基于区域间场景等值的配电网随机潮流加速算法

针对配电网随机潮流算法中需要对节点功率注入进行大量模拟所引起的计算效率低的问题,提出一种基于区域间场景等值的配电网随机潮流加速算法。首先,从配电网的拓扑连接规律出发,将各区域内节点功率注入对其他区域潮流的影响转换为对边界量的影响,并由此建立了基于边界量的多区域潮流模型;其次,提出一种区域间场景等值方法,快速等值引起其他区域相同潮流变化的功率注入场景;再次,设计了一种随机潮流的分布式求解算法,在求解过程中各区域通过交换边界等值场景集并结合局部功率注入信息重新构造潮流方程,分布式地求解各区域内的随机潮流;最后,通过IEEE 118节点测试系统进行算例分析,验证了所提方法的准确性,且该方法能够显著提高计算效率。

计及风电出力相关性的微电网随机潮流模拟

风速的随机性和相关性影响微电网潮流的分布,随机潮流模拟技术是研究这类问题的一种有效方法。在对风速、风电功率相关性进行分析的基础上,采用copula函数对相关性风速进行建模,并将抽样风速通过功率曲线转换为风电功率,将风电机组模型与潮流计算模型交替迭代,模拟微电网随机潮流。最后通过算例对微电网随机潮流进行仿真,揭示出风速随机性和相关性对微电网随机潮流的影响,为制定调度策略提供依据。

计及分布式发电的配电系统随机潮流计算

近年来,分布式发电技术大量引入。诸如风力发电和太阳能发电这些依赖于自然条件的发 电方式会出现出力随机波动的情况,而因此造成的系统电压越限等问题目益显著。基于此,文中重 点研究了分布式发电中的风力发电和太阳能发电的随机出力对配电系统电压质量的影响,建立了 风力发电和太阳能发电的随机分析模型,将此模型引入到接有分布式发电的IEEE 34配电系统中 进行随机潮流计算,得到了节点电压概率密度曲线及系统年期望电压越限小时数。文中还将风力 -太阳能混合发电系统与单独风力发电系统进行比较,得到了前者更有利于提高系统电压质量的 结论。

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。

考虑线路故障的随机潮流

该文给出了一种考虑线路随机故障的随机潮流算法。文中将线路随机故障等效为线路端节点注入功率的扰动,将负荷波动和发电机故障都当作节点注入功率的变化,以线性化的潮流方程计算它们引起节点电压和支路功率的变化量。为减小线性化引起的误差,对系统影响较大的离散扰动以确定性潮流计算系统状态的变化。在求节点电压和支路功率分布的各阶半不变量时对连续正态分布和离散分布2部分分别计算。用VonMises提出的方法由各阶矩求离散分布,与正态分布卷积后获得电压和支路功率的分布函数。对RTS24节点系统的算例分析了线路故障对随机潮流结果的影响。测试表明,文中的随机潮流算法和蒙特卡罗法计算结果是一致的,计算速度则要快得多。对某实际系统的测试则给出了随机潮流应用的可能性。

基于蒙特卡罗模拟的微电网随机潮流计算方法

微电源因输出特性各异而采用不同的电力电子变换拓扑接入微电网,使得潮流计算方法更为复杂,而间歇性微电源的存在,则使系统的潮流计算具有随机特征。基于不同间歇性电源的概率密度函数,采用蒙特卡洛法模拟间歇性微电源的随机特性,并将电力电子变换拓扑的功率转变特性纳入到微电源的潮流分析模型中,进一步结合前推回代算法,建立了微电网随机潮流的计算方法,为微电网的可靠性评估分析与优化控制奠定基础。针对该方法的算例表明,通过调节微电源变换器的控制参数,可有效减少每年的电压及电流越限小时数,提高微电网运行可靠性。

考虑尾流效应的风电场建模以及随机潮流计算

采用变量变换法拟合了风速频率的三参数Weibull分布函数,在风能分布的Jensen和Lis-saman模型的基础上,结合风速的频率分布模型与风力发电机组的单机稳态模型,建立了大型并网运行风电场的综合模型.该模型同时考虑了尾流效应和风电场地形因素对不同位置风机风速的影响,得到了考虑以上因素时风电场的输出功率.在此基础上,应用蒙特卡罗法对风电场接入系统进行了随机潮流计算.最后,以40机的风电场为例建立了风电场模型,将此模型引入到IEEE14系统中,通过随机潮流计算得到系统节点电压的概率分布以及风电场输出功率的概率分布,分析了风电场并网运行对系统各节点电压的影响,从而为减小风电接入系统的电压波动提供参考.

基于Pair Copula的随机潮流三点估计法

现有Copula等方法难以对多维风电功率准确建模,且传统的点估计法无法直接应用于风电功率具有相关性的场合。针对这一问题,提出基于Pair Copula和概率积分变换的随机潮流点估计法。首先采用Pair Copula对多维风电功率进行建模,然后使用点估计法在独立正态概率空间中采样,最后,依据概率积分变换,把采样点变换到实际风电功率的概率空间中进行潮流计算,从而使点估计法能够处理具有任意概率分布的多维风电功率。对澳大利亚多个风电场出力样本的建模和分析验证了Pair Copula模型的优越性,基于IEEE 118节点系统的算例验证了所提方法的有效性。

含风电场电力系统电压波动的随机潮流计算与分析

提出了用随机潮流计算分析风电场并网所引起的系统电压波动的方法.该方法全面考虑了风电场出力变化、负荷波动、发电机停运以及线路故障等随机因素,通过随机潮流计算求出风电场并网后系统各节点电压的概率分布,其中特别包括风电场接入点的电压波动情况.在此基础上,该方法可以对风电场的无功补偿进行进一步分析.此外还证明了用三参数的Weibull分布描述风速变化可以更好地反映高风速对风电机组输出功率的影响,对于常年风速较高的风电场更适合采用此分布描述.对接有风电场的IEEE RTS 24节点系统进行的算例分析证明了该方法的有效性,并通过实例说明了如何利用该方法指导对异步风力发电机的无功补偿.

基于随机潮流的含电动汽车配电网内分布式电源规划

随着分布式电源(DG)和电动汽车的大量发展,对接入配电网的电动汽车与DG进行协同研究具有重要意义。文中以协调配电公司、DG投资商和公共社会三者之间利益为出发点,综合考虑了配电公司的运行费用、DG投资商的投资费用,以及DG的环境效益和电动汽车入网(V2G)所节省的电网投资等社会效益,建立了基于机会约束规划的含V2G配电网中DG优化规划的数学模型,采用基于混合编码的改进自适应遗传算法对该模型进行了求解。在优化计算过程中充分考虑了负荷预测值的不确定性、风电源的输出功率的随机性以及电动汽车充放电功率的不确定性,提出了电动汽车充放电对系统最大功率影响的数学模型,并采用基于半不变量法的随机潮流算法对规划模型中的约束条件进行了检验。最后,以某实际配电网系统为仿真算例,在不同置信水平约束下对该系统内DG分别进行了优化规划,验证了文中所建数学模型及相应求解算法的有效性。

基于组合抽样的含分布式电源随机潮流计算

针对含分布式电源系统随机潮流计算中随机变量类型多的特点,提出基于组合抽样的蒙特卡罗模拟法,其根据随机因素的不同特点采用不同的抽样方法,并计及线路随机故障的影响。将随机因素作为随机变量建立概率分布模型;对连续概率分布的负荷及分布式电源出力采用拉丁超立方抽样,对离散概率分布的电源和线路随机故障采用结合拉丁超立方抽样的改进重要抽样方法,以减小方差,提高模拟计算效率;对系统随机变量进行抽样建模。通过对接有分布式电源的IEEE 14节点系统和IEEE 57节点系统的算例分析,表明了所提方法是有效的,并具有良好的收敛性。

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。

含多个不对称光伏并网系统的配电网三相随机潮流计算

采用序贯蒙特卡洛模拟方法,分析了含单相光伏和三相光伏并网系统的不对称辐射形配电网的三相随机潮流计算。其中,考虑了天气的随机变化,对太阳能辐射进行逐时模拟,计及了光伏阵列效率的逐时变化、光伏阵列的有效光照面积、最大功率点跟踪和逆变器效率及整个光伏发电系统的可靠性等,对并网光伏发电系统输出进行逐时随机模拟。采用时变负荷模型并计及其随机性,编制了含光伏并网系统的配电网三相随机潮流计算程序。实际算例验证了所述方法的可行性和实用性。

基于拉丁超立方采样技术的半不变量法随机潮流计算

新能源发电的兴起加剧了电力系统运行中的不确定性和关联性,传统潮流计算方法无法适应新环境下电网分析和评估的要求。提出一种可考虑输入变量相关性的基于拉丁超立方采样技术的半不变量法随机潮流计算方法。该算法综合了模拟法精度高、适用性广和半不变量法计算速度快的优点,采用分段线性化潮流模型减小截断误差,并通过Cholesky分解解决了半不变量法只能处理独立变量的难题。对IEEE 30和IEEE 118节点系统的测试验证了所提方法的准确性、快速性和实用性。

基于广义多项式混沌法的含风电电力系统随机潮流

风电的大量接入加剧了电力系统运行的不确定性,随机潮流计算是分析电力系统不确定性的重要工具。针对风电接入,提出了基于广义多项式混沌理论的方法求解随机潮流。该算法选取最优广义多项式混沌基函数构成级数展开式来近似表示随机输入变量,再根据基函数的正交性,构造确定性方程组,进而将求解系统状态变量概率分布的问题转化为其广义多项式混沌逼近系数的求解问题。针对风电出力概率分布复杂且需计及风速相关性的情况,采用等价变换方法处理随机输入变量。对IEEE 30节点系统的随机潮流计算结果表明:所提算法的计算精度较高;与蒙特卡洛模拟法相比,计算量较小。

孤岛微电网的随机潮流计算

孤岛微电网中,光伏、风电等随机性电源占的比重较大,同时负荷也具有随机性,而确定性潮流计算结果仅能反映单个时间断面下的运行情况为能更真实地反映孤岛微电网的潮流分布,建立了孤岛微电网中光伏阵列和风电机组的概率模型,并采用基于半不变量和Gram-Charlier级数展开的随机潮流计算方法,对实际海岛孤岛微电网的潮流进行分析,验证了文中方法的有效性.通过对比微电网运行在柴油机启动和柴油机停运两种模式下的随机潮流计算结果,发现储能设备的配置能减轻微电网电压的波动性,有利于微电网的安全稳定运行.

基于无迹变换含分布式电源系统的随机潮流

提出一种基于无迹变换的随机潮流计算方法,比较对称采样、最小偏度单形采样和超球体单形采样3种无迹变换策略的实现思路和计算效果,讨论随机变量不同的相关程度对随机潮流分布的影响。利用无迹变换方法将潮流的随机性分析问题转换为少量样本点的确定性潮流计算,可较全面捕获非线性系统的统计信息,而直接方便地处理具有相关关系的随机变量。IEEE30、IEEE118和IEEE300节点标准系统的计算结果表明:对称采样策略的无迹变换方法具有较高的数值稳定性,更适用于大规模电力系统随机潮流的求解,与蒙特卡洛模拟相比,其计算速度可提高数十倍,且相对误差可低至0.5%。

基于快速随机潮流的电力系统安全风险评估

电力系统中各种不确定性因素为安全风险评估工作带来困难,随机潮流计算可以计及这些不确定性因素。提出一种基于快速随机潮流的电力系统安全风险评估方法,通过考虑风电时序特性的短期风电功率预测方法构造风电出力多场景;在快速解耦潮流模型的基础上,考虑电力系统功频静态特性,采用以半不变量为基础的改进Von Mises方法获得各状态变量的概率分布函数。除节点电压和支路功率外,可以得到系统频率的概率分布等统计信息,通过各状态变量越限概率和产生后果的严重程度等风险指标全面评估系统风险。IEEE 39节点系统的测试结果表明该方法的计算快速有效,具有在线应用前景。

计及风-储联合系统概率模型的配电网随机潮流

在主动配电网的背景下,分布式风电在配电网中渗透率逐步提高,通过在并网点配置储能系统可平滑风电出力波动,并使其主动参与配电网调度。目前广泛使用的含风电配电网随机潮流模型中未能考虑风电并网点配置储能系统后其功率注入概率模型的形态变化。针对此不足,从储能系统的运行特性以及风-储协同输出机理出发,设计了计及储能系统的风电并网点功率注入概率模型修正方法,在已知储能参数的情况下根据文中方法可以在风电出力模型基础上进行修正,进而获得风-储联合系统概率模型,并应用于配电网随机潮流。算例表明所提方法获得的风-储联合系统概率模型合理准确,能够在随机潮流模型中描述风-储并网点出力行为的转变,通过在配电网中的风电并网点配置储能系统可削弱风电的不确定性,有效提升电压质量且抑制全网电压波动。

基于点估计法随机潮流的输电网多阶段规划研究

可再生能源出力的随机性和间歇性以及负荷预测误差等不确定因素,给电网规划人员带来了诸多挑战。将点估计法随机最优潮流引入到输电网规划中,以点估计法模拟系统中遇到的不确定因素。针对目前点估计法对线路潮流的约束主要集中在各个估计点向量中的弊端,除考虑各个估计点向量约束外,还计及了线路潮流期望值约束,并以潮流的标准差表征系统线路过负荷风险,在规划模型中考虑了风险控制策略。在此基础上,以投资运行费用之和最小为目标,建立了输电网多阶段规划模型。通过对约束条件的线性化,将原模型转化成了混合整数线性规划形式。最后,以改进的Garver 6和IEEE-RTS 24节点系统对所提模型和方法进行了验证。