電力系統(tǒng)潮流計算領(lǐng)域的新突破－含分布式電源的地區(qū)電網(wǎng)動態(tài)概率潮流計算

浙江大學(xué)、河海大學(xué)組成的聯(lián)合課題組針對風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電等新能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用對電力系統(tǒng)潮流分布的影響，現(xiàn)有潮流計算方法難以準確描述現(xiàn)代電力系統(tǒng)潮流分布的變化規(guī)律等問題，深入研究電力系統(tǒng)潮流計算方法，結(jié)合風(fēng)能、太陽能、地區(qū)電網(wǎng)電力用戶特點和概率分析方法，提出了動態(tài)隨機變量，建立風(fēng)力發(fā)電功率、太陽能光伏發(fā)電功率、負荷功率的動態(tài)概率模型和基于半不變量和Gram-Charlier級數(shù)的地區(qū)電網(wǎng)動態(tài)概率潮流計算方法。實際應(yīng)用效果表明該方法能夠同時計及風(fēng)能、太陽能、電力用戶的規(guī)律性變化和隨機變化對地區(qū)電網(wǎng)潮流分布的影響，并提高概率潮流的計算效率，該研究對新能源的推廣應(yīng)用及智能電網(wǎng)的分析與控制具有十分重要的理論意義和工程應(yīng)用價值。

該研究內(nèi)容來源于國家自然科學(xué)基金資助項目“基于多代理和多模型技術(shù)的智能城市電網(wǎng)自愈控制理論研究”（課題編號：1077043）和新世紀優(yōu)秀人才支持計劃資助項目“含風(fēng)電場的分布式電力系統(tǒng)動態(tài)經(jīng)濟調(diào)度的智能建模與優(yōu)化算法研究”（課題編號：NCET-07-0745），在《中國電機工程學(xué)報》（Proceedings of the CSEE）2011年1月第31卷1期的論文《含分布式電源的地區(qū)電網(wǎng)動態(tài)概率潮流計算》中得到了全面闡述。

發(fā)展綠色能源、建設(shè)智能電網(wǎng)是經(jīng)濟、社會和電網(wǎng)發(fā)展的必然選擇，對于充分發(fā)揮電網(wǎng)在資源優(yōu)化配置、服務(wù)國民經(jīng)濟發(fā)展中的作用，對于經(jīng)濟社會全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。近年來，世界各國都在加快建設(shè)風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電等清潔、可再生能源發(fā)電，這些綠色能源的發(fā)電比例大大提高，而風(fēng)能、太陽能等能源具有隨機性和間歇性，大量的風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電的應(yīng)用對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行提出了新的挑戰(zhàn)。另一方面，各國都相繼展開了智能電網(wǎng)方面的研究，期望現(xiàn)代電力系統(tǒng)變得更加智能。上述兩方面的研究都要求對電力系統(tǒng)潮流分布的規(guī)律性和隨機性進行研究，以此為基礎(chǔ)進行控制對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的現(xiàn)實意義。

該文主要針對上述問題，考慮地區(qū)電網(wǎng)中越來越多的分布式電源（Distributed Generation）如風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電等分散接入在不同位置、以及地區(qū)電網(wǎng)的負荷性質(zhì)與負荷運行特性，通過在風(fēng)速變化規(guī)律、太陽能日照強度變化規(guī)律、電力負荷變化規(guī)律等確定性規(guī)律變化曲線基礎(chǔ)上疊加相應(yīng)的隨機波動曲線來建立動態(tài)隨機變量的概率模型，以此模型來描述地區(qū)電網(wǎng)潮流分布中既有規(guī)律可循又帶有隨機性的物理現(xiàn)象。如圖1所示的一天中電力負荷的變化曲線，可由圖2所示的兩條曲線疊加構(gòu)成，其中一條曲線具有明顯的規(guī)律，傳統(tǒng)的確定性潮流計算中只考慮了這部分內(nèi)容，另一條曲線無規(guī)律可循，具有隨機變化特性，長期以來，在概率潮流計算中，都是將各個時刻的隨機特性用相同的概率模型來表示，也就是說將圖2中無規(guī)律可循的曲線向上平移來建立概率模型，淹沒了電力負荷變化的峰谷現(xiàn)象。然后將動態(tài)隨機變量解耦為確定性基礎(chǔ)函數(shù)和隨機變量兩部分，采用傳統(tǒng)確定性潮流計算方法由前一部分內(nèi)容求出地區(qū)電網(wǎng)潮流分布的基礎(chǔ)函數(shù)，利用隨機變量的統(tǒng)計數(shù)字特征半不變量的特點以及厄密(Hermite)多項式與無窮級數(shù)的關(guān)系由后一部分內(nèi)容求出地區(qū)電網(wǎng)潮流分布的隨機變化部分，最后將兩部分內(nèi)容疊加得到最終的地區(qū)電網(wǎng)潮流分布規(guī)律。