基于拟蒙特卡洛的半不变量法概率潮流计算

随着风电并网容量的增加,概率潮流计算方法在计及风电出力不确定性的同时,还需考虑邻近风电场由于风速相关性导致的风电出力相关性问题。针对风电出力波动范围较大且存在相关性的特点,提出一种可考虑输入变量相关性的基于拟蒙特卡洛的半不变量法概率潮流计算方法。该方法利用基于Nataf变换的拟蒙特卡洛法产生具有相关性的风电出力样本,在各样本点处进行半不变量法概率潮流计算,基于各风电出力样本下的状态变量正态分布特性,依全概率公式整合所得正态分布得到最终的概率潮流结果。基于IEEE 30节点系统的算例分析表明,所提方法在较小采样规模下具有很高的计算精度,能够较精确地得到系统状态变量的概率分布。     

计及风电场出力相关性的电力系统概率潮流研究

随着我国“碳达峰”和“碳中和”目标的提出，风电在作为一种可再生能源缓解了我国资源匮乏的现状的同时，其出力的不确定性及多风电场之间的相关性对电力系统潮流分析带来了挑战。基于风电场实际出力，构建多风电场出力样本数据集，克服单一Copula模型刻画不全面的缺点，综合拟合效果好的Copula模型，提出通过最小二乘法完成参数辨识的混合Copula模型。针对混合Copula模型的特性建立其特有的混合抽样法，提出计及风电场出力相关性的电力系统概率潮流分析流程，并通过对河北风电场的算例分析，验证了所建立的出力模型以及抽样方法在计及多风电场出力相关性的电力系统概率潮流计算方面的有效性。     

含大规模风电场的电力系统概率可用输电能力快速计算EI北大核心CSCD

针对含大规模风电场的电力系统的可用输电能力(available transfer capability,ATC)进行研究,首先基于连续潮流法,提出了线性预测关键约束的改进算法,并引入到交流潮流模型中形成扩展潮流方程求解电力系统确定性ATC,且推导了电力系统ATC对风电等节点的注入功率波动的灵敏度快速估算模型。在此基础上,结合风电并网系统的多维可视化注入功率空间,提出了一种采用分层类聚算法划分蒙特卡罗抽样样本,综合考虑发电机随机故障、线路随机故障、风电场风速、发电机出力和负荷波动等多种不确定因素的概率ATC快速计算方法,最后通过算例分析验证了该算法的快速有效性。     

含大规模风电场的电力系统概率可用输电能力快速计算

针对含大规模风电场的电力系统的可用输电能力(available transfer capability,ATC)进行研究,首先基于连续潮流法,提出了线性预测关键约束的改进算法,并引入到交流潮流模型中形成扩展潮流方程求解电力系统确定性ATC,且推导了电力系统ATC对风电等节点的注入功率波动的灵敏度快速估算模型。在此基础上,结合风电并网系统的多维可视化注入功率空间,提出了一种采用分层类聚算法划分蒙特卡罗抽样样本,综合考虑发电机随机故障、线路随机故障、风电场风速、发电机出力和负荷波动等多种不确定因素的概率ATC快速计算方法,最后通过算例分析验证了该算法的快速有效性。     

风电机组出力的概率性评估

考虑运行、停运和降额状态,建立了风电机组的多状态故障模型;考虑风速的随机性和风机本身的故障率对风机出力的影响,运用蒙特卡罗方法对风机状态和风速进行概率抽样,并对风电机组的出力进行概率评估。在Matlab中建立了风电机组出力概率评估的仿真程序,并对某风电场1.5MW系列风电机组出力进行概率评估,给出了该类型风机不同出力状态下的概率,结果验证了所建可靠性模型和评估方法的有效性和适应性。     

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。     

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.     

基于改进高斯混合模型的概率潮流解析方法

大规模风电并网使电力系统的随机性问题日益突出,概率潮流分析是一种能够计及电力系统随机性的稳态运行分析重要工具。针对风电的随机性和多个风电场出力之间的相关性问题,提出利用遗传算法改进的高斯混合模型求解多个风电场出力的联合概率密度函数,利用联合概率密度函数对多个风电场出力的随机性和相关性进行刻画。在此基础之上,利用线性潮流方程计算多条线路和多个节点电压的联合概率分布,最终求解概率潮流的计算结果。仿真结果表明,所提方法计算精度高,速度快,利用联合概率密度函数和联合分布函数能够比边缘分布更精确地评估电力系统多条线路同时过载的风险。     

考虑多参数影响的风电场多状态出力概率性评估

大规模风电并网会对电力系统的可靠性带来严峻挑战,其出力的随机性也会对电力系统可靠性评估带来难题。为了准确地对风电场出力进行评估,结合风速的随机性,考虑了风电机组的故障、降额和随机投产状态以及风速分布的威布尔参数对风电场出力的影响,建立了风电场多状态出力的可靠性模型;基于蒙特卡洛法对风电场的有功出力进行了概率性评估,并分析了不同状态数、不同降额概率、故障停运概率、随机投产率及不同的风速分布威布尔尺度参数和形状参数等对评估结果的影响。仿真结果表明,所建模型切实可行,能有效地对风电场出力进行评估。     

基于多重故障和混合仿真算法的风电系统概率短路分析

多重故障、风电并网增加了概率短路计算难度。引入双馈风电机组潮流算法,计及风速不确定性,得到概率短路前初始运行方式。引入多重短路算法,计算节点电压和支路电流的期望、方差以及概率分布。对枚举故障线路进行概率加权,抽样确定其他故障参数,建立混合仿真算法。综合考虑解析枚举和概率抽样特点,提出混合概率仿真方差计算公式。算例分析对比了风电出力波动、双重短路对概率短路计算结果的影响,比较了三序电压和电流的收敛性。研究结果为电气设备选择和电网安全分析提供了参考数据。     

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。     

计入风速与风电机组故障相关性的风电场可靠性建模及其应用

同一区域的多个风电场接入系统时,风电场出力受到风速和风机故障的不确定性和相关性的影响。传统的风电场可靠性建模方法对这些因素的考虑不够全面、对风速和风机故障之间的相关性处理过于简单,为此该文提出一种能同时计入风速和风机故障的不确定性和相关性的风电场建模方法,该方法对风速和风机故障间的相关关系无需作简化处理。基于所建立的风电场模型,采用相关抽样技术模拟风电场出力,克服了传统风电场出力模拟方法所依据的风电场状态模型或风电场出力相关关系不够准确的不足。算例分析验证了风电场建模方法和风电场出力模拟方法的正确性,并表明风速相关性和风机故障对系统可靠性的影响程度与系统输电充裕度、风电场接入地点有关。     

计及风电场发电功率不确定性的电力系统模糊潮流

风速随机性与间歇性的存在,给大型风电场并网后电力系统的稳定运行提出了新的问题和挑战。本文应用概率统计及模糊集的相关理论对计及风电场发电功率不确定性的电力系统模糊潮流计算进行了研究。首先取给定参数值的威布尔曲线作为风速概率统计分布,并基于随机模糊相容性原理,将其转换成风速的可能性分布,再结合笼型异步风力发电机的风速-功率关系特性曲线建立了风力发电机组出力的非线性模糊模型;并在对该模糊模型线性化的基础上,采用基于潮流分析灵敏度的方法对系统模糊交流潮流的可能性分布进行了求解。最后给出了计及风电场的IEEE14算例系统下的仿真结果。     

基于高斯混合随机性模型的多风电场配电网概率潮流计算

风速的随机性及风电场之间的相关性对电力系统潮流分析具有重要影响。计及风速的随机性及多风电场之间的相关性,提出一种改进的概率潮流计算方法。基于多风电场实际出力样本数据,利用k-means算法确定高斯混合模型的参数数量,并利用数据筛选过程改进高斯混合模型以提高联合分布模型的精确度;引入基于Nataf估算变换的三点估计法对所建概率分布模型进行采样,并将采样数据与电力系统潮流平衡方程结合以实现概率潮流计算。IEEE 18节点系统的算例结果表明,所提方法具有较高的计算精度和计算效率。     

基于改进级数展开的含风电电力系统概率潮流计算方法

我国正在构建新能源占比较高的新型电力系统,新能源风电的大规模并网和电动汽车等随机用电负荷的接入加剧了电力系统的不确定性,也给常规的半不变量概率潮流分析方法带来了挑战。在概率潮流计算中提出了一种利用最大熵原理改进的C型Gram-Charlier(C-type Gram-Charlier,CGC)级数展开法,并根据风速的Weibull分布特性推导了双馈风机出力的概率,同时利用双馈风机无功出力特性修正了用以计算系统状态量的半不变量的雅可比矩阵。在分析含新能源的电力系统时,既提高了传统CGC法的计算精度,也保留了较高的计算效率。最后,利用含双馈风场的IEEE测试系统验证了上述方法的准确性和有效性。算例结果表明,综合考虑计算精度和效率,所提出的方法具有较明显的优势。     

计及风速相关性的电网静态安全风险评估

电网内的多个风电场由于地理位置比较接近,具有较强的风速相关性,会影响概率潮流的结果。采用Nataf变换建立多个风电场间的风速相关性样本空间,进而得到具有相关性的风电场出力。以风速相关性下的系统当前运行状态为基础,构成预想事故集,将全概率理论与排序集采样概率潮流相结合,进行风速相关性下的电网静态安全风险随机潮流计算,并对电网安全风险进行评估。在风电接入改进IEEE 30节点系统中使用RSMCS方法进行仿真,结果表明所提方法可准确、快速地评估风速相关性下系统当前运行状态的静态安全风险。     

一种考虑新能源出力相关性及不确定性的分布式发电规划策略

分布式可再生能源的大规模应用及并网给传统电网的规划及运行均带来了挑战及冲击。该文提出一种考虑新能源出力相关性及不确定性的分布式发电规划策略。该方法首先基于Cholesky分解同时获得满足风电出力分布及风电场出力相关性的新能源出力抽样方法。然后,考虑新能源出力的不确定性,提出一种基于新能源多场景出力的概率规划模型。随后,基于该模型规模庞大、约束非线性特点,提出一种基于节点有功变化的部分线损计算策略。最后,在IEEE 33节点测试系统上进行了测试,证明了该方法的有效性。     

基于卷积的风速和负荷相关性分类处理的概率潮流计算

含相关性风电的电力系统概率潮流算法需具备同时处理风速相关性和负荷相关性的能力。现有的概率潮流算法一般采用蒙特卡罗方法统一处理两类相关性,但该算法计算量较大,且忽视了风速和负荷在概率分布特性上的差异。为此,本文提出风速相关性和负荷相关性分类处理的概率潮流算法。该算法延用蒙特卡罗法计算相关风电场总出力的概率密度曲线,并利用负荷一般呈正态分布的特性,采用解析法快速求取总负荷的正态分布函数,最后将两类结果进行卷积计算获得支路潮流的概率密度函数。由于在处理具有相关性负荷时避免了负荷样本的生成与采样,该算法可以提高概率潮流的计算效率。以含多风电场的IEEE RTS-96系统和IEEE 118系统为算例,与蒙特卡罗法、点估计法及累积量法进行比较,验证了本文方法的有效性和优越性。     

考虑出力相关性的海上风电接入系统固定成本分摊方法

在海上风电规模化开发、集群化并网的背景下,如何回收海上风电接入系统的输电成本,公平合理地向各风电场分摊已成为目前海上风电行业亟待解决的问题。针对该问题,提出了一种考虑风电出力相关性的海上风电接入系统固定成本分摊方法。首先,利用藤Copula函数构建多个海上风电场的出力相关性模型,同时假定系统负荷需求模型服从正态分布,发电机服从0-1概率分布;然后,结合蒙特卡洛抽样和顺流概率潮流追踪法计算各海上风电场接入系统的固定成本分摊费用;最后,通过算例仿真分析,验证了所提方法的合理性和有效性。     

含大型风电场的电力系统概率最大输电能力快速计算

针对含大型风电场的电力系统概率最大输电能力(total transfer capability , TTC)展开研究,建立了加入异步风力发电机模型的含参潮流模型,推导了含风电场注入功率项的全注入空间静态电压稳定域边界局部切平面解析式,在此基础上提出了将Monte Carlo仿真和电压稳定域方法相结合的综合考虑风电场风速、负荷、发电机出力和设备故障不确定性因素的概率TTC分层快速计算方法。利用该方法进一步分析了风速概率分布参数对TTC的影响,结果表明,准确获取风电场风速分布参数是准确计算概率TTC的前提。