[发明专利]一种基于Gauss-Hermite求积法的NATAF变换的概率潮流分析方法

说明书

本发明公开一种基于Gauss‑Hermite求积法的NATAF变换的概率潮流分析方法，以提高基于NATAF变换考虑不同分布的相关性的概率潮流(Probabilitic Power Flow,PPF)分析的速度，从而提升电力系统运行分析的工作效率。

技术领域

本发明涉及可再生能源接入电网的分析技术，以及负荷波动对电网影响的分析技术，尤其是针对可再生能源和负荷波动对电力系统的概率潮流分析方法。

背景技术

在清洁能源替代传统能源的趋势中，越来越多的可再生能源(如风力、光照等)被转化为电能接入传统的大电网。但是，由于这些新能源的随机性、间歇性等性质，当代电力系统面临了更多的安全稳定运行方面的难题。其次，随着电动汽车的市场推广，负荷模型中加入了与电网互动的考虑因素，因此在传统的负荷波动问题带来的不确定性的基础上，电力网络的不确定性问题越来越显著。为了评估上述大量的不确定性因素对电力系统的影响，采用电力系统概率潮流计算与分析的方法已经被证明了是十分行之有效的方法[2]。

上述的不确定性输入变量在实际运行场景中往往是具有相关性的。例如同一区域内负荷与负荷之间具有相关性，相邻风电场的风速之间具有相关性，以及风速与日辐照度的相关性(通常呈现负相关)。因此，为了更准确地描述电网的运行状态，输入电网的随机变量的相关性应当被考虑进概率潮流问题中。

当前，文献[1]采用基于NATAF变换技术考虑不同分布之间的相关性，进而提出了基于NATAF变换的概率潮流分析算法。由于NATAF变换能够将任意分布之间的相关性传递至高斯域，所以该方法在电力系统概率潮流的相关性分析中得到了广泛的应用[1][3-4]。但是，目前在求解NATAF变换的过程中通常采用二分法直接对NATAF变换的双重积分进行求解，这种求解NATAF变换的方法能够得到较高精度的解，但是计算速度极慢，严重影响了概率潮流分析的速度。

针对上述问题，本专利采用了Gauss-Hermite求积法将NATAF变换过程中的二重积分近似为累加、累乘形式的多项式，进而采用二分法求解该多项式，得到变换后的相关矩阵和随机变量，从而提高了相关性变换的速度，进而进一步提高了概率潮流分析的效率。

发明内容

本发明的目的是提高基于NATAF变换考虑不同分布的相关性的概率潮流分析的速度。

为实现本发明目的而采用的技术方案，可以概括为如下步骤，即所谓“基于Gauss-Hermite求积法的NATAF变换的概率潮流分析方法”：

1)获取接入电力系统的n个不确定性输入变量X＝(X₁,X₂,…,X_n)，它们分别服从一定的任意的概率分布，其中n为接入电网的不确定性输入变量的数量，X₁,X₂,…,X_n是服从任意的累积分布函数的随机输入变量，例如n个风电场各自发出的有功功率值；

2)步获取步骤1)中的随机变量的原始相关系数矩阵C_x，矩阵C_x为n行n列矩阵，该矩阵中的元素用ρ_x(i,j)表示任意两个随机变量之间的相关系数，i和j分别代表X中第一个随机变量的序号和第二个随机变量的序号，也是该元素所在矩阵的行数和列数，i,j＝1、2……n；

并已知每个随机变量X₁,X₂,…,X_n对应的累积分布函数Φ(·)，以及该分布函数对应的尺度参数D和形状参数K,M；

其中：

特别指出，在实际运行的电力网络中，可以根据新能源发电场所的历史发电记录，对本步骤中的累积分布函数的尺度参数D和形状参数K,M进行估算。其中，下面给出常见的几种新型能源(或负荷波动)的经典累积分布函数Φ(·)：