合模型。 本课题适应电力负荷的新变化，拓展了电力负荷建模的研究领域和应用范围。

电力安全事关经济大局和百姓生活，而研究电力系统的动态行为时，无法采用在实际系统中进行各种试验的建模方法，必须依靠电力系统数字仿真。而电力负荷本身的复杂性、分布性、时变性和随机性等特性，对其统计综合和模拟非常困难，如何快速准确建立符合电网实际负荷特性的负荷数学模型是世界级难题，给电网埋下了巨大的安全隐患。因而，电力负荷建模具有重要的理论和工程价值。.随着科技的发展，越来越多的用电设备通过电力电子装置柔性接入电网，从而改变了电网原有的负荷构成，负荷特性也发生了较为明显的改变。随着柔性接入负载越来越多，使负荷模型及仿真计算的准确性发生了偏差，给电网的安全稳定运行带来了潜在威胁。因此，在电力负荷模型中计及大规模柔性接入负载是十分必要的。.本课题根据电力系统传统分析计算的要求，进行相应的建模工作。所得到的模型在电网发生波动时将体现出含有大量柔性连接设备的总体特性。模型类型为机理型模型，时间范畴上属于中短期模型。而研究过程中将重点考虑负荷的自控特性，即针对电网电压、频率发生变化而进行的调节控制。.总体上采用了分层建模的方法，降低了建模研究的难度，并使结果具有更强的物理意义。采用先分类建模再聚合的策略，得到新型负荷的中间聚合模型，降低复杂度的同时保证模型精度。对结构仍较复杂，参数相对较多的模块，采用了进行参数辨识的方法。.针对大规模电力电子接入负荷的情况，得到了适用于电力系统仿真的综合负荷模型，包括静态模型、非机理动态模型、机理动态模型等。结合大量实验室动模数据、现场设备的实验数据以及实际电网的监测数据，对研究结论进行了验证，并研究了对电网仿真的影响。