[发明专利]一种考虑风电调度策略的多点线性化随机潮流计算方法

权利要求书

1.一种考虑风电调度策略的多点线性化随机潮流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据当前电力系统结构确定系统的发电分布参数、负荷分布参数、风电分布参数以及网架拓扑参数；

步骤二、依据风电场出力的概率分布特性，构建风电出力的出力场景集S_W；

步骤三、对步骤二中的风电的出力场景集S_W，逐个选取风电出力场景进行风电调度策略模拟，获得传统电厂出力水平；

步骤四、对各风电的出力场景进行潮流计算，通过节点注入的半不变量计算得到节点电压幅值、节点电压相角和支路潮流变量的半不变量和各阶矩，进而根据Gram-Charlier级数计算得到这些变量的概率密度和累计概率密度分布；

步骤五、对所有风电出力场景下系统的潮流分布进行概率求和，获得系统的随机潮流结果。

2.根据权利要求1所述一种考虑风电调度策略的多点线性化随机潮流计算方法，其中，步骤三的具体内容包括：

借助经济调度模型模拟风电并网后系统的调度策略，目标函数为如式(1)所示的所有传统电厂的发电成本总和最小，

minΣi=1ngaipgi2(r)+bipgi(r)+ci---(1)]]>

式(1)中，p_gi(r)为第r个风电出力场景下，发电机i的有功出力；a_i、b_i、c_i为发电机i的发电成本函数的系数；n_g为发电机的个数，

约束条件包括：

g(θ,V)＝0(2)

pgim≤pgi≤pgiM---(3)]]>

V_i^m≤V_i≤V_i^M(4)

|hij(θ,V)|≤hijM---(5)]]>

Σi=1ngpgi(r)+Σi=1nwpwi(r)=D---(6)]]>

式(2)为潮流方程约束，式(3)为发电节点出力约束，式(4)为节点电压约束，式(5)为支路潮流约束，式(6)为功率平衡约束；式(2)至式(6)中，和分别为发电机i的最小出力和最大出力；n_w为风电场个数；p_wi(r)为第i个风电场有功出力；D为系统总负荷；V和θ分别为节点i电压的幅值和相角向量；V_i^m和V_i^M分别为发电机i的最小出力和最大出力；g为电力系统潮流方程；hij为节点i到节点j之间支路的潮流；为节点i和节点j之间支路允许传输的最大潮流。

3.根据权利要求1所述一种考虑风电调度策略的多点线性化随机潮流计算方法，其中：步骤四的具体内容包括：

步骤1)设X为系统的状态变量，包括PQ节点的电压幅值和除平衡机外所有节点的电压相角；S为节点注入功率向量，包括除平衡机外所有节点的有功注入功率和PQ节点的无功注入功率；Z为系统所有支路的潮流向量；

在系统某一运行点(S₀，X₀)处对潮流方程进行线性化，通过变换将系统状态变量的变化量ΔX和系统所有支路潮流的变化量ΔZ表示为各节点注入功率变化量ΔS的线性描述，如式(7)所示：

ΔX=J0-1ΔSΔZ=T0ΔS---(7)]]>

式(7)中，J₀为系统的雅阁比矩阵；T₀为支路潮流对节点功率注入的灵敏度矩阵；

各节点注入功率变化量ΔS的计算是:首先，根据步骤一给定的发电分布参数、负荷分布参数，通过蒙特卡洛模拟获得N_MC个发电功率和负荷功率样本；其次，对于抽样获得的样本，用各节点的发电功率减去各节点的负荷功率，获得N_MC个节点注入功率S的样本；再次，计算N_MC个节点注入功率S样本的均值S_AV；最后，用每一个节点注入功率样本的数值减去S_AV，即获得各节点注入功率变化量ΔS；

独立随机变量的半不变量具有可加性和齐次性，其中，可加性是指独立随机变量之和的各阶半不变量等于该变量的各阶半不变量之和；齐次性是指随机变量a倍的k阶半不变量等于该变量的k阶半不变量的a倍；

计算各节点注入功率变化率ΔS的各阶半不变量，计算公式如(8)所示，

γ1=α1γk+1=αk+1-Σj=1kCkjαjγk-j+1,k>1---(8)]]>

式(8)中，γ₁和γ_k+1分别为ΔS的第1阶和第k+1阶半不变量；α₁和α_j分别为ΔS的第1阶和第j阶矩；为组合数公式；

通过各节点注入功率变化量ΔS的各阶半不变量计算得到ΔX和ΔZ的各阶半不变量，如式(9)所示；

γΔXk=(J0-1)kγΔSkγΔZk=(T0)kγΔSk---(9)]]>

进而通过随机变量矩和半不变量的关系，计算出ΔX和ΔZ的各阶矩；

步骤2)对于任意期望值为μ，均方差为σ的随机变量ξ，标准化为τ＝(ξ-μ)/σ；则τ的分布函数表示为如式(10)所示的Gram-Charlier级数展开式；

式(10)中，和Φ(τ)分别为正态分布式的概率密度函数和累计概率密度函数；和Φⁱ(τ)为相应函数的第i阶导数；c_i为第i阶Gram-Charlier级数系数，由随机变量的各阶矩计算得到；

步骤3)依据风电场出力的概率分布特性，将风电出力离散化为N个场景；其中，第r个场景的概率记为P_rob(r)，风电出力为P_w(r)相应的场景集为Ω_s；根据全概率公式，系统各状态变量通过式(11)计算；

ΔX=Σr∈ΩS(J0-1)rΔSrProb(r)ΔZ=Σr∈ΩS(T0)rΔSrProb(r)---(11)]]>

针对N个风电出力的场景，分别对系统进行线性化，获得系统状态变量与输入随机变量的关系，进一步借助半不变量和Gram-Charlier级数进行随机潮流计算；然后，根据式(11)获得系统各状态变量的概率分布。