计及价格型负荷响应不确定性的概率潮流计算

随着以风电为代表的间歇性电源的快速增长,未来电力系统将从"发电跟踪负荷"的单向调度模式发展到"源—网—荷"智能互动调度,同时电源侧和负荷侧均具有不确定性。针对上述问题,文中综合考虑风电出力波动、负荷随机变化以及价格型负荷参与电网互动的随机响应过程三方面的不确定因素。首先,描述了计及不确定性的价格型负荷响应概率表征形式,通过价格弹性系数,分析了价格型负荷响应的不确定性及响应范围,以反映出响应行为的随机性和主观性。其次,在传统概率潮流计算的数学模型基础上,将价格型负荷不确定响应量视做新的随机注入变量,引入源荷随机互动概率潮流模型中,并应用点估计法求解得到网络潮流的统计特征值,使得价格型负荷参与电网互动机理研究更具全面性和准确性。最后,通过IEEE 73节点系统的算例分析表明,该模型通过价格型负荷响应能够填补风电出力波动引起的系统功率缺额,降低对支路潮流造成的不利影响。另外,点估计法能同时处理离散型和连续型不确定因素,精度高,计算量小,具有实用价值。     

计及频率的电力系统概率潮流计算

“双碳”背景下规模化新能源接入电网给其带来诸多不确定因素,为准确得到电网变量的概率分布信息,提出了一种计及频率的电力系统概率潮流计算方法。首先,分别建立考虑频率特性的常规发电机、负荷和新能源功率模型。其次,针对系统出力不确定性,分别采用有边界的正态分布和高斯混合模型拟合负荷及风电功率曲线。接着,针对不确定性提出了基于半不变量法的电网概率潮流计算模型,通过该模型可以计算得到频率、电压等输出变量的各阶半不变量,进而得到准确的概率分布信息。最后,在IEEE-57节点系统中验证了所提方法的有效性。     

计及新能源出力不确定性的配电网概率潮流分析

近年来,以风力、光伏等新能源发电为主的分布式电源大量接入配电系统中,其并网运行将导致配电网的不确定性进一步加剧,因此研究分布式电源不确定性对配电网运行的影响具有重要意义。文中分别对风力发电机和光伏发电机进行建模,并采用半不变量法对概率潮流进行计算,将得到的系统状态变量各阶半不变量使用Cornish-Fisher级数展开进行卷积计算。最后,在IEEE-34配电系统中进行算例仿真,实验结果充分验证了所提方法的有效性、准确性、快速性。     

计及源荷双侧响应的概率潮流计算方法

为有效计及源荷双侧响应对潮流分布的影响,基于系统随机注入量与响应量的概率模型,从可调度常规机组和柔性负荷的不平衡功率基准值的分配、响应随机变量的计算2个方面对基于半不变量法的概率潮流模型进行了改进,并提出了其求解流程。该算法避免了传统概率潮流模型由单平衡机承担系统不平衡功率而导致的潮流结果误差较大的弊端,计算结果更加符合实际潮流分布的情况。对某实际电网的算例仿真分析验证了算法的有效性和实用性。     

计及输入变量相关性的半不变量法概率潮流计算

概率潮流(probabilistic load flow,PLF)计算是电力系统稳态运行分析的重要工具。传统半不变量法概率潮流(PLF based on cumulant method,PLF-CM)要求各输入变量相互独立,这使其不能直接应用于输入变量具有相关性的场合。针对这一情况,提出一种基于Cholesky分解的计及输入变量相关性的PLF-CM计算方法。同时,为解决一些输入变量的半不变量难以被常规数值方法求解的问题,提出基于蒙特卡罗抽样的方法,该方法利用输入变量的样本计算其半不变量。对改进的IEEE 14节点系统进行仿真计算,结果验证了所提方法的有效性、准确性和实用性。在此基础上利用所提方法分析了风速相关性对系统运行特性的影响。结果表明系统运行特性受风速相关性影响较大。     

考虑电源与负荷间存在非正定相关性的概率潮流计算方法研究

随着电动汽车等新型电力系统负荷类型的出现,电源和负荷间的相关性日趋复杂,针对利用Cholesky分解完成概率潮流计算会受电力系统电源和电力系统负荷之间相关矩阵影响的问题,即随着相关矩阵维度的增加相关矩阵变为非正定,最终导致潮流计算无法进行的问题。文章提出一种新颖的处理相关性矩阵非正定的半不变量法,将修正Barzilai-Borwein梯度法与Nataf变换相结合,解决变量间相关矩阵非正定问题,并在IEEE-33节点系统中分析新型电力系统各类电源和负荷相关性对计算结果的影响,验证文章所提方法准确性。     

适用于超大规模电网的在线概率潮流算法

针对半不变量概率潮流算法受电网规模影响较大的特点,对传统概率潮流算法进行了优化改进。在随机变量较少的情况下,通过求取部分灵敏度矩阵的方法减少计算量。随机变量较多时,采用网络等值与分解的方法减小待计算电网规模,有效提升了半不变量概率潮流算法的计算速度。通过标准节点系统与多个大型电网模型的仿真分析验证了所提算法的准确性与实用性。     

计及多机平衡策略的半不变量法在线概率潮流

为提高半不变量概率潮流算法的实用性,提出了一种多机平衡概率潮流计算方法。在传统半不变量概率潮流算法的基础上,该方法通过修正待求变量对节点注入功率的灵敏度矩阵,实现了计及系统常规调频特性及常规能源与间歇式能源互补策略对系统潮流分布的影响。算例分析部分通过IEEE标准节点系统与实际省级电网模型的仿真分析验证了所提算法的准确性与实用性。     

综合考虑网络结构不确定性的概率潮流计算方法

目前,在概率潮流计算方法中,不确定性因素多数仅考虑了负荷的不确定性及发电机的随机故障,而不计及网络结构的变化。文中提出一种概率潮流计算新方法,综合考虑了负荷、发电机、网络结构不确定性对潮流结果的影响。文中推导了线路故障时节点注入功率与各支路有功功率的线性关系,应用半不变量法和Gram-Charlier级数展开式求取各支路潮流的概率分布,避免了复杂的卷积运算;结合补偿法及全概率理论来处理网络结构变化的随机因素,建立了综合考虑负荷随机变化、发电机随机故障和网络结构随机变化的概率潮流计算模型,可以快速求得各支路潮流的概率分布函数(CDF)和概率密度函数(PDF)。通过对IEEE 39节点及某区域电网实际系统的算例分析,表明网络结构的不确定性对待求量的概率分布有显著影响。因此,利用所提方法得到的概率潮流结果能为规划人员提供更准确和全面的信息。通过与蒙特卡罗方法进行比较,验证了该方法的快速性与准确性,说明所提方法具有实际应用前景。     

考虑风-光-储不确定性的新型电力系统概率潮流计算

随着我国“双碳”目标的提出,具有可再生性、环保性和经济性等优点的分布式电源大规模的接入交流配电网以实现电力系统的绿色低碳转型。以风电、光伏为代表的可再生能源出力具有极强的不确定性,同时储能电站的出力呈现出的随机性与波动性给配电网带来了极大的不确定性,对电力系统的稳定运行提出了挑战。因此文章提出了计及风-光-储不确定性的半不变量概率潮流算法,首先采用最优带宽核密度估计法建立储能电站输出功率概率模型,同时建立风光电站的概率分布模型。其次,通过去随机化Halton序列对变量进行采样,计算输入变量及输出变量等状态变量的半不变量。最后在改造后的IEEE-33节点测试系统上与蒙特卡洛模拟法进行仿真对比。研究表明,文章在具有不确定性的新型电力系统中用所提方法计算并分析潮流高效、稳定。     

考虑电网静态安全风险的随机潮流计算

随机潮流能够比较全面地反映系统运行状态,对电网安全性风险评估起到重要作用。现有的随机潮流计算方法中,结合半不变量和Gram-Charlier展开级数的方法可快速且准确地计算节点电压和支路潮流的概率密度函数(probability distribution function,PDF)以及累积分布函数(cumulative distribution function,CDF)。以受时域和地域不均匀分布影响的系统当前运行状态为基础构造预想事故集,将全概率理论与半不变量法随机潮流相结合,提出一种考虑电网静态安全风险的随机潮流算法。对IEEE RTS 96节点实验系统的计算表明,该算法可快速、准确地评估系统当前运行状态的静态安全风险,具有实际应用价值。     

考虑负荷概率分布的随机最优潮流方法

针对考虑负荷概率分布的随机最优潮流问题,建立了相应的机会约束规划模型。基于经典最优潮流问题的内点法和随机潮流方法,设计了求解该模型的一种启发式方法。该方法以确定性负荷最优潮流计算结果为基础,通过求取受机会约束的变量的概率分布判断概率约束是否满足。若不满足,则根据变量分布和等效的机会约束,形成新的上下限约束,继续计算负荷为期望值时的最优潮流,直至所有概率约束满足。对5节点和IEEE 118节点系统的测试表明该算法的有效性。     

考虑输入变量相关性的概率潮流计算方法

风电场的大规模接入使得电力系统在进行规划设计和方式安排时需要计及风电出力的不确定性,概率潮流计算方法是在计及不确定因素的条件下分析电力系统运行状态的重要工具。针对当前所使用的概率潮流计算方法的不足,提出一种可以处理多个输入随机变量相关性的基于拉丁超立方采样（Latin hypercube sampling,LHS）的Monte Carlo模拟概率潮流计算方法,该方法同时还具有精度高和速度快等优点,并且不受输入随机变量的概率分布类型的约束。在同时考虑风电和负荷不确定性的条件下,对IEEE14和IEEE118节点系统进行仿真计算,结果验证了所提出方法的有效性和准确性。     

电力系统概率潮流新算法及其应用

提出结合半不变量和Gram-Charlier展开级数的方法快速且准确地计算支路潮流的概率密度函数(PDF)和累积分布函数(CDF)。在数学模型上采用线性化的交流模型。应用概率的基本理论和方法求得支路潮流的低阶的半不变量,采用Gram-Charlier展开级数就可足够精确地估计支路潮流的PDF和CDF,从而大大地减少计算量和计算所需要的存储空间。最后,采用一个典型的算例系统进行仿真计算,并且与Monte-Carlo(蒙特卡罗)模拟仿真方法比较,结果证明了混合使用半不变量和Gram-Charlier展开级数的方法具有足够的准确性和快速性。     

考虑光伏功率相关性的随机潮流方法

光伏发电属于典型的间歇性能源,且同一地区的光伏出力相关性显著。在含光伏电站的系统随机潮流中,综合考虑多维光伏功率的相关性对于分析光伏电站接入对电力系统的影响具有重要意义。文中提出了计及多个光伏电站出力相关性的随机潮流方法,该方法采用了Pair Copula函数对多个光伏电站的出力进行相关性建模,综合考虑了电站出力两两之间不同的相依结构。同时,将数字交错技术融入拟蒙特卡洛法中,对现有的随机潮流方法进行了改进,有效提高了算法的收敛速度。以美国德克萨斯州光伏电站基地的出力历史数据为例,分别在IEEE 30节点系统和IEEE118节点系统中进行仿真计算,验证了所提方法的有效性。     

电力系统概率潮流计算及其应用

文中探讨概率潮流计算在电力系统规划设计和运行方式研究中的应用.提出了在随机潮流计算中设置电压控制节点的概念和方法,可用来分析节点电压随机波动对系统其他节点电压和支路潮流的影响.对于电压控制节点,还可以计算出无功注入功率的随机分布,并由此确定在这些节点上应配置的无功补偿设备容量.通过计算实例验证了算法有效性和准确性.     

考虑风电调度策略的电力系统随机潮流计算

针对风电并网系统,提出了一种考虑风电调度策略的多点线性化随机潮流计算方法。该方法以半不变量和Gram-charlier级数为基础,综合计及风电出力、传统发电和负荷的不确定性,借助多点线性技术保证计算结果的准确性;同时,借助安全约束经济调度方法,在随机潮流计算中嵌入了风电的调度策略。算例仿真表明,与模拟法相比,所提方法可有效改善基于半不变量和Gram-charlier级数的随机潮流计算方法应用于含风电电力系统时的计算精度;同时,克服了传统随机潮流计算中,风电大范围波动引起的不平衡功率完全由平衡机承担的缺陷,所得结果更为贴近实际。