[发明专利]一种计算多机平衡的概率潮流的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种概率潮流计算方法，具体讲涉及一种计算多机平衡的概率潮流的方法。

背景技术

随着全球经济的快速发展，与日俱增的世界能源需求和以化石燃料为主的矿物能源消费格局，导致能源资源短缺、环境污染以及气候变化问题日益突出。世界各国基于自身资源条件和经济发展目标，积极投身于发展绿色能源产业，以期增加本国的能源供应。我国正处于间歇性能源发电的高速发展阶段，截至2013年末，中国风电累计装机容量9142万千瓦，居世界第一。2013年中国新增光伏装机容量1130万千瓦，居世界第一，约占全世界的三成。快速增长的间歇性能源为电力行业的发展带来了新的亮点和增长点，同时也给电网调度运行带来了新的挑战。

间歇式能源的波动性来源于其自然资源的波动，如风速的变化，太阳光照的强弱等。这些自然资源的天然波动性导致了风电和光伏发电具有间歇性和随机性，而电力系统又需要功率实时平衡，它们的接入势必将对电力系统带来巨大的挑战。随着间歇性能源发电渗透率提升，其长时间、高频度、大尺度的随机出力波动将给电网安全运行带来更大的风险。传统的电网潮流分析研究大多基于确定性模型，但是间歇式能源的出力在天气等不确定因素的影响下随机变化，从而引起电力系统运行状态的不断变化。因此采用确定性模型进行潮流计算得到的结果，不能准确反映其对电力系统运行的影响。

运用概率统计方法的概率潮流计算的处理系统运行中的随机变化因素，给出了系统运行电压、支路潮流等概率分布情况，可以更深刻地揭示系统运行状况，为系统安全运行决策提供更完整的信息。通常，在建立节点概率模型时，用概率模型表征间歇式可再生能源的不确定出力，常规火电、水电机组的出力为固定值。在概率潮流计算中，通常设置一台实际发电机作为唯一的平衡节点，用以平衡系统中的不平衡功率，这意味着所有间歇式能源出力波动所造成的不平衡功率都由一台固定的发电机来承担，这与电力系统的实际运行特点并不相符。当间歇式能源出力波动给电网带来的不平衡功率较小时，利用只有一个平衡发电机的常规概率潮流计算来计算系统潮流，对计算结果影响不大；而当系统的不平衡功率较大时，计算结果则可能与实际情形有较大偏差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种计算多机平衡的概率潮流的方法，本发明在传统半不变量法概率潮流计算的基础上，对待求变量的各阶半不变量求取过程进行了一定的修正，改进的半不变量概率潮流算法可以计及多台发电机共同参与调频的效果。本发明可以模拟电力系统实际运行过程中，当系统发电出力和负荷功率不平衡时，大量具备调频能力的发电机通过一次调频或二次调频的方式参与全网不平衡功率的调节，实现电网功率瞬时平衡和频率稳定的过程。本发明无论一次调频还是二次调频，在计算过程中均按指定系数对系统不平衡功率进行分配，但一次调频与二次调频将采用不同的分配系数：一次调频时，分配系数由发电机调频特性决定，二次调频时，分配系数由AGC(Automatic Generation Control，自动发电量控制系统。电力能量管理系统中的一项重要功能，它控制着调频机组的出力，以满足不断变化的用户电力需求，并使系统处于经济、安全的运行状态)调节策略决定。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

一种计算多机平衡的概率潮流的方法，其改进之处在于，所述方法包括

(1)获取所述概率潮流计算数据；

(2)潮流计算；

(3)获取雅克比矩阵和基态支路潮流；

(4)修正雅克比矩阵；

(5)求灵敏度矩阵；

(6)计算负荷和发电机的功率各阶半不变量；

(7)计算节点注入功率的各阶半不变量；

(8)计算节点电压与支路功率的各阶半不变量；

(9)计算节点电压与支路功率的各阶中心距；

(10)计算节点电压与支路功率的分布规律。

优选的，所述步骤(1)包括获取常规潮流计算数据包括网络参数、负荷、发电机注入功率和相关节点注入量的随机分布信息。

优选的，所述步骤(2)包括进行确定性潮流计算，求解基准状态下节点的节点状态变量，其包括节点的电压幅值和相角。

优选的，所述步骤(3)包括计算出的节点状态变量的基态解，获得雅克比矩阵和支路基准潮流。

优选的，所述步骤(4)包括修正潮流计算获取的雅克比矩阵，使多台发电机共同参与功率分配。

优选的，所述步骤(5)包括求节点电压对节点注入功率灵敏度矩阵和支路功率对节点注入功率灵敏度矩阵。