一种考虑风电接入的动态概率潮流计算方法
【专利摘要】本发明公开了一种考虑风电接入的动态概率潮流计算方法，基于马尔科夫链和状态情景树建立风机出力模型，将风机出力历史数据归一化，划分状态，按状态之间的变化关系得到状态转移矩阵；依据当前时刻的风机处理状态和状态转移矩阵，预测下一时刻风机出力几种最大可能的状态及其概率，如此往复分析，生成未来一段时间的状态情景树；由状态情景树得到风机出力的多时段多状态分布；对每一个时间断面进行基于半不变量法和改进的Von-Mises级数展开的概率潮流计算。计算结果能够反映电网不同时间段内概率潮流的联系，能合理预测风机出力状态的概率分布，准确描述风机出力状态的变化规律，用于全面评估含有风电接入的电力系统的安全性和稳定性。
【专利说明】—种考虑风电接入的动态概率潮流计算方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统稳态分析【技术领域】，更具体地，涉及一种考虑风电接入的动态概率潮流计算方法。
【背景技术】
[0002]近年来，电力需求迅速发展，全世界的电网规模以惊人的速度扩张。风力发电因为其来源充足和对环境无污染的特点，在电网电源中所占的比例越来越大。但由于风机提供的电力受到风电场处风力大小和风向等因素的影响，风力发电与传统火力和水力发电相比是不稳定的，其在为电力系统提供清洁能源的同时，也使得整个电力系统变得难以预测，不确定性大大增加，这给电力系统的稳定运行带来极大的挑战。
[0003]概率潮流计算可以分析这种不确定性对电力系统的影响。在传统的概率潮流风机出力建模中，大多假设风速符合一定的概率分布，并由风速和风机出力的关系建立风机出力的分布。然而单时间断面的风机出力概率模型很难精确描述不同时间段内风力发电变化的规律性和相关性，由此得到的概率潮流计算结果自然不能准确说明电网的运行状态在不同时间断面间的关联性，风力发电随机性如何影响电力系统的问题仍未很好地解决。
【发明内容】
[0004]针对现有 技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种考虑风电接入的动态概率潮流计算方法，能合理预测风机出力状态的概率分布，准确描述风机出力状态的变化规律，能用于全面评估含有风电接入的电力系统的安全性和稳定性。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种考虑风电接入的动态概率潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤:(I)基于马尔科夫链和状态情景树建立风机出力模型，进一步包括如下步骤:(1-1)基于马尔科夫链随机过程原理求取风机出力状态转移概率矩阵，并利用RBF神经网络预测后续风机出力情况；(1-2)根据状态转移概率矩阵，结合当前时刻的风机出力数据，算得未来一段时间风机出力的几种最大可能状态，形成情景树模型；(2)令t=O ； (3)获取常规潮流计算所需的原始系统参数，用牛顿-拉夫逊算法计算t时刻的基准潮流，得到正常运行状态的潮流分布以及节点电压、支路功率的基准状态Xc^Zci，进一步计算得到节点电压和支路功率对节点注入功率变化的灵敏度矩阵Stl和Ttl ; (4)根据步骤(1)得到的风机出力模型和负荷波动变化规律，计算t时刻风电注入功率和负荷注入功率的各阶中心矩，由此计算风电注入功率和负荷注入功率的各阶半不变量；(5)计算得到节点电压和支路功率的各阶半不变量；(6)利用改进的Von Mises级数展开方法，求取节点电压和支路功率的分布函数；(7)判断t是否小于tmd，其中，tmd为时间断面的个数，是则令t = t+1，返回步骤(3)，否则过程结束，得到各时间断面节点电压和支路功率的分布函数。
[0006]优选地，所述步骤(1-1)进一步包括如下步骤:(1-1-1)将历史风机出力数据的统计结果进行归一化处理，使所得数据分布在O~I范围内；(1-1-2)将所得数据在O~I范围内划分为η个状态F1, F2，…，Fi,…上，其中，Fi = [(1-l)/n, i/n]；(1-1-3)计算所有可能情况的状态转移概率，将所得概率统计得到状态转移概率矩阵
【权利要求】
1.一种考虑风电接入的动态概率潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)基于马尔科夫链和状态情景树建立风机出力模型，进一步包括如下步骤: (1-1)基于马尔科夫链随机过程原理求取风机出力状态转移概率矩阵，并利用RBF神经网络预测后续风机出力情况； (1-2)根据状态转移概率矩阵，结合当前时刻的风机出力数据，算得未来一段时间风机出力的几种最大可能状态，形成情景树模型；
(2)令t = O ; (3)获取常规潮流计算所需的原始系统参数，用牛顿-拉夫逊算法计算t时刻的基准潮流，得到正常运行状态的潮流分布以及节点电压、支路功率的基准状态Xc^Zci，进一步计算得到节点电压和支路功率对节点注入功率变化的灵敏度矩阵Stl和Ttl ； (4)根据步骤(1)得到的风机出力模型和负荷波动变化规律，计算t时刻风电注入功率和负荷注入功率的各阶中心矩，由此计算风电注入功率和负荷注入功率的各阶半不变量； (5)计算得到节点电压和支路功率的各阶半不变量； (6)利用改进的VonMises级数展开方法，求取节点电压和支路功率的分布函数； (7)判断t是否小于tmd，其中，tmd为时间断面的个数，是则令t= t+l，返回步骤(3)，否则过程结束，得到各时间断面节点电压和支路功率的分布函数。
2.如权利要求1所述的考虑风电接入的动态概率潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(1-1)进一步包括如下步骤: (1-1-1)将历史风机出力数据的统计结果进行归一化处理，使所得数据分布在O~I范围内； (1-1-2)将所得数据在O~I范围内划分为η个状态F1, F2，…，Fi,-,Fn,其中，Fi =[(1-l)/n, i/n]； (1-1-3)计算所有可能情况的状态转移概率，将所得概率统计得到状态转移概率矩阵
3.如权利要求2所述的考虑风电接入的动态概率潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(1-2)进一步包括如下步骤: (1-2-1)根据当前时刻的风机出力数据，确定初始时刻状态，以此作为情景树的根结占.(1-2-2)由状态转移矩阵得到后一时刻的η个状态及对应的概率； (1-2-3)根据风机出力预测值Pwind及预测误差的范围PwindX (1±30%)缩小状态范围，进行情景删减；(1-2-4)从删减后的状态中选取对应的概率大于一定阈值的状态，进一步缩小预测状态范围； (1-2-5)重复步骤(1-2-2)至(1-2-4)，得到后续各个时刻的风机出力状态情景树。
4.如权利要求1至3中任一项所述的考虑风电接入的动态概率潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(4)中，t时刻风电注入功率的V阶中心距及
5.如权利要求1至4中任一项所述的考虑风电接入的动态概率潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(5)中，在节点注入功率的连续随机变量影响下，节点电压和支路 功率的V阶半不变量和 分别为
6.如权利要求1至5中任一项所述的考虑风电接入的动态概率潮流计算方法，其特征在于，所述步骤(6)进一步包括如下步骤: (6-1)对前2m-l阶矩已知的待求变量离散分布，设离散分布有m个离散点，通过如下方程XdlKv1X1^1+...+CJ+C。= O求得各离散点的位置X1, X2,…，Xm,其中，系数C = [Cnrl...C1 C0]τ 可通过求解 DnriC = A 得到
【文档编号】G06F19/00GK103986156SQ201410203014
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】张步涵, 邓韦斯, 杜延菱, 韦仲康, 邵剑, 蓝海波, 靳冰洁, 陆峰, 张凯敏, 李远卓, 代晓康, 徐健飞, 葛腾宇, 刘海涛, 别配 申请人:国家电网公司, 华中科技大学, 国网冀北电力有限公司