智能電網(wǎng)環(huán)境下的負(fù)荷建模研究(原創(chuàng))

1、智能電網(wǎng)環(huán)境下的負(fù)荷建模研究智能電網(wǎng)環(huán)境下的負(fù)荷建模研究貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院袁旭峰主要內(nèi)容電力系統(tǒng)負(fù)荷建模2機(jī)遇與挑戰(zhàn)4智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征3 1智能電網(wǎng)環(huán)境下的負(fù)荷建模技術(shù)3 3智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征背景背景2022-7-33隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會的進(jìn)步、科技和信息化水平的提高以及全球資源和環(huán)境問題的日益突出，依靠現(xiàn)代信息、通信和控制技術(shù)，積極發(fā)展智能電網(wǎng)，適應(yīng)未來可持續(xù)發(fā)展的要求，已成為國際電力發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇。信息化技術(shù)信息化技術(shù)新材料技術(shù)新材料技術(shù)分布式能源分布式能源2022-7-34科學(xué)技術(shù)進(jìn)步是基礎(chǔ)智能電網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展電子技術(shù)計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)分布電

2、源儲能技術(shù)智能設(shè)備智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征背景背景智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征內(nèi)涵內(nèi)涵2022-7-35 智能電網(wǎng)是具有高數(shù)字化、自動化水平，并有一定的自愈、互動功能的電網(wǎng)，是實(shí)施新的能源戰(zhàn)略和優(yōu)化能源資源配置的重要平臺，涵蓋發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各環(huán)節(jié)，廣泛利用先進(jìn)的信息和材料等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)清潔能源的大規(guī)模接入與利用，提高能源利用效率，確保安全、可靠、優(yōu)質(zhì)的電力供應(yīng)。第6頁智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征特征特征自愈：自愈：通過安裝的自動化監(jiān)測裝置獲取信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的異常情況，及時(shí)預(yù)見可能發(fā)生的故障；在

3、故障發(fā)生時(shí)也可以在沒有或少量人工干預(yù)下，快速隔離故障、自我恢復(fù)，從而避免大面積停電的發(fā)生，減少停電時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失。 互動：互動：消費(fèi)者可以在知情的情況下與電力系統(tǒng)互動，有能力選擇最合適自己的供電方案；也可以向電力公司提出個(gè)性化的供電服務(wù)要求，以滿足特殊需求。兼容：兼容：可接入各種分布式電源，如太陽能、風(fēng)能等可再生能源和電能儲存設(shè)備；優(yōu)質(zhì)：優(yōu)質(zhì)：即電壓、頻率波動符合供電質(zhì)量要求，諧波污染可以有效控制，從而滿足數(shù)據(jù)中心、計(jì)算機(jī)、電子和自動化生產(chǎn)線等特殊行業(yè)對供電質(zhì)量的嚴(yán)格需要，保障用戶電能質(zhì)量，并實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量差別定價(jià)。市場：市場：智能電網(wǎng)采用集成“雙向通信”和“雙向電力傳送”技術(shù)，解決了普通電力用

4、戶參與市場的問題。用戶通過儲能設(shè)備在滿足自身電力需求并有剩余電力的情況下，電網(wǎng)送電，改變電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式和電力市場的供需關(guān)系。經(jīng)濟(jì)：經(jīng)濟(jì)：智能電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：減少發(fā)電備用容量、易于實(shí)現(xiàn)節(jié)能經(jīng)濟(jì)調(diào)度、充分利用可再生分布式能源、節(jié)能新材料新技術(shù)的廣泛使用、提高生產(chǎn)效率、等等。安全：安全：通過堅(jiān)強(qiáng)的電網(wǎng)網(wǎng)架，智能優(yōu)化管理等手段，實(shí)現(xiàn)發(fā)輸配用四環(huán)節(jié)互動互通，主動防御電力故障，保障電力供應(yīng)、可再生能源接入，提高電網(wǎng)可靠性，增強(qiáng)電網(wǎng)應(yīng)對外在物理攻擊或網(wǎng)絡(luò)攻擊能力，可靠處理系統(tǒng)故障。2022-7-37智能電網(wǎng)用戶需求可靠的電能便宜的電能高質(zhì)的電能電力公司需求數(shù)字化電網(wǎng)信息化企業(yè)精細(xì)化管理智能

5、化營運(yùn)可持續(xù)需求節(jié)能減排提高能源效率開發(fā)新能源智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征智能電網(wǎng)的背景、內(nèi)涵及特征特征特征電力系統(tǒng)負(fù)荷建模電力系統(tǒng)負(fù)荷建模電力系統(tǒng)負(fù)荷建模電力系統(tǒng)負(fù)荷建模作用作用暫態(tài)穩(wěn)定：暫態(tài)穩(wěn)定：精確負(fù)荷模型有利于準(zhǔn)確分析電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分析及故障分析。實(shí)際上由于電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，傳統(tǒng)綜合負(fù)荷模型使得系統(tǒng)分析結(jié)果總是偏于樂觀或偏于悲觀。負(fù)荷模型對暫態(tài)穩(wěn)定的影響不僅與模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)，還與具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷在系統(tǒng)中的位置、故障點(diǎn)的位置等有關(guān)，負(fù)荷中電動機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)動慣量也有較大的影響。電壓穩(wěn)定：電壓穩(wěn)定：把電壓穩(wěn)定歸入靜態(tài)范疇是不正確的，考慮負(fù)荷動態(tài)特性是正確研究電壓穩(wěn)定的基本方向，在電壓

6、穩(wěn)定分析中更需要精確的動態(tài)負(fù)荷模型，而不是簡單的靜態(tài)負(fù)荷模型。電壓穩(wěn)定性研究對負(fù)荷建模有著特殊的要求，關(guān)鍵表現(xiàn)在模型的全電壓范圍內(nèi)適應(yīng)性問題上。區(qū)域振蕩：區(qū)域振蕩：區(qū)域振蕩可能涉及分布于系統(tǒng)中的許多發(fā)電機(jī)組，造成系統(tǒng)電壓、頻率的顯著變化。在這種情況下,負(fù)荷的電壓、頻率特性對振蕩的鎮(zhèn)定具有重要影響。區(qū)域振蕩頻率一般在0.1Hz2Hz之間，振蕩時(shí)間較長，故研究中往往采用準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)模型，但實(shí)際對系統(tǒng)阻尼具有顯著影響，是一個(gè)重要參數(shù)。動態(tài)潮流計(jì)算：動態(tài)潮流計(jì)算：電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中負(fù)荷通常釆用恒功率模型，滿足穩(wěn)態(tài)精度要求，即節(jié)點(diǎn)電壓在額定值附近波動時(shí)潮流通常都是有解。但是，對于節(jié)點(diǎn)電壓遠(yuǎn)離額定值、相角偏差也

7、較大時(shí)，則潮流計(jì)算可能會發(fā)散導(dǎo)致無解。而精確的負(fù)荷模型則有利于描述負(fù)荷在全電壓范圍內(nèi)的特性，更為真實(shí)的反映實(shí)際負(fù)荷的變化情況，有助于改善潮流的收斂性。繼電保護(hù)：繼電保護(hù)：電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷模型對繼電保護(hù)裝置的閉鎖時(shí)間和距離保護(hù)的整定有很大的影響。通過對不同的負(fù)荷模型進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)搖擺時(shí)或故障切除以后，越精確的動態(tài)負(fù)荷模型越能復(fù)現(xiàn)實(shí)際電力系統(tǒng)的負(fù)荷特性，而且如果選用不恰當(dāng)?shù)木C合負(fù)荷模型，將可能使發(fā)生搖擺的電力系統(tǒng)搖擺更加嚴(yán)重。電力系統(tǒng)負(fù)荷建模電力系統(tǒng)負(fù)荷建模方法方法建模方法建模方法基于實(shí)際對象輸入輸出分析電力系統(tǒng)負(fù)荷建模電力系統(tǒng)負(fù)荷建模模型結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)靜態(tài)模型靜態(tài)模型非機(jī)理式非機(jī)理式動態(tài)

8、模型動態(tài)模型機(jī)理式機(jī)理式動態(tài)模型動態(tài)模型靜態(tài)分析，元件動態(tài)分析、時(shí)變性動態(tài)分析、時(shí)變性電力系統(tǒng)負(fù)荷建模電力系統(tǒng)負(fù)荷建模系統(tǒng)辨識方法系統(tǒng)辨識方法最小二乘法最小二乘法運(yùn)籌學(xué)方法運(yùn)籌學(xué)方法人工智能法人工智能法靜態(tài)、線性負(fù)荷靜態(tài)、線性負(fù)荷動態(tài)、非線性負(fù)荷電力系統(tǒng)負(fù)荷建模電力系統(tǒng)負(fù)荷建模存在問題存在問題1、動態(tài)負(fù)荷建模的需要；2、系統(tǒng)辨識方法的快速性；3、電力系統(tǒng)的可辨識性4、系統(tǒng)辨識的局部收斂。1、新型用電設(shè)備的影響；2、分布式電源接入的影響；3、智能可控電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響；4、多信息源的數(shù)據(jù)整合；5、負(fù)荷時(shí)變性的影響;6、負(fù)荷頻率特性的影響1、基于元件負(fù)荷建模方法的統(tǒng)計(jì)范圍；2、基于量測的負(fù)荷建模方法量

9、測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、時(shí)間同步性；3、負(fù)荷的地域分散性。負(fù)荷建模方法負(fù)荷建模方法適用性適用性模型結(jié)構(gòu)模型結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性系統(tǒng)辨識方法系統(tǒng)辨識方法合理性合理性智能電網(wǎng)環(huán)境下的負(fù)荷建模技術(shù)影響因素全景信息：全景信息：信息來源：信息來源：數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控、廣域測量系統(tǒng)WAMS、故障錄波監(jiān)測系統(tǒng)FRMS、負(fù)荷特性測量裝置、分布式能源接入信息、配電自動化系統(tǒng)、設(shè)備在線監(jiān)測系統(tǒng)、用電監(jiān)測設(shè)備、節(jié)能發(fā)電調(diào)度系統(tǒng)、等等。特點(diǎn)：特點(diǎn)：海量信息！用電設(shè)備：用電設(shè)備：新型用電設(shè)備、高速電力機(jī)車、電動汽車充放電設(shè)備、大工業(yè)負(fù)荷（如：大容量電弧爐）。分布式電源：分布式電源：風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、等可再生能源接入對配

10、電網(wǎng)的影響；大規(guī)模間歇式發(fā)電系統(tǒng)消納；儲能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。智能輸配電設(shè)備：智能輸配電設(shè)備：柔性輸電技術(shù)靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器、統(tǒng)一潮流控制器、新型固態(tài)短路限流器、多端柔性直流供電系統(tǒng)；智能配電技術(shù)固態(tài)變壓器、自動饋線調(diào)壓器、DSTATCOM、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器。智能電網(wǎng)環(huán)境下的負(fù)荷建模技術(shù)全景信息海量信息智能調(diào)度智能運(yùn)行與控制智能用電設(shè)備為精確負(fù)荷建模提供了可能為精確負(fù)荷建模提供了可能基于量測的負(fù)荷建模輸配電信息輸配電信息用電信息用電信息1、信息源的準(zhǔn)確性保障措施研究：、信息源的準(zhǔn)確性保障措施研究：量測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性量測方法、數(shù)據(jù)傳送、時(shí)間同步性、智能化負(fù)荷建模通信平臺的構(gòu)建；2、信息提取或數(shù)據(jù)挖掘

11、措施研究：、信息提取或數(shù)據(jù)挖掘措施研究：數(shù)據(jù)挖掘方法如何從海量信息中提取負(fù)荷建模所需信息，如何判斷數(shù)據(jù)的可信度；3、負(fù)荷建模系統(tǒng)辨識方法的研究：、負(fù)荷建模系統(tǒng)辨識方法的研究：系統(tǒng)可辨識性、時(shí)變特性、聚類分析、分布式電源、大區(qū)電網(wǎng)負(fù)荷建模、配電網(wǎng)負(fù)荷建模、新型用電設(shè)備負(fù)荷建模、等等；4、在線動態(tài)負(fù)荷建模技術(shù)的研究；、在線動態(tài)負(fù)荷建模技術(shù)的研究；智能電網(wǎng)環(huán)境下的負(fù)荷建模技術(shù)分布式電源1、電能的雙向性2、配網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可變性3、微網(wǎng)電壓及頻率的穩(wěn)定性1、計(jì)及分布式電源的負(fù)荷建模技術(shù)研究；、計(jì)及分布式電源的負(fù)荷建模技術(shù)研究；2、智能配電網(wǎng)負(fù)荷建模技術(shù)研究；、智能配電網(wǎng)負(fù)荷建模技術(shù)研究；3、計(jì)及頻率特性的微電網(wǎng)負(fù)荷建模技術(shù)、計(jì)及頻率特性的微電網(wǎng)負(fù)荷建模技術(shù)研究；研究；4、計(jì)及儲能裝置特性的配電網(wǎng)負(fù)荷建模、計(jì)及儲能裝置特性的配電網(wǎng)負(fù)荷建模技術(shù)。技術(shù)。機(jī)遇與挑戰(zhàn)？機(jī)遇與挑戰(zhàn)？機(jī)遇：機(jī)遇：智能配電智能配電網(wǎng)及分布式電源網(wǎng)及分布式電源發(fā)展方興未艾，發(fā)展方興未艾，已組建智能配電已