含风力发电机组的网络能量分布特征分析--《华北电力大学（北京）》2010年硕士论文
含风力发电机组的网络能量分布特征分析
【摘要】：
近年来,风力发电机组单机容量和风电场建设规模日益扩大,风电源已成为电网中一个重要的电源,对电力系统的影响越来越明显。为了确保系统的稳定运行,有必要对风电系统的能量分布进行深入分析。本文以电力网络功率分布理论为基础,提出了一种快速准确搜索网络中各电源注入功率单独传输路径信息的解析方法。该方法主要思想是：在满足传输等效条件下,通过将多电源网络分解成多个单电源并联传输网络,得到具有自身网络结构及其参数的各等效单电源子网络。然后对各等效单电源子网络,采用解析的方法推导出网络中任意两节点之间的功率传递关系,构建网络供电路径。文章着重将此结论应用于研究含风力发电机组的电力网络能量的分布。通过分析多组仿真数据,得到了风电机组出力变化所引起的系统线路过载,负荷功率缺失的具体位置及其传输路径和无功功率的流向变化,从而为研究风电场并网的相关问题奠定了理论基础。
【关键词】：
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2010【分类号】：TM315【目录】：
英文摘要4-7
第一章 绪论7-15
1.1 选题背景及其意义7-8
1.2 国内外风电相关课题的研究现状8-13
1.2.1 风力发电发展现状及前景预测9
1.2.2 风力发电技术研究现状9-11
1.2.3 风力发电并网研究现状11-12
1.2.4 含风力发电机组的电力系统运行研究现状12-13
1.3 电力网络的能量分布研究方法综述13
1.4 本文的主要工作13-15
第二章 供电路径的电路解析15-26
2.1 目前网络供电路径求解思想15-17
2.1.1 基于符号数学的有向通路算法15-16
2.1.2 基于潮流追踪的数值算法16-17
2.2 解析法求解单电源网络供电路径17-20
2.2.1 单电源网络各处功率参量解析式17-18
2.2.2 网络中各处功率传递关系分析18-19
2.2.3 单电源网络供电路径算法流程19-20
2.3 多电源电力网络供电路径求解20-25
2.3.1 电力网络功率的分解20-23
2.3.1.1 电力网络方程20-21
2.3.1.2 网络中各功率参量解析21-23
2.3.1.3 功率分量电源归属分析23
2.3.2 电力网络等效分解23-25
2.3.2.1 等效分解过程23-25
2.3.2.2 等效分解证明25
2.4 本章小结25-26
第三章 风电源供电路径计算26-34
3.1 风电源供电路径计算流程26-27
3.2 含风力发电机组的电力系统潮流计算27-30
3.2.1 目前常用潮流计算模型27-28
3.2.2 本文所用潮流计算模型28-30
3.3 算例分析30-34
第四章 含风力发电机组的网络能量分布特征分析34-51
4.1 网络能量特征分析意义34
4.2 单一断面下的风电网络能量分析34-39
4.2.1 发电与负荷35-36
4.2.2 发电与支路36-38
4.2.3 各个非风电电源有功供电路径图38-39
4.3 多断面下风电网络能量分析39-49
4.3.1 有功的变化39-46
4.3.1.1 电源-负荷有功变化规律39-44
4.3.1.2 电源-支路有功变化规律44-45
4.3.1.3 有功功率供电路径的变化45-46
4.3.2 无功的变化46-49
4.3.2.1 系统未接入风电机组46-48
4.3.2.2 系统接入风电机组48
4.3.2.3 风电机组输出功率发生变化48-49
4.4 本章小结49-51
第五章 结论51-52
参考文献52-56
在校期间发表论文和参加科研情况57
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出门在外也不愁全国重点大学——华北电力大学（北京）
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　　华北电力大学是教育部直属全国重点大学，是国家&211工程&重点建设大学。学校校部设在北京，分设保定校区。学校现有教职工3千余人，全日制在校本科生2万余人，研究生7千余人。学校占地1600余亩，建筑面积100余万平方米。
　　学校1958年创建于北京，原名北京电力学院。1969年由北京迁至河北，先后更名为河北电力学院、华北电力学院。1995年华北电力学院与北京动力经济学院（含华北电力学院北京研究生部）合并组建为华北电力大学。2003年，在国家电力体制改革中，学校由国家电力公司划转教育部管理，同时组建了由国家电网公司、中国南方电网公司、中国华能集团公司、中国大唐集团公司、中国国电集团公司、中国华电集团公司和中国电力投资集团公司组成的理事会与教育部共建华北电力大学。2013年，华北电力大学理事会换届，理事会成员单位包括七大电力央企和中国电力企业联合会、华北电力大学等九家单位。
　　半个多世纪以来，学校承载着为国家能源电力事业培养高素质人才与推进科技进步的历史使命。进入新世纪以后，学校贯彻&学科立校、人才强校、科研兴校、特色发展&的方针，抓紧机遇，加快发展，实现了跨越式快速发展。
　　学校设有电气与电子工程学院、能源动力与机械工程学院、控制与计算机工程学院、经济与管理学院、环境科学与工程学院、可再生能源学院、核科学与工程学院、数理学院、人文与社会科学学院、外国语学院等十大学院，设有58个本科专业。学校拥有&电力系统及其自动化&、&热能工程&2个国家级重点学科、23个省部级重点学科，有5个博士后科研流动站，5个一级学科、30个二级学科博士学位授权点，23个一级学科、123个二级学科硕士学位授权点。此外，学校具备MBA和工程硕士专业学位授予权，形成了培养本科、硕士、博士的完整教育体系。
　　学校拥有一支积极进取、素质优良、结构合理的高水平师资队伍。现有专职教师1806人，其中中国工程院院士1人、双聘院士4人、国家&千人计划&6人、国家&青年千人计划&1人、&国家高层次人才特殊支持计划&2人、&973&首席科学家5人、国家级教学名师1人、国家杰出青年科学基金获得者6人、&长江学者&4人、国家&百千万人才工程&8人，28人入选教育部&新世纪优秀人才支持计划&，4支团队列入教育部&长江学者和创新团队发展计划&。
　　学校把人才培养作为根本任务，形成了&厚基础、重实践、强能力、求创新&的人才培养特色，成为教育部首批&卓越工程师培训计划&实施高校。学校现有5门国家级精品课程，2个国家级教学名师团队，11个国家级特色专业，3个国家级实验教学示范中心，3个国家级工程实践教育中心，1个国家级虚拟仿真实验教学中心以及10个省部级实验教学中心，学校以&优秀&成绩通过了教育部本科教学工作水平评估。
　　学校以服务国家重大发展战略为己任，积极参与国家创新体系建设，现有3个国家级科技创新平台、3个教育部重点实验室、11个省部级科技创新平台和研究基地；近年来，学校在新能源发电、特高压、智能电网、高效洁净燃煤发电技术、核电技术等重要领域都取得了巨大成果。&十五&以来，承担国家科技重大专项、&973&、&863&、国家科技支撑计划、国家自然科学基金等纵向课题1900余项，获国家级、省部级科技进步奖162项。新世纪以来，学校科研经费快速增长，科技论文国际三大检索排名在教育部直属高校中排在前列，工程学进入ESI国际前1%行列。
　　学校作为中国电力企业联合会副理事长单位，同时依托大学理事会平台，不断深化产学研合作，与国内外三十余家电力、煤炭、电信、装备制造大型高新技术企业达成战略合作关系，共同承担重大研发项目，共建实验中心、研发中心、博士后工作站、研究生工作站，加快科技成果开发与产业化，年均与科技创新主体的企业签订科技项目500余项，连续两次获得&国家电网公司特高压交（直）流试验示范工程特殊贡献单位&称号；学校多方位构建校地合作平台，拓展合作渠道，北京、河北、江苏、内蒙、新疆、青海、山东等地方政府成为战略合作伙伴，围绕新能源、智能电网等战略性新兴产业领域，深化在科技创新、成果转化、人才培养等方面的交流与合作，在促进区域科技创新、推动地方经济发展上取得显著成效；学校积极推进校际合作，作为主要发起单位参与组建由11所行业特色型大学组成的北京高科大学联盟，实现高校之间的优势资源共享互补，促进校际协同创新。
　　学校全力推进国际化办学进程，与美、英、法、俄、日等120余家国际知名大学和研究机构开展实质性交流与合作，与多家国际教育机构实现了相关课程互认，并在美国、埃及创办了孔子学院。4个引智基地列入&高等学校学科创新引智计划&（&111计划&）；举办EMBA、&1＋1&、&2＋2&等双硕士、本硕连读等不同层次的国际办学项目，国际化办学水平不断迈出新的步伐。
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　　华北电力大学以实施国际化战略作为提升学校办学水平的重要依托，稳步推进国际化战略进程，国际合作办学的质量和规模显著提高。
　　国际教育的规模快速扩大，质量稳步提升。2010年我校中外合作办学项目在读本科学生达1027人，外方合作办学伙伴大学扩大到了9个，并首次向美国普渡大学派遣学生；获得中国政府来华留学奖学金自主招生资格和名额，留学生规模持续增长，本年度新增148名，并首次获得北京市公安局留学生管理工作先进集体称号；国际合作与交流日益频繁和深入，与美国密苏里大学、英国纽卡斯尔大学、韩国浦项工业大学、澳大利亚阿德莱德大学等签署合作协议；成功举办商务部援外培训项目&朝鲜电力工业技术培训班&，学校在埃及苏伊士运河大学的孔子学院工作成绩突出，受到国家汉办嘉奖。华北电力大学与境外高校及教育机构合作情况如下：
　　教育机构（英国）
协议主要内容
爱丁堡大学
双方就加快清洁能源转换技术方面的合作达成协议；本科生2＋2项目合作
曼彻斯特大学
双方就交换生的资格及双方学校的权利义务达成协议
加强学术、科研、文化的交流；对交流访问生的规定及双方学校和学生义务的做了具体说明
伯明翰大学
加强双方在教育、科研领域的合作及学者、学生间的交流
斯莱斯克莱德大学
就电气和电子工程专业的本科合作项目及交换生的资格、费用等达成协议
卡迪夫大学
加强合作、开展教师、学者、学生间的交换；双方就交换生的资格、费用及双方学校的权利义务达成协议
布鲁耐尔大学
提升共同研究领域的合作，加强双方学者、学生的交流；就交换生的资格、费用及双方学校的权利义务达成协议
斯旺西大学
建立多种形式的学生交流项目，加强各学科的合作，双方就本科生的转学分项目达成协议
加强双方在教育、科研领域的合作及学者、学生间的交流
伍斯特大学
我校推荐符合条件的学生到伍斯特大学交流，专业为企业管理
　　教育机构（美国）
协议主要内容
提升双方的教学、研究，加强学生、教师及研究机构的交流合作，对电气工程、机械工程、计算机工程、企业管理专业及MBA学生的交换达成了协议
威斯康星大学
确定了本科生项目的合作
密苏里大学
加强教学科研领域的合作交流，确定了能源动力、计算机等专业转学分项目的合作
弗吉尼亚理工大学
学生交流；联合培养硕士博士
西肯塔基大学
开展环境污染控制相关领域的合作；教师及学生的互换；设立汉办奖学金，开设汉语课程
伊利诺伊理工大学
双方就电力及计算机工程专业学位项目交流生的相关事宜达成协议；本科3＋1的合作
德州大学阿灵顿分校
教师及学生交流；组织召开学术会议；开展联合研究与继续教育项目；对于交换生项目的人数、时间安排、费用等做了具体的说明
美国电力科学研究院全球公司
双方在培训教育、技术推广与应用等方面达成共识
　　教育机构（韩国）
协议主要内容
确定了本科生交换项目的具体内容
开展两校教育和文化领域的合作及教授、学生的交流；对两校访问学者、学生的交换资格、数量、费用等达成协议
加强在风力发电机组领域的合作以及教师、学生的交流
淑明女子大学
就参加交流项目的学生资格及相关事宜达成协议
韩国能源研究所
提升能源技术研究和教学的双边合作，开展教师、学生的交流
开展两校教育和研究领域的学术交流
双方建立校际合作关系，开展各方面的交流合作
教育、文化、学术交流，学生、教授互访
双方建立校际合作关系，开展各方面的交流合作并制定了1＋3学位教学计划、2＋2双学位教学计划和交换学生计划
HANBAT大学
开展教师、学生、学术交流；双方每年互派2名学生免费学习
开展校级领导互访、教师、学生的交流等
双方就&双学位&学生培养的相关事宜达成协议
岭南理工大学
建立校际合作关系，学生、教授及学术交流；对&专升本学士学位&学生培养的相关事宜达成协议
翰林圣心大学
实施两校学生的教育交流项目、推进共同研究及学术活动
双方就我校为威德大学校中国语学部学生开展汉语实践活动项目达成协议并对本科2＋2项目的相关事宜做了详细的说明
校级领导互访；教师、学生交流；科研合作等
　　教育机构（港澳台地区及其他国家）
协议主要内容
台湾暨南国际大学
教师、研究人员互访；学生交换等
越南煤炭集团
留学生教育和教师职业培训
越南广宁工业大学
加强相关领域的合作，双方就热能与动力工程专业&2＋2&工学学士项目合作达成协议
法国格勒诺贝尔大学
能源与动力工程、核工程领域的合作及教师、学生的交流
蒙古科技大学
电气与电子工程、火电、通信等专业开展联合培养项目
澳大利亚皇家墨尔本大学
开展教师、学生的交流及科研项目的合作
澳大利亚昆士兰大学
互认学分；教师互访；学术交流及联合教授课程与学位项目
埃及苏伊士运河大学
开展学生、教师的交流项目及合作研究；我校在苏伊士运河大学建立孔子学院；合作开展&2＋2&或&2＋3&项目
俄罗斯莫斯动力学院
双方就火电工程技术领域计划开展共同研究
俄罗斯新西伯利亚大学
开展联合学位、双学位培养合作，学术、教师、学生交流等
俄罗斯太平洋国立大学
双方就师生之间的交流与科技交流计划开展合作
加拿大里贾纳大学
加强学生、员工、学术研究机构的交流合作，进行联合教育和研究
加拿大渥太华大学
交流学生项目
马来西亚马来亚大学
对交换生的数目、申请人的资格、选派和审查做了详细的说明
朝鲜咸兴水利动力大学
教育、科技等领域的交流；高层互访等
中外合作办学
　　华北电力大学电气工程及其自动化专业教学水准一流，并有世界领先地位的研究作为后盾和支撑。项目班的专业教师是专业领域经验丰富的带头人，他们的专业技能充分体现在教学上，是该本科专业独一无二的优势。近年来，华北电力大学广泛与各欧美发达国家名校及国外多家电力公司等建立了友好的合作关系，在引进国外优势教育资源，推动我校学科建设，联合培养学士、硕士及博士研究生教育等方面取得了较大的成果。
合作办学项目
华北电力大学-曼切斯特大学
本科教育项目
电气工程及其自动化
华北电力大学-斯莱斯克莱德大学
本科教育项目
电气工程及其自动化
华北电力大学-格勒诺布尔国立
理工学院本科教育项目
核工程与核技术
　　孔子学院
　　孔子学院是中外合作建立的非营利性教育机构，致力于适应世界各国（地区）人民对汉语学习的需要，增进世界各国（地区）人民对中国语言文化的了解，加强中国与世界各国教育文化交流合作，发展中国与外国的友好关系，促进世界多元文化发展，构建和谐世界。孔子学院主要开展汉语教学；培训汉语教师，提供汉语教学资源；开展汉语考试和汉语教师资格认证；提供中国教育、文化等信息咨询；开展中外语言文化交流活动。
　　2008年，华北电力大学受教育部委托，在阿拉伯埃及共和国苏伊士运河大学开办孔子学院，同年4月揭牌。为了办好孔子学院，使之成为中埃人民文化交流的重要窗口，华北电力大学抽调精兵强将，举全校之力支持孔子学院办学和开展活动。几年来，我校负责的苏伊士运河大学孔子学院共开办了14期基础汉语培训班、9期初级汉语培训班、6期中级汉语培训、2期高级汉语培训、11期旅游汉语培训班、5期师资汉语培训班、1期商务汉语培训、7期企业汉语培训班、2期音乐汉语培训班和3期HSK汉语考试辅导班。培训人数达1100余人，目前在校学生人数已由最初的20余人增长至300余人。
　　由于开展工作扎实有效，我校孔子学院的工作得到了埃及方面的热烈欢迎和高度赞赏。孔子学院的中国语言和文化推广活动受到了今日中国阿文版、伊斯梅利亚省电视台、苏伊士运河电视台、中国国际广播电台等媒体的特别关注和报道，并被称为&阿拉伯世界最美丽的孔子学院&。同时孔子学院的工作也得到了中央领导的肯定，在2010第五届全球孔子学院大会上，苏伊士运河大学孔子学院中方院长武彦军同志被评为&2010年度全球孔子学院先进个人&，得到中共中央政治局常委李长春颁奖。
美国西肯塔基大学孔子学院
　　本科类
经济学　　金融学　　国际经济与贸易
汉语言文学　　英语　　广告学
信息与计算科学　　应用物理学　　应用化学
机械工程　　测控技术与仪器　　材料科学与工程　　新能源材料与器件　　能源与动力工程　　新能源科学与工程　电气工程及其自动化　　智能电网信息工程　　电子信息工程　　电子科学与技术　　通信工程　　自动化　计算机科学与技术　　软件工程　　信息安全　　物联网工程　　建筑环境与能源应用工程　　水利水电工程　水文与水资源工程　　核工程与核技术　　辐射防护与核安全
信息管理与信息系统　　工程管理　　工商管理　　市场营销　　会计学　　财务管理　　人力资源管理　公共事业管理　　行政管理　　劳动与社会保障　　物流管理　　电子商务
电力系统及其自动化
电力科学与工程
电工理论与新技术
控制理论与控制工程
技术经济及管理
机械设计及理论
2002年10月
计算机技术应用
2002年10月
管理科学与工程
2002年10月
高电压与绝缘技术
2005年12月
动力机械及工程
2005年12月
电机与电器
电力电子与电力传动
工程热物理
清洁能源学
信号与信息处理
能源与环境工程
历年录取分数线
　　2014年分省录取分数统计
　　更多请查看
奖学金设置
　　学校建立了&国家&学校&社会&三级奖学金体系，国家层面包括国家奖学金、国家励志奖学金；学校层面包括校长奖学金、新生入学奖学金、综合奖学金、单项奖学金、优秀学生奖学金、科技创新奖学金；社会层面包括校友奖助金、中国华电集团助困奖学金、北京电机工程学会奖学金、特变电工奖学金、安徽电力公司奖助学金、国电科环奖学金、北京海湾奖学金、首航艾启威奖学金、中电加美奖学金、中国风电奖学金、新华都奖学金、博纳电气奖学金、中天科技奖学金、南瑞继保奖学金、施耐德&碧波&奖学金、毅格奖学金、龙基电力奖学金、广哈通信奖学金、思源电气奖学金、昊蓬奖学金、四方股份奖学金、3M奖学金、中海阳奖学金、节能奖学金、浙能奖学金、维斯塔斯奖学金、电力电子新春奖学金、电力电子新春助学金、中国移动助学金等三十余项。
　　困难生资助办法
　　为了保障家庭经济困难学生全身心的投入学习，学校建立健全了以国家助学贷款为龙头，国家奖学金、励志奖学金、国家助学金、校内奖学金、绿色通道、勤工助学、西部助学、新长城、临时困难补助等资助形式为支撑的&奖、贷、助、补、减&多元立体化资助体系，确保家庭经济困难的学生免除后顾之忧，全身心投入学习，顺利完成学业。
　　录取批次的安排
　　学校面向全国招生，是本科第一批录取的高校。请参照各省、自治区、直辖市教育考试院的规定。
　　对艺术类招生的录取办法
　　无艺术类招生计划
　　加分政策
　　学校录取和专业安排以高考投档成绩为准，学校认可教育部和相关省（自治区、直辖市）各种增加分数投档优惠政策和降低分数投档照顾政策。
　　对于符合学校投档要求的考生的专业安排，我校将按照分数从高到低和报考专业的顺序进行录取。不设专业级差。同等条件下，专业相关科目成绩高者优先录取。考生所有专业志愿都无法满足时，若服从专业调剂，则调剂到未录满的专业或尚有调剂计划的专业，否则，作退档处理。
　　对少数民族考生的特殊政策
　　我校无特殊要求，按照教育部和相关省、自治区、直辖市招生工作文件的规定执行。
　　对往届生的录取政策
　　学校执行各省（自治区、直辖市）关于应、往届生的招生政策，不另作限制。
　　转专业的实施办法
　　入学一年后，学校允许部分优秀本科学生有条件地重新选择专业。对于品德优良，成绩突出，一年级必修课累计平均学分绩在80分及以上、且专业排名在前3%以内的优秀学生，可以在校区范围内申请转专业（原则上不同学科门类之间不予互转，但根据课程设置实际情况，在国家政策允许的范围内，相近学科门类之间可以互转）。
　　卓越工程师培养方案
　　我校是首批&卓越工程师教育培养计划&实施高校之一。从2011级学生开始，依托优势学科，在若干特色专业开展试点，以培养能源电力领域卓越工程师为目标，实行工程创新型和工程实践型两种培养模式。
　　一、试点专业和规模
　　北京校部：在电气工程及其自动化、热能与动力工程、自动化三个专业分别举办&卓越计划&工程创新型试点班；在电气工程及其自动化、热能与动力工程、核科学与核技术、工商管理四个专业分别举办&卓越计划&工程实践型试点班。7个试点班共计210人。
　　二、选拔机制和学籍管理
　　1.新生入学时进行选拔，工程创新型试点班在全校范围选拔，工程实践型试点班在本专业内选拔。
　　2.选拔的学生单独编班，按照&卓越计划&培养方案的要求实施管理。对于与&卓越计划&培养要求不相适应的学生将退回原专业班级继续完成相应培养环节。
　　根据国家有关学生入学缴纳学费、住宿费等规定。根据属地管理原则，学校依据教育部、北京市有关部门收费标准的规定，北京校部理工科专业学费标准为5500元/年，英语专业学费标准为6000元/年，其他专业学费为5000元/年。
　　招生部门联系办法
　　通信地址：北京市昌平区回龙观华北电力大学招生办
　　邮编：102206
　　电话：010-　　
　　传真：010&
　　电子邮箱：zsb@
　　乘车路线：
　　1.乘坐地铁路线：乘地铁2号线至西直门地铁站，转乘轻轨13号线至龙泽站，下车后转乘442路至华北电力大学站下车。
　　2.乘坐公车路线：乘670、345路到朱辛庄站下车
　　3.驾车路线：八达岭高速至回龙观口出（由南向北方向，A、B、C三个出口均可），沿辅路向北前行2000米左右，过二拔子桥右转。（请注意路标）
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