[发明专利]一种基于拟蒙特卡罗模拟的概率潮流计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电网领域，具体涉及一种基于拟蒙特卡罗模拟的概率潮流计算方法。

背景技术

上海电网是我国特大型城市电网，其用电负荷总量大、密度高、用电峰谷差逐年拉大、调峰矛盾突出。由于上海本地电源较少、且均为火电机组，随着社会经济的可持续发展，大量燃煤机组产生的环保、经济问题日益突出。随着上海境内的特高压交直流的陆续投产，从外部受入大量电能、积极消纳西南清洁水电，是上海能源的重大转型。外来电力尤其是清洁电力的不断增多，上海电网将面临区外来电大量馈入，而本地机组发电量不断减少的局面,电网步入“强馈入弱开机”的新常态。

潮流计算、短路计算和稳定计算是电力系统的三大核心运算，其中潮流计算是三类计算中的基础，它为短路计算和稳定计算提供初值，构成了电力系统分析的基石。电力系统的潮流计算是根据系统的网络结构和运行条件来确定整个系统的运行状态，主要是求解各个节点的电压幅值和相角、网络中的功率分布和功率损耗等，其本质是求解一组非线性方程组，该方程组表征电力系统节点电压和注入功率或注入电流间的关系。在已知网络参数的情况下，以及除平衡机以外的发电机有功出力已知的情况下，求解潮流方程组可以获得电力系统网络中各节点的电压、线路输送的有功及无功功率、发电机无功出力及网络损耗。

潮流计算不收敛使得运行规划人员缺乏进一步调整潮流数据的依据。此时只能根据运行方式安排人员的经验反复调整规划方式或数据，从而得到收敛的潮流解。该方法工作量较大，效率不高。因此需要研究特殊工况下提高大规模电力系统潮流计算收敛性的算法、采取一个兼具鲁棒性和收敛性的潮流计算方法，以便对电网参数或者运行控制量进行调整给出依据。

在传统电力系统分析中，由于负荷预测的不确定性、电网运行方式的变化和发电机以及其他网络原件的停运等因素，一定程度上给电力系统带来了运行的不确定性。同时，随着电力工业的不断发展，以具有间歇性和随机性的风能、太阳能为代表的新能源接入电网，势必也给电网引入了不确定因素；在配电网中微网、电动汽车以及分布式电源等新概念的发展也大大增强了“源-网-荷”之间的互动性，导致了电力系统的不确定性因素显著增加。因此，采用概率理论来描述上述多种不确定性，探讨相应的电力系统数学模型和应用算法，也就形成了电力系统概率潮流(PLF)研究。PLF可用于分析线路潮流、节点电压的概率分布、期望值、方差和极限值，以期对整个电网在各种运行条件下的性能有一个全面、综合的评价，并对电网存在的薄弱环节做出量化分，这些信息对规划和调度部门的决策极具参考价值，因而广泛应用于中长期电网规划和短期运行规划、状态估计及量测点布置、输电系统输送容量和无功规划等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于拟蒙特卡罗模拟的概率潮流计算方法，应用于发现电网中薄弱环节,供调度员日常调度控制参考,并对规划、基建部门提出改进网架结构,加快基建进度的建议。

概率潮流计算的本质为求解含有随机参数的非线性方程组，其关键要素包括：概率潮流方程，输入随机变量和输出随机变量。概率潮流方程以潮流方程为基础，包括节点功率方程和线路潮流方程。输入随机变量为电力系统规划和运行中的不确定因素，主要包括：节点负荷波动，发电机和线路的检修或故障，新能源发电出力的波动等等。输出随机变量包括：PQ节点的电压幅值和相角，PV节点的电压相角，线路潮流的有功和无功等。

本发明阐述了一种基于拟蒙特卡罗模拟的概率潮流计算方法，以输入随机变量为样本，包含以下步骤：

S1、获得潮流计算确定性数据和输入随机变量；

S2、选择采样方法，确定采样规模N；

S3、获得输入随机变量的样本矩阵；

S4、依次基于样本矩阵的第I列进行概率潮流计算，并保存结果(I＝1，2，……，N)；

S5、分析输出变量的数据分布和统计数字。

上述的一种基于拟蒙特卡罗模拟的概率潮流计算方法，所述步骤S1中所述输入随机变量相互之间独立。

上述的一种基于拟蒙特卡罗模拟的概率潮流计算方法，所述步骤S4中的概率潮流计算的模型为：

x＝g(y),z＝h(y)

x＝{x₁,x₂,...,x_s}

u_i＝F_i(x_i) i＝1,2,...,s

上述的一种基于拟蒙特卡罗模拟的概率潮流计算方法，所述步骤S5具体包含：

S51、建立准确结果的频率直方图；