[发明专利]一种考虑负荷增长和新能源出力随机的电压稳定评估方法

权利要求书

1.一种考虑负荷增长和新能源出力随机的电压稳定评估方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

1)建立负荷增长和新能源出力随机的电压稳定负荷裕度计算模型；

2)根据评估要求和先验知识指定负荷和发电增长范围，获取增长范围内各节点相关参数；

3)对指定负荷增长范围内负荷节点的历史负荷数据采用改进K均值聚类方法进行分类，得到各负荷节点群，根据负荷分类和负荷预测计算负荷增长范围内节点群负荷增长方向，基于负荷增长方向和新能源出力的随机性分别建立概率分布模型；

4)根据各概率分布通过拉丁超立方采样技术得到负荷增长方向和新能源出力采样样本；

5)根据各样本的负荷增长方向和新能源出力样本，利用连续潮流计算有功负荷裕度，直至计算完所有采样样本，得到各样本下的负荷裕度值，求取负荷裕度的统计特征，分析电压稳定概率评估结果；

所述步骤3)包括如下过程：

31)对于系统运行人员指定的负荷增长范围内的负荷，其增长模式也是与其负荷类型紧密相关的，在负荷增长方向的定义中考虑其分类，使得负荷裕度计算结果更加具有实际意义；基于各负荷节点历史负荷数据采用改进K均值聚类算法将负荷变化相似的节点归到同一类，得到各负荷节点群；

32)得到各负荷节点群后，再根据各节点群负荷预测结果，定义第j类节点群的有功负荷增长系数γ_j取值为η_j,t：

式中：η_j,t为第j类节点群第t时刻的增长系数；P_j,k,tmax表示第j类负荷中的第k个负荷节点日尖峰时刻tmax的有功负荷预测值；P_j,k,t表示第j类负荷中的第k个负荷节点第t时刻的实际有功负荷值；

33)由于负荷聚类是依据负荷变化的相似程度，定义负荷增长方向时，假定不同节点群之间负荷增长相互独立，同一节点群内各节点有功负荷增长系数与节点群增长系数相同，即群内各负荷同调增长，且各节点无功负荷按恒定功率因数比例增长，负荷增长带来的网损增量由全网的松弛节点来承担，则对于第j个节点群内的第i个负荷节点的增长系数有：

k_Pi,j＝k_Qi,j＝γ_j

式中：k_Pi,j和k_Qi,j分别表示第j个节点群内的第i个节点的有功增长系数和无功增长系数；

34)定义常规发电机组的发电增长方式为各发电机按有功备用容量比例分配有功增长功率，其中有功备用容量P_RES,i为

P_RES,i＝P_Gi，max-P_Gi0

则发电机i出力的有功增长方向为

该增长方向下各发电机出力同时达到上限，此时发电增长范围内无可用的有功储备，为计算至电压稳定临界点，功率缺额由指定发电增长范围外的发电机以某种方式承担；

35)建立负荷增长概率分布模型

对于聚类后的各负荷节点群，将各节点群有功负荷增长系数γ_j列为随机变量，假定负荷增长波动满足正态分布，即正态分布的期望μ_j＝η_j,t，标准差为σ_j，则γ_j的概率密度函数为

36)建立风电场出力概率模型

对风电场而言，其输出功率取决于风电场的风速，风速的随机变化近似服从双参数的威布尔分布，其概率密度函数为：

式中：v为风速；k_w为威布尔分布的形状参数；c_w为尺度参数；

单个风机有功输出功率P_Wg随风速v的变化用如下函数表示：

式中：v_ci为切入风速；v_r为额定风速；v_co为切出风速；P_r为风机的额定功率；k₁和k₂为常数，其中k₁＝P_r/(v_r-v_ci)，k₂＝-k₁v_ci；

经相关统计，大部分时间内风速基本维持在v_ci与v_r之间，则单个风机出力的概率密度函数为

风电场输出功率P_Wi为

P_Wi＝N_WiP_Wg

式中：N_Wi为风电场的风机台数；

风电场运行方式按恒功率因数运行，则无功功率出力Q_Wi为

式中：为功率因数角；

37)建立光伏发电系统出力概率模型

对于光伏发电系统，光照辐照度的变化在一定时间段内近似满足贝塔分布，其概率密度函数为

式中：r太阳光照辐照度；r_max为最大辐射度；α和β为贝塔分布形状参数；

光伏电场的输出有功功率P_Si与光照辐照度r的关系用如下函数表示：

P_Si＝rAη

式中：A为太阳能方阵的总面积；η为光电转换效率；

则光伏电场出力的概率密度函数为

式中：P_max＝r_maxAη；

通常光伏发电系统只向电网提供有功功率，不考虑光伏发电系统的无功出力；

38)新能源机组并网后在潮流计算中，将每一个风电场或光伏电场等值为一个PQ节点，其有功和无功出力分别为P_Ri和Q_Ri，计及了新能源机组的随机出力后，将P_Ri和Q_Ri分别列为随机变量，则的新能源机组随机出力可表示如下：