[发明专利]基于全纯嵌入的电力系统不确定性仿射潮流计算方法

说明书

本发明公开了一种基于全纯嵌入的电力系统不确定性仿射潮流计算方法，首先建立了描述负荷和新能源出力不确定性的嵌入型仿射潮流模型；然后，获取仿射潮流的确定初始解，解决了仿射潮流算法收敛性受初始值影响的问题；此后，建立PV节点仿射无功功率与仿射电压之间的数学关系，利用每次计算得到的仿射节点电压，可直接求解PV节点仿射无功功率；最后，将仿射潮流求解问题转换为泰勒幂级数系数的求解问题，推导仿射状态量幂级数系数的递推关系，计算过程中仅涉及仿射方程组的线性代数运算。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，具体涉及一种基于全纯嵌入的电力系统不确定性仿射潮流计算方法。

背景技术

随着新型电力系统快速发展，风电、光伏等分布式电源大规模并网，增加了电力系统运行的不确定性。传统确定性潮流仅能获取特定工况下的电网运行状态，难以量化分析不确定性因素的影响，无法适应新型电力系统的发展。不确定性潮流能够分析不确定性因素影响下的系统状态量分布特征，是新型电力系统中有效的潮流分析工具。

在不确定性潮流计算方法中，区间潮流法由于所需信息最少，基于不确定量的上下界就能求解系统状态量区间而受到广泛关注。然而，传统区间算法在变量存在相互依赖关系时，可能出现区间爆炸的现象，难以反映状态量的真实区间范围。因此，基于仿射算术的不确定性潮流算法逐渐成为区间潮流的主要分析方法。目前仿射迭代类潮流算法的收敛性容易受迭代初始值的影响，且算法难以适用于含PV节点的系统，适用范围较窄。此外，仿射矩阵求逆等复杂非线性运算增大了算法复杂度、保守度和计算时间。

目前，传统区间算法在变量存在相互依赖关系时，可能出现区间爆炸的现象，难以反映状态量的真实区间范围，且无法量化分析各不确定性因素对电力系统不确定状态量的相对影响程度。目前的仿射潮流算法难以做到适用范围和计算效率的有机统一。前推回代类仿射潮流算法，在不同系统中需要对节点重新编号，且只能适用于辐射网，难以直接应用于环网。Ybus高斯类仿射潮流迭代算法，由于对PV节点的处理困难，难以直接求解含PV节点的系统。牛顿仿射潮流迭代法，需对仿射雅可比矩阵进行求逆，极大地增加了计算难度。上述迭代类不确定性潮流算法的收敛性依赖初始值的选取，不当的初始值设置可能导致算法无法收敛。

发明内容

本发明针对仿射潮流计算方法存在的问题，建立了描述负荷和新能源出力不确定性的嵌入型仿射潮流模型，提出了全纯嵌入仿射递推潮流分析方法，可直接获取潮流计算初始解，避免了仿射复杂非线性运算，能够定量分析各不确定性因素对电力系统不确定状态量的相对影响程度。

该方法首先建立了描述负荷和新能源出力不确定性的嵌入型仿射潮流模型；然后，获取仿射潮流的确定初始解，解决了仿射潮流算法收敛性受初始值影响的问题；此后，建立PV节点仿射无功功率与仿射电压之间的数学关系，利用每次计算得到的仿射节点电压，直接求解PV节点仿射无功功率；最后，将仿射潮流求解问题转换为泰勒幂级数系数的求解问题，推导仿射状态量幂级数系数的递推关系，计算过程中仅涉及仿射方程组的线性代数运算。

其主要设计点包括：

(1)基于全纯嵌入法，建立描述新能源出力和负荷不确定性的全纯嵌入仿射潮流模型。

(2)根据仿射潮流初始状态对应的实际物理意义，获取仿射潮流初始解。

(3)将不确定性仿射潮流求解转换为仿射泰勒幂级数系数的求解，获取仿射状态量幂级数系数的递推关系。

(4)建立PV节点仿射无功功率与仿射电压之间的数学关系，直接求取PV节点仿射无功功率。

为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：