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计及风电不确定性的电力系统潮流及暂态稳定分析 摘 要 能源危机和环境问题是当今社会发展的两大难题，可再生能源的大规 模开发有助于缓解人类面临的这两大问题。风力发电是其中最成熟、经济 效益最好的可再生能源发电技术之一。大规模风电并网后，因风力资源自 身的波动性、间歇性特点，以及风力发电过程中所带入的随机性，加之负 荷的随机波动、发电机出力变化、故障等不确定性因素的存在，使得风电 并网后对电力系统的安全稳定运行，尤其对电网的潮流分布和暂态稳定性 产生了重要影响。研究、探讨计及风电不确定性的电网安全稳定问题具有 重要意义。 本文通过大量文献阅读，对风电不确定性的电力系统的潮流及暂态稳 定问题的研究现状进行了总结。从概率的角度出发，基于风速的随机特性， 对大规模双馈型风电场并网后对电力系统的潮流和暂态稳定的影响进行了 较为深入的研究和探讨，主要成果归纳如下： 研究了基于三点估计法的概率潮流计算方法，并将此计算方法引入到 含双馈型风电场的电力系统概率潮流计算中。为此，建立了双馈型风电场、 同步发电机以及负荷的随机模型，在此基础上研究双馈型风电场并网对系 统潮流的影响。以IEEE 10 机39 节点系统为算例，运用三点估计法计算双 馈型风电场接入前后系统各节点电压和各支路功率的概率分布，并进行了 分析比较。 I 本文还研究了风电不确定性对电力系统暂态稳定性的影响。为此，建 立了双馈型风力发电机的动态模型，以及故障的概率模型。仍然以IEEE 10 机39 节点系统为算例，基于风速的变化，运用蒙特卡罗法，计算计及风电 不确定性条件下电力系统暂态稳定概率，并分析风电场输出功率变化对电 力系统暂态稳定的影响；在此基础上进一步分析了风电穿透率对电力系统 暂态稳定性的影响，并得出了一些有意义的结论。 关键词：风电 不确定性 点估计法 概率潮流 暂态稳定 II IMPACTS OF WIND POWER UNCERTAINTIES ON POWER SYSTEM POWER FLOW AND TRANSIENT STABILITY ANALYSIS Abstract Energy crisis and environmental problems are the two highlight issues in present social development. The large-scale development of renewable energy resources to large extent alleviates the crisis brought by the two issues. It should be noted that wind power generation has become one of the most mature and profitable renewable energy generating technologies. When the large-scale wind power is integrated into power grid, it will lead to great impacts on the existing power system secure and stable operation, especially on power flow and transient stability due to the existence of fluctuation and intermittency of wind power as well as stochastic load fluctuation, output variation of conventional synchronous generators, faults, etc. The corresponding