基于电热水器类温控负荷的电力系统频率稳定与控制研究

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1、硕士学位论文基于电热水器类温控负荷的电力系统频率稳定与控制研究RESEARCHONTHESTABILIZATIONANDCONTROLPOWERSYSTEMFREQUENCYBASEDONEWH-ATYPEOFTCL董丹丹哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM76学校代码：10213国际图书分类号：621.31密级：公开工学硕士学位论文基于电热水器类温控负荷的电力系统频率稳定与控制研究硕士研究生：董丹丹导师：李中伟副教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex

2、:TM76U.D.C:621.31DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHESTABILIZATIONANDCONTROLOFPOWERSYSTEMFREQUENCYBASEDONEWH-ATYPEOFTCLCandidate：DongDandanSupervisor：Prof.LiZhongweiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectric

3、alEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电力系统频率反映了电力系统发电与用电的平衡关系，是判断系统中各发电机组是否同步及系统运行状态是否稳定的一个重要指标。传统的电力系统调频方式主要是通过调节发电机组容量，平衡发电侧与负荷侧容量之差，实现频率的稳定与控制。与发电侧调频相比，负荷侧调频具有响应时间短、动作速度快、经济效益高、零污染等优势。本文以家用电热水器为例，围绕温控负

4、荷参与电力系统频率稳定与控制开展研究。首先，对基于负荷侧的电力系统频率稳定与控制策略在电力系统中的可行性进行分析。分析了西北电网实时频率测量数据，评估了西北电网频率质量，研究了负荷侧容量变化与电力系统频率偏差的关系；统计了几种常用家用电器负荷的容量，并与电力系统对频率稳定与控制备用的容量需求进行对比分析；研究了常用家用电器负荷的工作特性，并与负荷侧调频对于负荷工作特性的要求进行对比分析。其次，为使电热水器类温控负荷有效参与系统频率稳定与控制，对其控制策略、频率控制器、聚合模型进行研究。研究了电热水器类温控负荷的工作原理、工作特性，并据此设计了电热水器的分布式控制策略；根据

5、分布式控制策略设计了电热水器频率控制器硬件框图；构建了能够确定电热水器类温控负荷备用容量的聚合模型。最后，为验证电热水器类温控负荷对于系统频率稳定与控制的有效性，对电热水器参与系统频率稳定与控制进行仿真。构建了几种典型的电力系统模型，包括单区域、两区域互联和风机并网电力系统模型；通过算例仿真，验证了电热水器类温控负荷对电力系统频率稳定与控制所具有的积极作用，得出了电热水器类温控负荷能够替代部分发电侧调频备用的结论，并验证了电热水器类温控负荷在风电机组并网对系统频率产生间歇性冲击时所起到的缓冲作用。关键词：频率稳定与控制；温控负荷；电热水器；负荷侧调频-I-哈尔滨工业大学工

6、学硕士学位论文AbstractPowersystemfrequencyreflectsthebalancebetweenthegenerationsideandthedemandside.Anditisanimportantindexwhichindicateswhetherthegeneratorsaresynchronousorthepowersystemoperationisstable.Traditionally,PowerGridsrealizetheirfrequencystabilizationandcontrolviaregulatingthegenera

7、tionsidevolumeandbalancethevolumedeviationbetweenthegenerationsideandthedemandside.Comparedtothegenerationside,regulationsbasedonthedemandsidehavetheadvantagesofshortresponsetime,fastactivatingspeed,higheconomicbenefit,zeropollution,etc.Inthispaper,researchofthepowe