智能电网环境下的负荷建模研究(原创)

1、智能电网环境下的负荷建模研究智能电网环境下的负荷建模研究贵州大学电气工程学院袁旭峰主要内容电力系统负荷建模2机遇与挑战4智能电网的背景、内涵及特征3 1智能电网环境下的负荷建模技术3 3智能电网的背景、内涵及特征智能电网的背景、内涵及特征背景背景2022-7-33随着经济的发展、社会的进步、科技和信息化水平的提高以及全球资源和环境问题的日益突出，依靠现代信息、通信和控制技术，积极发展智能电网，适应未来可持续发展的要求，已成为国际电力发展的现实选择。信息化技术信息化技术新材料技术新材料技术分布式能源分布式能源2022-7-34科学技术进步是基础智能电网基础技术产业发展电子技术计算机通讯技术分布电

2、源储能技术智能设备智能电网的背景、内涵及特征智能电网的背景、内涵及特征背景背景智能电网的背景、内涵及特征智能电网的背景、内涵及特征内涵内涵2022-7-35 智能电网是具有高数字化、自动化水平，并有一定的自愈、互动功能的电网，是实施新的能源战略和优化能源资源配置的重要平台，涵盖发电、输电、变电、配电、用电和调度各环节，广泛利用先进的信息和材料等技术，实现清洁能源的大规模接入与利用，提高能源利用效率，确保安全、可靠、优质的电力供应。第6页智能电网的背景、内涵及特征智能电网的背景、内涵及特征特征特征自愈：自愈：通过安装的自动化监测装置获取信息，及时发现电网运行的异常情况，及时预见可能发生的故障；在

3、故障发生时也可以在没有或少量人工干预下，快速隔离故障、自我恢复，从而避免大面积停电的发生，减少停电时间和经济损失。 互动：互动：消费者可以在知情的情况下与电力系统互动，有能力选择最合适自己的供电方案；也可以向电力公司提出个性化的供电服务要求，以满足特殊需求。兼容：兼容：可接入各种分布式电源，如太阳能、风能等可再生能源和电能储存设备；优质：优质：即电压、频率波动符合供电质量要求，谐波污染可以有效控制，从而满足数据中心、计算机、电子和自动化生产线等特殊行业对供电质量的严格需要，保障用户电能质量，并实现电能质量差别定价。市场：市场：智能电网采用集成“双向通信”和“双向电力传送”技术，解决了普通电力用

4、户参与市场的问题。用户通过储能设备在满足自身电力需求并有剩余电力的情况下，电网送电，改变电力系统的运行方式和电力市场的供需关系。经济：经济：智能电网经济性体现在如下几个方面：减少发电备用容量、易于实现节能经济调度、充分利用可再生分布式能源、节能新材料新技术的广泛使用、提高生产效率、等等。安全：安全：通过坚强的电网网架，智能优化管理等手段，实现发输配用四环节互动互通，主动防御电力故障，保障电力供应、可再生能源接入，提高电网可靠性，增强电网应对外在物理攻击或网络攻击能力，可靠处理系统故障。2022-7-37智能电网用户需求可靠的电能便宜的电能高质的电能电力公司需求数字化电网信息化企业精细化管理智能

5、化营运可持续需求节能减排提高能源效率开发新能源智能电网的背景、内涵及特征智能电网的背景、内涵及特征特征特征电力系统负荷建模电力系统负荷建模电力系统负荷建模电力系统负荷建模作用作用暂态稳定：暂态稳定：精确负荷模型有利于准确分析电力系统运行状态分析及故障分析。实际上由于电力系统的复杂性，传统综合负荷模型使得系统分析结果总是偏于乐观或偏于悲观。负荷模型对暂态稳定的影响不仅与模型的结构和参数有关，还与具体的网络结构、负荷在系统中的位置、故障点的位置等有关，负荷中电动机的机械转动惯量也有较大的影响。电压稳定：电压稳定：把电压稳定归入静态范畴是不正确的，考虑负荷动态特性是正确研究电压稳定的基本方向，在电压

6、稳定分析中更需要精确的动态负荷模型，而不是简单的静态负荷模型。电压稳定性研究对负荷建模有着特殊的要求，关键表现在模型的全电压范围内适应性问题上。区域振荡：区域振荡：区域振荡可能涉及分布于系统中的许多发电机组，造成系统电压、频率的显著变化。在这种情况下,负荷的电压、频率特性对振荡的镇定具有重要影响。区域振荡频率一般在0.1Hz2Hz之间，振荡时间较长，故研究中往往采用准稳态模型，但实际对系统阻尼具有显著影响，是一个重要参数。动态潮流计算：动态潮流计算：电力系统潮流计算中负荷通常釆用恒功率模型，满足稳态精度要求，即节点电压在额定值附近波动时潮流通常都是有解。但是，对于节点电压远离额定值、相角偏差也

7、较大时，则潮流计算可能会发散导致无解。而精确的负荷模型则有利于描述负荷在全电压范围内的特性，更为真实的反映实际负荷的变化情况，有助于改善潮流的收敛性。继电保护：继电保护：电力系统综合负荷模型对继电保护装置的闭锁时间和距离保护的整定有很大的影响。通过对不同的负荷模型进行比较，发现当系统出现摇摆时或故障切除以后，越精确的动态负荷模型越能复现实际电力系统的负荷特性，而且如果选用不恰当的综合负荷模型，将可能使发生摇摆的电力系统摇摆更加严重。电力系统负荷建模电力系统负荷建模方法方法建模方法建模方法基于实际对象输入输出分析电力系统负荷建模电力系统负荷建模模型结构模型结构静态模型静态模型非机理式非机理式动态

8、模型动态模型机理式机理式动态模型动态模型静态分析，元件动态分析、时变性动态分析、时变性电力系统负荷建模电力系统负荷建模系统辨识方法系统辨识方法最小二乘法最小二乘法运筹学方法运筹学方法人工智能法人工智能法静态、线性负荷静态、线性负荷动态、非线性负荷电力系统负荷建模电力系统负荷建模存在问题存在问题1、动态负荷建模的需要；2、系统辨识方法的快速性；3、电力系统的可辨识性4、系统辨识的局部收敛。1、新型用电设备的影响；2、分布式电源接入的影响；3、智能可控电网结构的影响；4、多信息源的数据整合；5、负荷时变性的影响;6、负荷频率特性的影响1、基于元件负荷建模方法的统计范围；2、基于量测的负荷建模方法量

9、测数据的准确性、时间同步性；3、负荷的地域分散性。负荷建模方法负荷建模方法适用性适用性模型结构模型结构准确性准确性系统辨识方法系统辨识方法合理性合理性智能电网环境下的负荷建模技术影响因素全景信息：全景信息：信息来源：信息来源：数据采集与监控、广域测量系统WAMS、故障录波监测系统FRMS、负荷特性测量装置、分布式能源接入信息、配电自动化系统、设备在线监测系统、用电监测设备、节能发电调度系统、等等。特点：特点：海量信息！用电设备：用电设备：新型用电设备、高速电力机车、电动汽车充放电设备、大工业负荷（如：大容量电弧炉）。分布式电源：分布式电源：风力发电、太阳能发电、生物质发电、等可再生能源接入对配

10、电网的影响；大规模间歇式发电系统消纳；储能系统的广泛应用。智能输配电设备：智能输配电设备：柔性输电技术静止同步串联补偿器、统一潮流控制器、新型固态短路限流器、多端柔性直流供电系统；智能配电技术固态变压器、自动馈线调压器、DSTATCOM、统一电能质量调节器。智能电网环境下的负荷建模技术全景信息海量信息智能调度智能运行与控制智能用电设备为精确负荷建模提供了可能为精确负荷建模提供了可能基于量测的负荷建模输配电信息输配电信息用电信息用电信息1、信息源的准确性保障措施研究：、信息源的准确性保障措施研究：量测数据的准确性量测方法、数据传送、时间同步性、智能化负荷建模通信平台的构建；2、信息提取或数据挖掘

11、措施研究：、信息提取或数据挖掘措施研究：数据挖掘方法如何从海量信息中提取负荷建模所需信息，如何判断数据的可信度；3、负荷建模系统辨识方法的研究：、负荷建模系统辨识方法的研究：系统可辨识性、时变特性、聚类分析、分布式电源、大区电网负荷建模、配电网负荷建模、新型用电设备负荷建模、等等；4、在线动态负荷建模技术的研究；、在线动态负荷建模技术的研究；智能电网环境下的负荷建模技术分布式电源1、电能的双向性2、配网拓扑结构的可变性3、微网电压及频率的稳定性1、计及分布式电源的负荷建模技术研究；、计及分布式电源的负荷建模技术研究；2、智能配电网负荷建模技术研究；、智能配电网负荷建模技术研究；3、计及频率特性的微电网负荷建模技术、计及频率特性的微电网负荷建模技术研究；研究；4、计及储能装置特性的配电网负荷建模、计及储能装置特性的配电网负荷建模技术。技术。机遇与挑战？机遇与挑战？机遇：机遇：智能配电智能配电网及分布式电源网及分布式电源发展方兴未艾，发展方兴未艾，已组建智能配电已