考虑光伏源与支路故障不确定性的随机潮流算法研究

【摘要】：随着化石能源逐渐枯竭,光伏发电因其绿色清洁及储量丰富等诸多优点而得到广泛应用,但是光伏源出力的间歇性及波动性,将会对大电网安全稳定运行带来冲击。本文针对光伏源与支路故障不确定性的随机潮流算法展开研究。深入研究电力系统的不确定性因素,建立了在短期内服从Beta分布的光照强度概率模型、光伏出力概率模型、利用补偿法模拟支路断线的支路故障概率模型及求解潮流的线性交流模型。在现有的随机潮流算法的基础上,针对光伏源与支路故障不确定性,本文采用了半不变量法结合级数展开求解随机潮流,该算法利用半不变量的可加性,避免了复杂的卷积计算,减少了运算量,且仅需运行一次确定性潮流。为提高计及支路故障的随机潮流计算的快速性,采用了基于全概率理论的补偿法,视网络拓扑未发生改变,将支路随机故障等效为服从二项分布的节点注入补偿功率,避免了网络拓扑改变带来的重复计算。将本算法应用到含大规模光伏源接入的IEEE14节点输电系统中进行随机潮流计算,并且根据辽宁工业大学新能源技术实验室5kW并网光伏系统实测数据,求出光伏模型Beta分布形状参数,然后进行算例仿真,结果表明:(1)考虑光伏源与支路故障不确定性的随机潮流计算,能够有效求出节点状态与支路潮流的分布函数及其越限概率。并且分析得出,节点状态、支路潮流波动程度与光伏源距离成反比;系统潮流越限率与光伏源接入点负荷容量呈正相关,且随着系统光伏源渗透率增高,越限率也整体上升。(2)三种级数展开对非正态分布随机量的拟合精度不同,Edgeworth及Gram-Charlier级数精度基本相同,Cornish-Fisher级数较前两者精度更高且能有效消除负概率。(3)本文的随机潮流算法与Monte Carlo法相比,运算速度超过Monte Carlo法约20倍,在保证计算精度的前提下提高了快速性。 【关键词】：大规模光伏源并网 支路故障模型 光伏概率模型 概率潮流 半不变量
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM744
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 研究现状10-17
• 1.2.1 光伏发电的发展现状10-11
• 1.2.2 光伏概率建模现状11-13
• 1.2.3 随机潮流的研究现状13-17
• 1.3 本文的研究工作17-18
• 2 随机潮流数学基础18-28
• 2.1 随机变量及其描述18-22
• 2.1.1 随机变量概率密度18
• 2.1.2 随机变量数字特征18-22
• 2.2 常用随机分布介绍22-24
• 2.2.1 0-1 分布22
• 2.2.2 正态分布22-23
• 2.2.3 Beta分布23-24
• 2.3 分布函数与不同级数展开24-26
• 2.3.1 Gram-Charlier级数展开24-26
• 2.3.2 Edgeworth级数展开26
• 2.3.3 Cornish-Fisher级数展开26
• 2.4 本章小结26-28
• 3 随机潮流模型建立28-38
• 3.1 线性化潮流模型28-31
• 3.1.1 线性节点功率方程28-29
• 3.1.2 线性支路潮流方程29-31
• 3.2 支路随机故障网络模型31-35
• 3.2.1 补偿法分析31-34
• 3.2.2 网络模型34-35
• 3.3 光伏系统输出概率模型35-37
• 3.3.1 太阳能电池输出概率模型35-36
• 3.3.2 发电机及负荷概率模型36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4 随机潮流算法及程序设计38-44
• 4.1 随机潮流算法38-41
• 4.2 计算流程及编程41-43
• 4.2.1 计算流程41-42
• 4.2.2 Matpower简介42
• 4.2.3 程序模块设计42-43
• 4.3 本章小结43-44
• 5 算例分析44-65
• 5.1 算例基本参数44-48
• 5.2 算例结果分析48-61
• 5.3 计算精度61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 6 结论65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71

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