含风电场电力系统潮流计算

含风电场电力系统的潮流计算方法综述【摘要】含风电场电力系统的潮流计算对分析风电场并网后对电力系统稳定运行的影响具有十分重要的意义。

本文在介绍在风电场潮流计算模型的基础上，分析和总结了目前含风电场电力系统的确定性潮流计算方法和不确定性潮流计算方法的研究现状和特点。

【关键词】风电场；电力系统；确定性潮流；不确定性潮流0.引言随着能源结构的调整，风力发电的比重日益加大，我国政府一直积极支持风力发电的发展，制定了一系列鼓励风力发电的政策，支持风力发电的快速发展，使得风力发电的成本已大幅下降，成为了可再生能源中发展速度最快和最有前途的发电方式之一[1]。

但风能所具有的随机性和不可控性决定了风电机组的出力具有波动性和间歇性的特点。

与传统发电方式相比，风电场容量可信度较低，随着风电场规模的不断扩大和风力发电装置容量的显著增加，风电并网后对原有电力系统的影响也加大了，因此对其的研究也更加迫切。

当风电机组装机容量在电网总容量的比例较大时，风力发电将改变输电系统中的网损及其原有的潮流分布，输电网运行的安全性将受到较大的挑战，其运行的经济性也可能受到一定的影响[2-5]。

因此，为了研究风电机组接入电网以后对整个电力系统的影响，就必须对风电并网前后的系统潮流分布进行计算。

目前，对风电场潮流计算的研究已经具有一定的基础，风电场潮流计算主要包括含普通异步电机的风电场潮流计算和含双馈异步电机的风电场潮流计算[6]。

从上世纪80年代起，随着并网风电场的出现，人们就开始关注含风电场电力系统的潮流计算问题。

在电力系统潮流计算中，传统节点主要分为PV节点、PQ节点和平衡节点。

一般异步电机本身没有励磁调节装置，不能有效地调整节点电压，因此不能与常规的同步电机一样看作电压幅值恒定的PV节点。

异步电机向系统注入有功功率时也要从系统吸收一定的无功功率，吸收无功大小与发电机发出的有功功率、滑差率和机端电压等有着紧密的联系，因此不能简单的处理为恒功率的PQ节点[7]。

含风电场的电力系统潮流计算一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，风电作为一种清洁、可再生的能源形式，其在电力系统中的比重日益增加。

风电场的大规模接入对电力系统的运行和控制带来了新的挑战，尤其是风电场出力的随机性和波动性对电力系统的潮流分布、电压稳定性以及保护控制等方面产生了显著影响。

因此，对含风电场的电力系统进行准确的潮流计算，对于电力系统的规划、设计、运行和控制具有重要的理论价值和现实意义。

本文旨在研究含风电场的电力系统潮流计算方法，分析风电场接入对电力系统潮流分布的影响，提出相应的潮流计算模型和算法。

文章首先介绍了风电场的基本特性及其在电力系统中的接入方式，然后详细阐述了含风电场的电力系统潮流计算的基本原理和方法，包括风电场出力模型的建立、潮流计算的基本方程和求解算法等。

在此基础上，文章进一步探讨了风电场接入对电力系统潮流分布的影响，包括风电场出力波动对电压稳定性、线路潮流和节点功率分布的影响等。

文章提出了针对含风电场的电力系统潮流计算的一些改进措施和优化策略，为提高电力系统的运行效率和稳定性提供参考。

通过本文的研究，可以为含风电场的电力系统潮流计算提供理论支持和实践指导，有助于更好地理解和解决风电场接入带来的电力系统运行问题，推动可再生能源在电力系统中的广泛应用和持续发展。

二、风电场特性及建模风电场作为可再生能源的重要组成部分，具有随机性、间歇性和不可预测性等特点。

这些特性使得风电场在电力系统中的建模和潮流计算变得复杂。

风电场的出力受到风速、风向、湍流等多种因素的影响，因此，准确描述风电场的特性并建立合适的模型是电力系统潮流计算的关键。

在风电场建模中，通常将风电场看作一个由多个风电机组组成的集合。

每个风电机组的出力取决于其装机容量、风速以及控制策略等因素。

为了简化计算，通常将风电场视为一个等效的电源，其出力等于所有风电机组出力的总和。

等效电源的出力特性可以通过统计方法得到，如威布尔分布、贝塔分布等。

电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法胡卫红1,王　玮1,王英林2,肖海波3(1.北京交通大学电气学院,北京100044;2.华北电力设计院,北京100011;31广东河源供电局,广东河源517000)摘　要:比较了国内风电场两种最主要机型异步发电机和双馈异步发电机的差异,并基于两种发电机的稳态数学模型,分别给出了电力系统潮流计算中两种机型以及不同运行方式下风电场节点的处理方法。

最后,结合算例进行了计算,验证了所述方法的正确性。

关键词:潮流计算;异步发电机;双馈异步发电机;稳态中图分类号:TM711 文献标识码:A 文章编号:100329171(2006)1020012204Power Flow Ana lysis i n Electr ica l Power SystemI nclud i ng W i nd Farm sH u W ei2hong1,W ang W ei1,W ang Y ing2lin2,X iao H ai2bo3(1.Schoo l of E lectric Engineering,Beijing J iao tong U niversity,Beijing100044,Ch ina;2.N o rth Ch ina Pow er Engineering Co.L td.,Beijing100011,Ch ina;3.Guangdong H eyuan Pow er Supp ly Co.,H eyuan517000,Ch ina)Abstract:In th is paper,the autho rs compare the difference betw een an asynch ronous generato r and doubly2 fed inducti on generato r,and acco rding to the steady state m athem atical model of th is tw o k inds of generato rs,the autho rs put fo rw ard m ethods w h ich can be used to deal w ith w ind farm s in pow er flow calculati on.Furthermo re,tw o examp les are p resented,and the results demonstrate the feasibility of the m enti oned m ethods.Key words:pow er flow;asynch ronous generato r;doubly2fed inducti on generato r;stead state 近年来,随着人们对可持续发展战略的认识,风力发电在全球获得了迅猛发展。

含风力发电机组的配电网潮流计算一、概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，风电作为一种清洁、可再生的能源形式，其在电力系统中的比重日益增加。

风电场的大规模接入为电力系统带来了新的活力，但同时也带来了诸多挑战。

尤其在配电网层面，风力发电机组的接入使得配电网从一个无源网络转变为有源网络，其潮流特性、电压分布以及网损情况都发生了显著变化。

含风力发电机组的配电网潮流计算，是电力系统分析与控制领域的重要课题。

通过潮流计算，可以准确描述风力发电机组接入后配电网的运行状态，分析其对系统电压稳定性、潮流分布以及网损的影响。

这不仅有助于电力系统的规划与设计，更对于电力系统的安全稳定运行和优化调度具有重要意义。

在含风力发电机组的配电网潮流计算中，风电场的特性建模是关键环节。

由于风速的随机性、间歇性和不可预测性，风电场的出力具有极大的不确定性。

在建模过程中需要充分考虑这些因素，建立准确的风电场出力模型。

配电网的结构特点、负荷分布以及控制策略等也是影响潮流计算的重要因素。

针对含风力发电机组的配电网潮流计算已有多种方法，如前推回代法、牛顿拉夫逊法等。

这些方法各有优缺点，需要根据实际情况进行选择和优化。

随着智能电网和分布式发电技术的不断发展，配电网潮流计算也面临着新的挑战和机遇。

本文旨在深入研究含风力发电机组的配电网潮流计算方法，分析风力发电机组接入对配电网潮流分布的影响，提出相应的优化策略和建议。

通过本文的研究，可以为含风力发电机组的配电网潮流计算提供理论支持和实践指导，有助于推动可再生能源在电力系统中的广泛应用和持续发展。

1. 风力发电机组在配电网中的应用背景随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，其在配电网中的应用愈发广泛。

风力发电机组，作为风力发电的核心设备，在配电网中发挥着举足轻重的作用。

环境问题日益严重，化石燃料燃烧导致的碳排放量不断增加，加剧了全球气候变暖的速度。

摘要本科毕业设计（论文）含风电场的电力系统最优潮流计算毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明IAbstract原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：Ⅰ摘要IIIAbstract摘要风力发电因具有随机性、间歇性和不可控性等特点，并入电网必将造成一定的影响。

传统潮流计算并没有考虑风电场，为了消除风电随机性波动对系统的不利影响，提高风电利用率，同时尽量降低系统的运行成本，有必要研究含风电场电力系统的潮流优化算法。

本文分析了风电的研究现状，对带有风电场的电力系统最优潮流问题进行建模。

模型中考虑了恒速发电机的稳态模型和风力发电的波动性对电力系统的影响，通过在优化目标函数中加入风力发电机的发电费用并将风力发电机组的出力作为变量处理，使得优化模型更趋合理。

最后采用内点法通过Matlab对IEEE14节点系统进行最优潮流的仿真计算，分析了风电场的接入可能对系统优化运行的影响，验证了本文所提模型的合理性和算法的有效性。

关键词：电力系统，风电场，最优潮流，内点法Ⅰ摘要Wind power generation due to randomness, intermittent and uncontrollable sexual characteristics, the grid is bound to have a certain impact. Traditional flow calculation does not consider the wind farm, wind power in order to eliminate random fluctuations in the adverse impact on the system and improve the utilization of wind power, while minimizing system operating costs, including wind farms is necessary to study the trend of power system optimization algorithm. This paper analyzes the research status of wind power, with a wind farm on the optimal power flow problem modeled. Considered in the model constant steady-state model generator and wind power volatility impact on the power system by adding the objective function in the optimization of wind turbines and wind turbine power generation cost of treatment as a variable output, making optimization model is more reasonable. Finally interior point method for IEEE14 node system with Matlab for optimal power flow simulation, analysis of wind farm access may affect the optimal operation of the system to verify the reasonableness of the proposed model and algorithm.Keywords:Power systems, wind farms, optimal power flow, interior point methodV目录摘要 (IV)Abstract (V)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2风能开发现状分析 (2)1.3本文研究内容 (4)第2章电力系统最优潮流 (6)2.1最优潮流研究内容 (6)2.1.1经典最优潮流 (7)2.1.2 安全约束最优潮流 (7)2.1.3 暂态稳定约束最优潮流 (7)2.1.4电压稳定约束最优潮流 (8)2.1.5含FACTS设备的最优潮流 (8)2.1.6 电力市场下的最优潮流 (9)2.1.7概率最优潮流 (10)2.2最优潮流模型 (10)2.3最优潮流计算方法 (12)2.3.1非线性规划法 (12)2.3.2二次规划法 (13)2.3.3线性规划法 (13)2.3.4混合规划法 (13)2.3.4梯度与牛顿类算法 (14)2.3.5内点算法 (15)2.3.6人工智能方法 (17)2.4最优潮流问题的内点算法 (18)2.5 本章小结 (23)第3章风电机组原理及接入电网后产生的影响 (25)3.1风力机组工作原理 (25)3.1.1空气动力学模型 (25)Ⅴ3.1.2风力机的特征系数 (27)3.2风力发电对电网的影响 (28)3.2.1产生电压波动和闪变 (28)3.2.2对系统产生的其它影响 (29)3.3 本章小结 (29)第4章含风电场的最优潮流求解 (30)4.1风电机组稳态数学模型 (30)4.2含风电场最优潮流求解 (31)4.3MATLAB在最优潮流计算中的优势 (34)4.4算例分析 (35)4.5本章小结 (37)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (42)VII第1章绪论第1章绪论1.1 课题背景能源是向自然界提供能量转化的物质(核物理能源、矿物质能源、地理性能源、大气环流能源)。

含集群风电的潮流计算的两种方法潮流计算是电力系统分析中的关键问题之一，主要用于估计输电网中各节点的电压、功率和相角等状态量，以及计算电网输电能力。

对于含集群风电的潮流计算，由于集群风电的特殊性，需采用一些特殊的方法来完成潮流计算。

下面将介绍两种常用的方法：1.静态等值法：静态等值法是一种将复杂的集群风电系统简化为等效节点和等效负荷的方法。

其基本思想是将集群风电系统中的大量风机等效为一个或多个节点，并根据风电系统与主网的连接关系确定等效节点的等值功率和等值阻抗。

等效节点的功率可以通过对风电机组的功率曲线进行相应的处理得到。

等效阻抗则可以通过对风电机组的等效阻抗进行计算得到。

在等影响因素确定之后，通过将这些等效节点与传统的负荷节点一起放入插值微分方程中进行潮流计算。

优点：（1）较好的处理了集群风电系统的复杂性；（2）能够较快地得到潮流计算结果。

缺点：（1）简化过程中可能会引入一定的误差；（2）对于大规模的集群风电系统，等效节点的选取比较困难。

2.迭代法：迭代法是一种通过迭代求解的方法来完成含集群风电的潮流计算。

其基本思想是通过迭代解算节点的电压和相角等状态量，直到满足潮流计算的收敛条件为止。

迭代法可分为高斯-赛德尔迭代法和牛顿-拉夫逊迭代法。

高斯-赛德尔迭代法通过按照节点顺序来更新节点的状态量，并将新的状态量作为旧状态量的近似值进行下一次迭代，直到达到收敛条件。

牛顿-拉夫逊迭代法是一种基于牛顿法的改进方法，通过构建雅可比矩阵对节点电压和相角进行一次迭代，并根据迭代结果修正节点的状态量，直到达到收敛条件。

优点：（1）准确度较高，能够更好地反映集群风电系统的实际情况；（2）对于大规模集群风电系统有较好的可行性。

缺点：（1）计算量较大，耗时较长；（2）可能会出现收敛问题，需要进行合理的参数选择和初始值设定。

总体而言，静态等值法适用于对集群风电系统的初步分析和初步评估，而迭代法适用于对集群风电系统进行深入研究，以及对系统进行详细的潮流计算。

含风电场的电力系统概率潮流计算摘要：由于对环保的关注，主要收获可再生能源（RES）的分布式能源（分布式能源）得到空前上升的关注。

这种类型的能源的天生不确定性增加电力系统中的不确定性，因此，就必须对系统性能进行概率分析。

此外，除了他们的不确定性，不确定参数具有相当水平的相关性。

两点估计法（2PEM）被公认为是适当的解决小规模甚至中等规模问题概率方法。

本文通过两点估计法计算概率潮流问题。

为了证明该方法的效果，用Mathpower14节点系统验证该方法。

然后，将得到的结果与蒙特卡罗模拟（MCS）的结果相比较。

关键字：概率潮流；两点法；风力发电引言最优概率潮流是电力市场中的重要工具，通过最优潮流模拟市场竞价过程，可获得交易量和节点电价等重要指标。

传统最优潮流研究大都基于确定性模型，即市场报价、负荷分布和元件参数等条件固定不变。

从宏观上看，一定时期内发电商报价和用户消费电能具有一定的确定性，但从微观角度来看，每个时段内发电商报价和用户消费的电能又会在各种因素影响下产生变化，这将引起交易量和节点电价的不断波动。

因此采用确定性模型进行最优潮流计算得到的结果，不能全面反映不确定因素对市场交易的影响。

计及发电报价、负荷分布中存在的不确定因素，采用概率最优潮流对市场交易进行模拟，能揭示出随机性和概率性后面隐藏的规律，为市场运营提供更多信息，降低交易风险，更好地引导市场交易的开展。

2．不确定模型负荷作为最显眼的不确定变量对电力系统运行起着至关重要的作用。

它的波动与时间，天气条件和电价等有关。

对于负载一种常见的做法到通过正态分布特定平均值和STD值，从历史数据获得的模型。

在这项研究中，负荷通过正态分布函数来模拟，平均值等于基本负载并且STD等于其平均值5％。

为了模拟风力发电的不确定性，一些节点被认为具有风电场和不确定的输出功率。

风速随着时间和地点的变化而变化和它的PDF遵循weibull分布。

因此，风速用weibull分布函数建模。