[发明专利]一种含风电的交直流混联系统风险评估方法

权利要求书

1.一种含风电的交直流混联系统风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据风电场的风速历史统计数据，用威布尔分布双参数曲线对风电场的风速概率分布进行建模；

步骤2、采用非序贯蒙特卡洛法根据风电场风速的概率分布模型对风速进行采样；

步骤3、建立风电场的风速与风电机组出力模型，根据非序贯蒙特卡洛法抽样所得的风电场风速获得对应风电机组出力；

步骤4、对一次抽样所确定的系统状态进行状态分析，用交直流系统统一迭代法求解混联系统的潮流；

步骤5、计算方差系数，判断是否符合非序贯蒙特卡洛法收敛条件，若不符合，则返回步骤2，若符合，则计算出综合风险值；

步骤1所述的风速历史统计数据来源于当地风电场的测风塔收集的小时平均风速数据；

步骤1所述的双参数威布尔分布的表达式为：

其中，k为双参数威布尔分布的形状参数，反映威布尔分布的偏斜度，c为双参数威布尔分布的尺度参数，反映风速分布模型中的平均风速；

进而可计算得到威布尔分布的概率分布函数，其表达式如下：

所述的威布尔分布双参数曲线中的形状参数k和尺度参数c通过风电场的风速历史统计数据采用最小二乘估计法获得，具体如下：

(1)将威布尔分布的概率分布函数转化为线性形式，即对威布尔分布的概率分布函数式(2)取两次对数，表达式如下：

(2)将风电场的风速划分成n个风速区间，[0,v₁]，(v₁,v₂]，…，(v_i-1,v_i]，…，(v_n-1,v_n]，统计每个风速区间内风速抽样值出现的频率f₁,f₂,...,f_i,...,f_n，并计算累计频率p₁,p₂,...,p_i,...,p_n，其中p₁＝f₁,p_i＝p_i-1+f_i；

(3)令x_i＝ln v_i，y_i＝ln[-ln(1-p_i)]，则可由下式(4)和(5)得到形状参数k和尺度参数c：

步骤2所述的采用非序贯蒙特卡洛法根据风电场风速的概率分布模型对风速进行采样，具体如下：

2-1.求得威布尔分布的概率分布函数的反函数

其中，u_i为[0,1]区间的均匀分布随机数；

2-2.当u_i服从[0,1]区间的均匀分布时，1-u_i也服从[0,1]区间的均匀分布，可得每小时风速的随机抽样值为

步骤3所述的建立风电场的风速与风电机组出力模型，据此可根据非序贯蒙特卡洛法抽样所得的风电场风速获得对应风电机组出力；

所述的风电场风电机输出特性与风速之间的关系具体如下：

其中，P_wind为风电机组输出功率，P_r为风电机组的额定功率，v_t为当前风电场t时刻的风速，v_ci表示风电机组的切入风速，v_r表示风电机组的额定风速，v_co表示风电机组的切出风速，A、B、C分别为风电场风电机输出特性模型式(7-2)中的参数，具体可由如下公式计算：

步骤4所述的对一次抽样所确定的系统状态进行状态分析，用交直流系统统一迭代法求解混联系统的潮流，统一迭代法求解交直流混联系统的潮流方法具体如下：

4-1、将传统潮流计算问题进行扩展，扩展的换流器方程、直流网络方程和控制方程中的直流电压、直流电流、换流电压器变比、换流器功率因数、换流器控制角变量可分别写为如下形式：

4-2、交直流混联系统的潮流计算修正方程可写为：

其中，列向量ΔP_a和ΔP_t分别为纯交流节点和直流节点的有功功率偏差，同理，列向量ΔQ_a、Δθ_a、ΔV_a和ΔQ_t、Δθ_t、ΔV_t分别为纯交流节点和直流节点的无功功率、相角、节点电压偏差，J为交直流混联系统潮流计算方程的雅克比矩阵，Δd₁和Δd₂、Δd₃、Δd₄和Δd₅分别为换流器基本方程、直流网络基本方程、控制方程；

4-3、根据修正量的计算结果判断交直流混联系统的潮流计算是否收敛，收敛判据如下：

||Δd_i||＜ε,i＝1,2,...,5

||ΔP||＜ε

||ΔQ||＜ε

若达到收敛条件，则潮流计算结束，否则进行下一次循环计算；

步骤5所述的方差系数为β，若β大于收敛判据的给定值ε，则返回步骤2，若β小于收敛判据的给定值ε，则迭代结束，计算风险值；

所述的方差系数β可由如下公式计算：

其中，X为收敛速度最慢的风险指标，σ(X)为X的标准差，E(X)为X的期望值，NS为模拟的次数，ε为收敛判据的给定值；

所述的综合风险值通过电压越限和潮流越限两个风险指标综合衡量，具体计算如下：

(1)电压越限风险值计算

其中，NS为状态抽样次数的总数，R_isk(U_i)为第i次对系统进行状态抽样的电压状态实验结果；

(2)潮流越限风险值计算

其中，NS为状态抽样次数的总数，R_isk(S_i)为第j次对系统进行状态抽样的潮流计算实验结果；

(3)综合风险值

其中，R_k(x)为第k个风险指标下的后果值，为第k个风险指标下所占总风险的权重。