基于广义多项式混沌法的电力系统随机潮流

近年来,随着风、光电源的大量接入,系统运行的不确定性增大,考虑了系统运行随机因素的随机潮流受到更广泛的关注。提出了一种基于广义多项式混沌法的电力系统随机潮流计算方法。该方法利用广义多项式混沌法的正交多项式逼近思想,将系统的随机性分离至正交多项式基,并利用直角坐标潮流方程的二次性避免非线性潮流方程展开的高阶截断误差,进而利用随机Galerkin法,将随机潮流方程转换为一组确定性方程,通过此方程的求解获得随机潮流状态变量的正交多项式逼近系数,由此系数可获得相关变量的期望和方差,并可结合蒙特卡洛仿真,获得变量的概率密度。IEEE 9节点系统的算例表明,该方法的计算误差大致随多项式逼近阶数的上升而指数下降,通常条件下三阶逼近即可获得较高的精度,具有比蒙特卡洛仿真法更高的计算效率。     

基于DIgSILENT数据接口DGS的含风电电力系统随机潮流分析

同一风区的不同风电场由于地理位置相近,各风电场的风速和出力具有强相关性。针对该特点,提出了一种考虑风电场之间相关性的含风电电力系统随机潮流算法。首先建立了多个风电场出力的离散化联合概率分布模型,在此基础上采用线性化潮流方法分析随机潮流的各项指标。结合随机潮流算法和DIg SILENT软件的优势,研究了一种基于DIg SILENT数据接口DGS的数据转换方法,有效地提高了计算效率。最后利用IEEE-24节点系统以及我国新疆地区2015年规划电网进行方法验证。算例结果表明,建立的考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流算法具有可行性和优越性,DGS数据接口技术可以使该潮流算法在实际大型电力系统中推广使用,工程实用性较强。     

考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流分析

地理位置接近的不同风电场的风速具有较强的相关性,这将会影响含风电电力系统随机潮流分析评估的结果。首先根据多风电场的风速历史数据建立了考虑不同风电场相关性的风速离散化联合概率模型,在此基础上结合半不变量和级数展开方法,提出考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流分析评估模型,得到各节点电压的分布和越限概率等指标,同时该模型也可以考虑风电场有功无功出力的相关性。对某实际电力系统的算例验证结果表明,所提算法较不考虑风电场相关性的随机潮流结果的精度提高了很多;与蒙特卡洛方法计算结果相比误差较小,而计算速度大大提高。该算法可以快速有效地得到含风电电力系统的随机潮流评估指标,并针对所得结果提出相应的无功补偿方案,具有较好的工程应用价值。     

基于半不变量法的含风电场电力系统随机潮流分析

提出了一种基于半不变量法与Edgeworth级数法相结合的随机潮流分析方法,并将其应用于含目前主流风电机组——双馈风电机组组成的风电场的电力系统潮流分析中。本文使用两参数Weibull函数拟合风速分布,由风电机组风速功率特性确定风电机组的概率模型,并基于线性化交流潮流模型,对含风电场的IEEE 30节点系统进行了计算,最后与蒙特卡洛模拟方法对比分析了风电并网对电力系统运行的影响。     

基于随机潮流的含风电电力系统静态安全评估

为快速有效地评估大规模风电并网电力系统的静态安全水平,将随机潮流引入安全评估。以解析法随机潮流为电网状态分析手段,保证方法高效性,并基于序列运算理论实现随机潮流计算,降低了对分析所需基础数据的要求,以保证方法实用性。定义了基于随机潮流结果的安全指标,从概率和风险两个角度快速实现系统安全的综合量化评价。基于元件级安全指标进一步给出了系统薄弱环节辨识方法。IEEE-RTS79系统测试结果验证了所提方法的有效性和准确性。与传统不确定性评估方法相比,所提方法能大幅提高评估效率,对间歇性能源并网电力系统的安全评估具有实用价值。     

基于广义多项式混沌方法的电力系统时域仿真不确定性分析

电力系统时域仿真不确定性分析主要研究电力系统中不确定性因素对时域仿真结果的影响,为分析不确定情况下系统的暂态稳定性提供重要依据。提出一种基于广义多项式混沌方法的时域仿真不确定性分析方法。该方法近似认为变量在任一时刻与随机因素之间存在多项式关系。求解时首先获取最优的正交多项式基函数,对随机输入变量及待求变量实施多项式逼近,并基于Galerkin法,通过投影运算将描述系统暂态过程的随机方程转变为相应的确定性方程。求解该方程,可得待求变量的多项式逼近系数,进而获得相关变量在任一时刻的统计特征及概率分布。单机无穷大系统和IEEE 9节点系统算例验证了所提方法的有效性。     

基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网概率潮流计算

考虑到可再生能源的不确定性对微电网运行的影响,传统确定性潮流计算难以全面描述系统运行状态与潮流分布情况。在计及微电网源荷随机性与相关性的情况下,文中建立了孤岛交流微电网的概率潮流模型。进一步,提出了一种稀疏多项式混沌展开方法用于快速准确得到孤岛微电网的输出响应,在含有高维输入随机变量时,有效提高了孤岛微电网的概率潮流计算效率。采用接入多台分布式电源的33节点孤岛微电网系统进行仿真,通过与传统方法的对比,验证了所提方法的高效性和准确性。     

基于混沌优化的含风电场的最优潮流计算

通过建立简化异步风电机的等效稳态模型,将风电机的滑差引入到基本参数的计算,提出基于混沌优化算法的包含风电场的最优潮流计算。此方法利用混沌运动特定的遍历性、随机性等跳出局部最优点,接近最优解,从而提高了求解精发。经MATLAB编程对IEEE14、IEEE39、IEEE118节点系统进行测试,不同风速时计算结果表明,能得到更接近实际的最优解,验证了该算法的有效性和实用性。     

基于随机配置点法的概率潮流算法

可再生能源的大量接入使得电力系统的不确定性增加,对电力系统的运行和控制提出了新的挑战。从不确定性量化理论出发,提出了一种基于随机配置点法的概率潮流算法。该算法将不确定性输入变量的概率分布表述为广义多项式混沌的谱系数,通过构建一个规模可控的确定性非线性方程组,将待求变量的概率分布函数求解转换为广义多项式混沌的谱系数求解问题,可较好地解决概率潮流计算中求解精度和计算复杂度之间的矛盾。在IEEE 14节点和IEEE 118节点系统的仿真计算中,该算法的有效性、实用性和准确性得到了验证,对于含新能源并网的概率潮流等不确定性问题具有较好的工程应用前景。     

基于分布式电源出力独立随机性的配电网随机潮流算法

各类型分布式发电(Distributed Generations,DGs)出力均存在显著的随机性和相关性特征。针对配电网中日益增加的分散式风力发电和分布式光伏发电,提出一种计及DGs出力随机性和相关性的三点估计随机潮流(Probabilistic Load Flow,PLF)计算方法。该方法基于三阶多项式的正态变换,对非正态多维随机变量的相关性进行数学表征和转换处理,将其转换为独立非正态多维随机变量,利用蒙特卡洛或三点估计方法求出估计值,由确定性潮流进行计算,进一步通过Gram-Charlier级数展开,拟合各支路的有功功率及对应节点电压的概率密度和分布曲线。该方法能够实现输入随机变量的解耦求解,有效提升计算效率和准确性。仿真算例结果验证了算法的正确性,为含高比例分布式发电的配电网的运行规划提供有效参考。     

含风电场的电力系统概率潮流计算

用交流概率潮流方法对含有风电场的电力系统进行了分析。采用结合累积量和Gram-Charlier级数的方法,将直流概率模型拓展为交流概率模型,采用3参数的weibull分布来描述风速的随机变化,同时将异步风机处理为PQ节点,建立了风力发电机组的概率模型,基于风电模型对IEEE-30节点系统进行计算,得到了各节点电压的概率分布和各支路潮流的概率分布,分析比较了风电场加入前后电力系统的节点电压和支路潮流变化情况。     

考虑天气因素的含风电场电力系统的概率潮流分析

概率潮流是分析电力系统不确定性的重要工具.为了有效研究不同天气状况下含风电场电力系统的潮流变化情况,引入三状态天气模型模拟天气状况对架空输电线和风力机强迫停运的影响,并推导出计及风力机出力与风速非线性关系和风力机故障的风电场出力概率模型,以更准确地描述风速波动较大时风电场输出功率的概率特性.采用基于半不变量的概率潮流法求解问题,通过Gram-Charlier级数和VonMises法分别得到待求状态变量的连续部分和离散部分.对IEEE RTS 24节点系统的测试表明:计及风力机出力与风速非线性关系和风力机故障的风电场出力模型是必要且合理的,天气因素对含风电场电力系统的潮流概率分布有重要影响.     

风速相关性对概率潮流计算的影响分析

地理位置邻近的多个风电场之间,风速会具有较强的相关性.文中采用一种基于自回归滑动平均(ARMA)模型和时移技术的方法,研究了风速相关性对概率潮流计算结果的影响,并对其相关影响因素进行了分析,重点研究了风速相关性对节点电压概率密度分布、满足一定电压质量要求的最大允许风电装机容量和最小无功补偿量这3方面的影响.研究结果表明,考虑风速相关性可以更合理地评估风电场对电网静态电压运行特性的影响,有利于更好地进行电网规划和确定电网的运行方式.     

风速的互补性对概率潮流的影响

以大规模风电并网为背景,以实现有效接纳风电为目的,通过概率潮流计算,对地理位置不同的风电场之间风速的互补性进行分析。为模拟不同风电场之间风速的互补性,提出采用FrankCopula函数构建风电场之间风速的联合概率分布,选取Spearman秩相关系数作为风电场之间风速的互补性测度。采用云南电网实际数据作为算例,重点分析了风速的互补性对节点电压、支路潮流及线损的影响。研究结果表明,考虑风速的互补性可以更合理地评估风电场对系统的影响,有利于更好地进行风电场选址及电网规划。     

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。     

基于直流概率潮流的风电穿透功率极限计算

风力发电已经成为清洁能源中发展最快的一种发电方式,确定风电穿透功率极限对风电并网的规划和运行有着重要作用。文中提出了基于直流概率潮流的风电穿透功率极限计算方法,计算中通过直流概率潮流计算,综合考虑风电场出力、发电机出力、节点负荷等因素的随机性,得到含有风电场的电力系统中线路有功潮流的概率分布,然后利用随机规划理论和改进的遗传算法求解风电穿透功率极限。最后以IEEE30系统为算例,验证计算方法的有效性。