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考虑传热不一致性的蓄热式电锅炉负荷建模

电力系统自动化 2023年第13期47卷 40-46页

作者：张利伟王华润严干贵齐日伟韩志勇张战岭现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012 华能吉林能源销售有限公司吉林省长春市130051

蓄热式电锅炉是参与电网调节的优质可控负荷,但由于其传热过程存在不一致性,现有模型误差较大,不能精确评估电锅炉负荷的调节能力。针对上述问题,基于热平衡原理,提出了考虑传热不一致的固体蓄热式电锅炉负荷模型。首先,分析了固体蓄热... 详细信息

蓄热式电锅炉是参与电网调节的优质可控负荷,但由于其传热过程存在不一致性,现有模型误差较大,不能精确评估电锅炉负荷的调节能力。针对上述问题,基于热平衡原理,提出了考虑传热不一致的固体蓄热式电锅炉负荷模型。首先,分析了固体蓄热式电锅炉的典型结构、工作模式和热平衡关系;其次,基于热平衡原理建立蓄热式电锅炉负荷模型,并分析传热不一致性带来的影响;最后,考虑传热不一致性,引入一致性系数对所提模型进行修正,并利用最小二乘法进行参数优化。仿真对比结果表明,所提蓄热式电锅炉负荷模型的炉温误差和升、降温时长误差明显低于热平衡模型和ANSYS仿真模型,可为准确评估电锅炉负荷的调节能力提供技术支撑。

关键词：负荷建模可控负荷蓄热式电锅炉传热热平衡原理

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基于信息调查的电力系统高压用户负荷建模研究

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基于信息调查的电力系统高压用户负荷建模研究

作者：张思阳浙江大学

学位级别：硕士

负荷模型描述了负荷功率与母线电压、频率的关系。作为电力系统中主要的能量消耗者,电力系统末端10kV及以上的高压电力用户的负荷模型精度对电力系统仿真分析结果的准确性有重要影响。当前,国内外负荷建模相关学者和科研机构提出了部分... 详细信息

负荷模型描述了负荷功率与母线电压、频率的关系。作为电力系统中主要的能量消耗者,电力系统末端10kV及以上的高压电力用户的负荷模型精度对电力系统仿真分析结果的准确性有重要影响。当前,国内外负荷建模相关学者和科研机构提出了部分电力负荷的典型负荷模型及参数,用来描述某类型电力用户的负荷特性。一方面,各类型电力用户的负荷特性变化迅速且日趋复杂,另一方面,由于同类型电力用户所处地域不同、用电设备制造工艺不同等因素,负荷模型参数也不尽相同,当前研究无法全面了解电力用户真实的用电设备组成情况及负荷模型参数,导致典型负荷模型无法准确描述电力用户实际的负荷特性。本文的主要研究内容如下:(1)针对高压电力用户的负荷信息调查问题,提出了考虑不同类型用户负荷特点的负荷信息收集办法。将电力用户分类后,详细分析用户负荷特点,采用不同的负荷信息收集策略较为完善和准确地收集电力用户的负荷数据。在兼顾调查工作量和用户配合难度的同时考虑了用户负荷的时变性、季节性特点以及电动机类设备负荷模型参数的收集难点。(2)针对高压电力用户的感应电动机群等值问题,比较分析了感应电动机群的分组方法及聚合方法交叉组合后的等值效果。首先,选择了较为经典的三种分组算法及聚合算法并详细比较分析其基本原理。然后,通过暂态响应比较算例感应电动机群负荷特性的差异性。最后,分组及聚合算法交叉组合后,将感应电动机群等值并比较分析等值效果。(3)针对高压电力用户的负荷建模问题,提出了详细仿真模型建立、统计综合法建模、总体测辨法修正的建模方法。先以负荷信息调查结果为基础,在专业软件中建立可用于暂态分析的详细仿真模型。然后以各用电设备功率占比为加权因子,加权综合得到电力用户综合负荷模型的14个独立参数。最后,辨识详细仿真模型故障仿真得到的动态响应数据,修正电动机定子电抗、转子初始滑差以及电动机功率占比等3个重点参数。(4)某省一家大型石化类电力用户及自来水厂、电器制造厂、物业管理用户等三家中小型电力用户的负荷信息调查结果及负荷模型特性分析表明,相较于地区电网推荐模型,本文所得综合负荷模型更好地逼近了电力用户的详细仿真模型,仿真误差小于5%,更能反映电力用户负荷的实际特性,对建立准确的各类型电力用户典型负荷模型参数库具有重要意义。

关键词：电力用户负荷信息调查负荷建模感应电动机群等值典型负荷模型参数库

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考虑负荷时变性的准确负荷建模研究

考虑负荷时变性的准确负荷建模研究

作者：宋文豪山东大学

学位级别：硕士

电力系统数字仿真是系统规划设计、调度运行和分析研究的基础,电力负荷建模的难点在于处理负荷的随机性和时变性。传统负荷模型因结构较为单一、参数时效性低,难以准确刻画新型电力系统下各类负荷设备的综合时变特性。自适应交互式多模... 详细信息

电力系统数字仿真是系统规划设计、调度运行和分析研究的基础,电力负荷建模的难点在于处理负荷的随机性和时变性。传统负荷模型因结构较为单一、参数时效性低,难以准确刻画新型电力系统下各类负荷设备的综合时变特性。自适应交互式多模型算法是机动跟踪领域中处理系统变结构和参数时变问题的有效手段,它将辨识负荷模型参数的过程转化为对负荷特性的机动跟踪,为考虑负荷时变性的建模工作提供了有力支撑。以大容量变速抽水蓄能电站为例,构建新型元件的广义负荷模型已成为当前形势下丰富负荷建模工作的迫切需要。本文聚焦上述两个关键问题,致力于推进新型变速抽水蓄能电站广义负荷模型的构建和自适应交互式多模型负荷建模方法的研究,具体内容有:(1)针对含大容量变速抽水蓄能电站的新型电力系统稳定性分析问题,提出一种基于变速抽蓄机组各组件能量耦合关系的广义负荷元件模型。考虑实际变速抽蓄机组的快速机电协调控制与大扰动下的故障穿越机理,根据变频励磁系统的切入情况将双馈变速电机模型划为平滑切换的两类:以各主要储能组件的能量耦合关系为基础,构建双馈变速电机和变频器在多工况、不同控制方式下的内电势源/荷功率激励模型,表现出功率解耦控制快速响应、支撑系统频率稳定作用以及在大扰动下励磁系统闭锁引起双馈变速电机短时异步运行的特性;通过仿真验证了模型的有效性,并在构建的场景下利用总体测辨法对拓展后的综合负荷模型进行参数辨识。(2)提出一种根据系统模型信息实时调整转移概率矩阵的方法,提高了交互式多模型负荷建模方法跟踪时变负荷的性能。转移概率矩阵是影响输入交互的一个重要因素,各负荷模型的似然函数含有其与当前实际负荷特性的匹配信息,可被用于区分负荷模型是否需要切换;通过并行滤波得到全部似然函数,更新各模型的权重,融合输出状态变量的估计值及其协方差,当似然函数的变化满足模型切换阈值条件时,利用权重更新的梯度自适应地调整转移概率矩阵,有助于克服模型切换过程中的响应滞后问题和瞬时误差峰值现象。(3)针对交互式多模型负荷建模过程中模型间的恶性竞争导致跟踪精度下降问题,提出一种电力负荷分时分类模型库和模型遴选机制的方法。利用知识图谱相关技术对负荷建模领域知识进行结构化存储,构建电力负荷分时分类模型库;提取实际负荷节点影响负荷时变性的相关因素信息,经模糊规则推理和遴选算法计算,得到即时最优模型集参与输入交互。本文构建变速抽水蓄能电站的广义负荷模型,提出基于电力负荷分时分类模型库的交互式多模型转移概率自适应调整方法以及模型遴选机制,为实现时变性负荷的准确在线建模提供了理论与方法支撑。

关键词：负荷建模变速抽水蓄能电站自适应交互式多模型算法知识图谱模型遴选

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负荷建模中实测数据选取研究

电力系统保护与控制 2010年第3期38卷 43-47页

作者：唐永红郑晓雨马进四川电力试验研究院四川成都610072 华北电力大学电力系统保护与动态安全监控教育部重点实验室北京102206

为确定用怎样的数据建立起的模型具有较强的泛化能力,对负荷建模中实测数据的选取进行了研究,对不同电压扰动强度的数据进行了辨识,对得到的参数进行了轨迹灵敏度分析,在分析灵敏度结果的基础上提出扰动强度大的数据辨识出的模型的泛化... 详细信息

为确定用怎样的数据建立起的模型具有较强的泛化能力,对负荷建模中实测数据的选取进行了研究,对不同电压扰动强度的数据进行了辨识,对得到的参数进行了轨迹灵敏度分析,在分析灵敏度结果的基础上提出扰动强度大的数据辨识出的模型的泛化能力较强的观点,并通过小扰动条件下感应电动机的静态特征系数对此结论进行了解释,进一步总结了不同扰动强度数据的大致适用范围,为实测建模中数据的选取提供了借鉴。

关键词：负荷建模实测数据选取参数辨识轨迹灵敏度分析模型泛化静态特性系数

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电解铝负荷建模及对电压稳定影响研究

电解铝负荷建模及对电压稳定影响研究

作者：孙震龙华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

电力系统数字仿真是电网制定规划和运行策略的基础,负荷模型的选择对仿真结果影响显著,不准确的负荷模型会导致计算结果与实际严重不符,致使电力系统运行中存在潜在风险或在规划阶段造成资源浪费。近年来,随着云南省水电铝产业迅猛发展... 详细信息

电力系统数字仿真是电网制定规划和运行策略的基础,负荷模型的选择对仿真结果影响显著,不准确的负荷模型会导致计算结果与实际严重不符,致使电力系统运行中存在潜在风险或在规划阶段造成资源浪费。近年来,随着云南省水电铝产业迅猛发展,电解铝负荷用电占比已达全省总量的20%。考虑到云南电网作为异步联网的送端,网架结构相对复杂,加之电解铝负荷大规模集中接入,其负荷特性与区域电网的电压稳定问题联系日益紧密。若负荷模型不能准确描述其用电特性,将导致电网运行的安全性及供电可靠性大幅降低。针对上述问题,本文主要从电解铝负荷特性及数学模型、参数辨识算法及方案、电解铝负荷模型对电压稳定的影响这几个方面开展研究:(1)对于电解铝的负荷特性及数学模型,本文从用电机理入手,分析了电解铝生产采用的供电回路及恒电流控制系统原理并建立各元件的等值电路。推导了电解铝动态负荷数学模型并结合电网实测数据进行验证。考虑其在仿真软件中的应用场景,对动态模型加以简化与改进,提出了电解铝实用负荷模型,为参数辨识和大电网仿真工作提供了模型结构基础。(2)对于电解铝负荷模型的参数辨识工作,本文提出采用基于NSGA-Ⅱ算法的双目标优化方法以分别获取有功、无功最优参数;针对辨识工作中由负荷时变性及实测数据不足引发的模型参数一致性问题,提出了多曲线拟合原理下的单点化和统一化辨识方案。对实测数据进行预处理后开展基于实用负荷模型的参数辨识工作,构建了用于大电网仿真的电解铝负荷模型参数。(3)在电解铝负荷模型对电压稳定的影响研究中,本文分析了负荷模型的静态、动态部分对电压稳定的影响机理并结合IEEE-9节点算例加以验证。基于实际工程背景下云南电网的网架结构及典型运行方式,应用PSD-BPA软件从静态、暂态两方面开展仿真研究,分析了电解铝实用负荷模型与云南电网经验模型对电网电压稳定影响上的差异。结果指出,本文提出的实用负荷模型及参数有利于提高区域电网的电压稳定裕度,在暂态过程中的电压稳定水平较高。

关键词：电解铝负荷负荷建模参数辨识电压稳定

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基于交互式多模型算法的负荷建模体系研究

基于交互式多模型算法的负荷建模体系研究

作者：徐威山东大学

学位级别：硕士

作为电力系统建模研究的基础性领域,负荷准确建模对电力系统的规划、运行以及控制等方面的决策发挥着至关重要的作用。当前,新型电力系统“双高、双随机”的发展使得配网侧出现了广义负荷、柔性负荷等多元化的负荷新形态,负荷的构成及... 详细信息

作为电力系统建模研究的基础性领域,负荷准确建模对电力系统的规划、运行以及控制等方面的决策发挥着至关重要的作用。当前,新型电力系统“双高、双随机”的发展使得配网侧出现了广义负荷、柔性负荷等多元化的负荷新形态,负荷的构成及其特性发生了深刻变化,负荷模型精确性与泛化能力之间的矛盾日益凸显,负荷建模正面临着新的挑战。本文构建面向新型电力系统的基于交互式多模型算法的负荷建模体系,主要研究工作如下:(1)为应对新型电力系统中负荷特性的多样化复杂化,在深入分析当前聚类模型不足的基础上,提出了一种基于迁移学习的负荷特性聚类方法;在负荷特性提取时最大程度保留原始数据特征并最小化数据间的分布差异,在Simulink仿真平台上搭建的IEEE-14节点配电网算例系统验证了所提方法的有效性;面向广域负荷节点,从负荷特性的多时空尺度分类出发,提出了多元异构的负荷子模型集构建策略以及异构模型集协同滤波的IMM算法,一方面保障交互式多模型负荷建模方法中子模型集的强描述能力和泛化能力,另一方面提升交互式多模型负荷建模的实时性和精确性;基于Simulink搭建了含风电、光伏的广义负荷建模场景,验证所提方法的有效性。(2)为解决传统负荷建模过程中各建模系统之间相互独立、缺乏协同性等问题,首先对新型电力系统中负荷建模的体系特征进行分析,指出基于单一的负荷建模系统难以满足负荷建模的精确性、时变性等多元需求;其次从理论和方法两个层面构建交互式多模型负荷建模的研究框架,明确交互式多模型负荷建模方法的本质、基本特征、技术方法以及环境支撑;最后基于IMM算法将负荷建模长期以来形成的各个子系统有机串联起来,构建了基于交互式多模型算法的负荷建模体系,提升各建模系统之间的整体性和协同性。(3)开发了负荷建模的数字孪生平台;为实现物理世界中的变电站负荷节点与其在虚拟空间内数学模型之间的虚实映射和实时互动,提出了电力负荷建模的五维数字孪生模型;基于知识图谱构建了负荷建模的数字孪生平台架构,依据负荷建模的基本需求设计了面向负荷建模的实体图谱、本体图谱、逻辑图谱以及事件图谱;基于图数据库、Web服务器等关键技术对负荷建模数字孪生平台进行开发,并以某地区电网220kV变电站为例实现了负荷建模领域知识图谱的构建以及综合负荷建模功能。综上,本文提出了基于迁移学习的负荷特性分类方法和基于异构模型集的交互式多模型负荷建模方法;构建了基于交互式多模型算法的负荷建模体系,提升各建模系统之间的协同性;构建了基于知识图谱的负荷建模数字孪平台架构,设计了面向负荷建模的4种知识图谱,并对负荷建模平台进行开发,实例表明所搭建的平台具有功能界面友好、操作方便等优点。

关键词：新型电力系统负荷建模交互式多模型算法体系研究负荷建模平台

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计及频率特性的综合能源系统基础单元模型

高电压技术 2024年

作者：沈赋杨志文王健杨光兵王哲曹旸昆明理工大学电力工程学院山东省电力公司济宁供电公司

由于传统综合能源系统基础单元建模中常忽略基础单元的频率特性，使得所建模型不能准确反映系统特性。鉴于此，本文首先基于传统综合能源系统基础单元模型，选用SLM模型表征综合能源系统基础单元模型特性，建立考虑频率特性的基础单元... 详细信息

由于传统综合能源系统基础单元建模中常忽略基础单元的频率特性，使得所建模型不能准确反映系统特性。鉴于此，本文首先基于传统综合能源系统基础单元模型，选用SLM模型表征综合能源系统基础单元模型特性，建立考虑频率特性的基础单元模型，结合实际电网的扰动实测数据，求解所提模型中的频率因子为LDP∈{1.18， 1.63}，LDQ∈{-1.55， -1.13}，满足静态频率特性参数辨识范围；其次，对传统综合能源系统基础单元模型和计及频率特性的综合能源系统基础单元模型进行仿真分析，通过仿真曲线拟合情况与参数辨识误差结果验证了所提模型的正确性与适用性；最后，研究了计及频率特性的综合能源系统基础单元模型的经济性。

关键词：综合能源系统基础单元频率特性负荷建模频率因子

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考虑分布式新能源的有源综合负荷模型

电工技术学报 2024年

作者：兰天楷孙华东王琦赵兵电网安全全国重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)

中国分布式新能源装机容量不断增加，成为大电网安全稳定的重要影响因素。目前的分布式新能源建模方法尚不成熟，难以用于工程实际中的大电网仿真分析。为此，论文介绍了中国大电网分析中的分布式新能源模型现状，探讨了分布式新能源等... 详细信息

中国分布式新能源装机容量不断增加，成为大电网安全稳定的重要影响因素。目前的分布式新能源建模方法尚不成熟，难以用于工程实际中的大电网仿真分析。为此，论文介绍了中国大电网分析中的分布式新能源模型现状，探讨了分布式新能源等值模型的工程要求，提出了“含分布式新能源的有源综合负荷模型”的建模思路，以大规模工程应用为目标，提出了模型结构及参数计算方法，介绍了所提方法在中国S省初步应用的具体案例。应用效果表明，所提出的有源综合负荷模型能满足高比例分布式新能源的大电网建模、仿真分析需求，具备大规模工程应用潜力。

关键词：分布式新能源等值建模有源综合负荷模型负荷建模大电网安全稳定分析

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基于统计聚类的综合能源系统基础单元模型

上海交通大学学报 2024年

作者：沈赋杨志文徐潇源张微王哲曹旸山东省电力公司济宁供电公司昆明理工大学电力工程学院上海交通大学电子信息与电气工程学院

由于综合能源系统中的设备元件构成复杂，涉及电、气、热、冷多种能源形式的设备元件在互联和传送过程中产生了海量、异构的数据，无法较好的反映综合能源系统特性。鉴于此，本文以综合能源系统基础单元为研究基础，基于统计聚类法分... 详细信息

由于综合能源系统中的设备元件构成复杂，涉及电、气、热、冷多种能源形式的设备元件在互联和传送过程中产生了海量、异构的数据，无法较好的反映综合能源系统特性。鉴于此，本文以综合能源系统基础单元为研究基础，基于统计聚类法分析精选出综合能源系统典型基础单元设备，提取综合能源系统典型基础单元设备特征数据表征基础单元特性，根据综合能源系统基础单元的能质属性，建立综合能源系统各类基础单元模型，更全面地表征综合能源系统特性。通过算例分析，验证了所提各类综合能源系统基础单元模型的合理性和适用性。

关键词：综合能源系统基础单元统计综合法模糊聚类负荷建模