论文总字数：20394字

摘 要

负荷种类多种多样，负荷种类的增多必定会导致电力系统网络不确定性增加，而且电力系统的稳定性受很多因素影响，因此有必要对电力系统负荷的不确定性进行分析。本文先对国内外研究的状况进行了探讨，然后研究了负荷的概率分析特性其中的不确定性。然后主要介绍了电力系统负荷非时序/时序模拟和场景缩减方法。然后介绍了新型负荷建模中的两种：电动汽车和光伏。下一步介绍了电力系统负荷模拟效果的两种检验方法，一个是K-S拟合优度检验方法和卡方检验。接着以IEEERTS 79系统中的时序负荷模型为例，研究了负荷聚类概率模型的建立方法。

关键词：负荷；概率分析特性；模拟方法；检验方法

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Uncertainty Modeling of Power System Load

Abstract

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There are many kinds of load types, the increase of the load type will lead to the increase of the uncertainty of the power system network, and the stability of the power system is affected by many factors, so it is necessary to analyze the uncertainty of the power system load. In this paper, the situation of domestic and foreign research is discussed, and then the probability analysis characteristics of load are studied, including: uncertainty and correlation theory. Then, two simulation methods of power system load are introduced: non - sequential / timing simulation and scene weakening method. And then through the new load modeling which electric car and photovoltaic two to deepen understanding. Then,based on the time load model in IEEE RTS 79 system,the establishment method of load clustering probality model is studied.

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Keywords：Load;Reliability Probability analysis;Simulation method;Testing method

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 本文的主要工作和研究路线 1

第二章 电力系统负荷的概率分析特性、模拟方法以及新型负荷建模 3

2.1 电力系统负荷的概率分析特性 3

2.1.1 不确定性 3

2.2 电力系统负荷的模拟方法 3

2.2.1 蒙特卡洛仿真法 3

2.2.2 场景缩减方法 4

2.3 新型负荷建模 5

2.3.1 电动汽车 5

2.3.2 负荷和光伏联合建模 6

第三章 电力系统负荷模拟效果的检验方法 7

3.1 K-S拟合优度检验方法 7

3.2 卡方（）检验 8

第四章 算例分析 9

4.1 IEEE可靠性测试系统介绍 9

4.2 混合聚类算法 9

4.3 负荷概率模型 10

4.4 实验程序 10

4.5 分析 19

第五章 结论与展望 22

5.1 结论 22

5.2 展望 22

致 谢 23

参考文献 24

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

随着电力技术的不断发展和进步，电力网络已经开始变得更加规模化和复杂化，一些难以预测而且不受人为因素控制的外在因素对电力系统的稳定运行构成了巨大威胁。稳定运行，经济效益高是电力系统能被人们接受的基本准则。系统网络规模的扩展必然导致系统元件数量的几何增长，任何一个系统元件的状态变化都可能引起系统故障从而造成难以估计的损失，所以现代社会庞大的电力系统将会面临越来越大的潜在风险。

对电力系统负荷的准确模拟是进行电力系统可靠性分析、电力系统概率潮流分析、电力系统容量可信度评估、电力市场分析等工作的基础。电力系统的负荷体现出各种各样的特性，比如说负荷种类多，影响因素不确定。越来越多的可再生能源产生的负荷导致了电力网络不确定性进一步增加。因此有必要建立准确的电力系统负荷模型以便提高电力系统分析结果的准确性。

1.2 国内外研究现状

从二十一世纪至今，电力产业相关科学的进步速度十分迅速，开始逐渐影响电网的运行策略。依靠改善负荷分布这一方法，有利于增强电力系统的稳定性，这方面的探索还有很长的一段路^[1]。如果负荷稳定性获得突破性进展，那么对稳定电网功率波动和增强发电能力十分有利，克服了新能源的缺陷后人类对地球上各种资源的利用率将大大提高。

（1）若将负荷中的一种类型储能装置与风电场添加到电力系统，一般通过序贯蒙特卡洛方法来进行仿真，因为非序贯蒙特卡洛方法在对与故障时间、频率相关的数值运算时，准确度及有效性都较低，而且难以突出风能的时序性特征。文献^[2]构造包括储能及风力机组的电网充裕度测试模型，探讨及研究风力机组及储能装置的诸多因素对电网风险的影响，其结论表明增加风电机组容量可以提高电网充裕度，加强风电渗透率会减弱电力系统系统运行的充裕度。

风力机组的容量并不是越大越好，过大的容量不能进一步增大系统的充裕度。文献^[3]建立评估风力发电系统改善电能转换损耗程度的指标，将受储能装置容量变化影响的相关变量进行讨论，把风力机组不稳定情况跟储能装置容量成本进行比较，从而得到储能装置容量在风电场的合理取值范围。要使含储能的风电场的输出稳定性增强，就必须要将储能容量的大小确定于合适的范围。文献^[4]探讨风力机组的容量和接入位置令电网充裕度产生变化的缘由。

（2）考虑到系统运行的经济性，从成本效益角度就要选择适宜的负荷规模大小。文献^[5]将经济性和可靠性放入讨论前提，搭建了电池储能系统优化配置模型，其结论是，储能电池成本价格较高，如果通过提高储能配置要求来增强系统的稳定性，会导致储能系统经济性的下降。如果增加配电网的接入容量大小，那么就达到削减储能设备的指标的相关要求，有利于增强电网的可靠度及经济性。

1.3 本文的主要工作和研究路线

本文详细说明了电力系统负荷的分类和地位^[6]，将电力系统负荷与其它新能源系统进行联合建模，对电力系统负荷运行的影响因素进行了讨论和分析，对含电力系统负荷的新能源电力结构网络进行仿真。并探讨了电力系统负荷的一些实际应用场景。这篇文章对这么几个方面着重进行讨论：

1）负荷的概率分析特性。电力系统负荷的不确定性的概率分析特性包含了不确定性和相关性理论这两种。本文主要研究其中的不确定性。不确定性包含了正态分布、七段理论和非参数核密度估计。在研究过程中需要从不确定性这个关键性问题着重进行切入对电力系统负荷的不确定性进行研究。

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