7、分布式发电能源与负载建模

分布式发电能源与负载建模

1. 引言

如今，绿色能源技术因满足不断增长的能源需求、平衡化石燃料价格波动、提升供电质量和效率以及减少排放等优势而被广泛接受。电力市场的重组促使配电公司维持可靠、经济且安全的电力服务。随着电网的快速扩张，能源需求的增长让电力公司对辐射状配电系统的运行和控制变得复杂。各国都在努力提高可再生能源的占比，目标是到2030年底使可再生能源发电占全球发电总量的45%。

然而，可再生能源发电的大规模接入给电力和能源系统带来了新挑战。风能的占比增长迅速，风力发电机的输出受风速、风向、地理位置等因素影响。可再生能源在技术和环境方面的进步、电力基础设施的变化以及可再生分布式发电（DG）的整合，被视为一种明智的替代能源解决方案。虽然已有许多方法可挖掘可再生DG在技术、经济和环境方面的优势，但这些研究大多未考虑负载变化和不可调度可再生DG电源间歇性的影响。在电力行业的市场化环境下，DG被视为提高配电系统效率的替代方案，其能源来源既可以是太阳能光伏、风能、生物质能、太阳能热系统、小型水电等可再生能源，也可以是非可再生能源。

2. 风力涡轮机系统的数学模型

2.1 风速与功率计算

风速大小与风力涡轮机的高度有关，可通过以下公式建模：
[v_2 = v_1 (\frac{h_2}{h_1})^{\rho}]
其中，(\rho)为摩擦系数，其值取决于风速、地形粗糙度、高度、温度、一天中的时间和一年中的季节。根据IEC标准，正常运行条件下(\rho)值为0.20，极端运行条件下为0.11。

特定风速下风力涡轮机产生的功率可表示为：
[P_w = \frac{1}{2} \rho A_s