计及负荷和辐照度加和特性的电力系统可靠性评估模型研究

摘要

电网可靠性评估是对电网各种随机故障事件下满足电力负荷需求的能力进行概率量化评价，因此对电网运行中各种随机现象的内在变动规律进行正确识别和有效概率建模是电网可靠性评估理论的基础性问题。本文对考虑负荷随机性、相关性和直接加和性的节点负荷概率建模方法，考虑辐照度随机性、时序性和加和特性的光伏电站概率建模方法等展开深入研究，并将其用于电力系统的可靠性评估分析。
　　针对现有节点负荷概率模型未能考虑节点负荷与系统负荷之间物理机理上的本质关联，即系统负荷与节点负荷间的“直接加和”约束关系的问题，本文提出电网可靠性评估的非参数解集负荷模型，该模型在节点负荷的不确定性和相关性规律描述上避开了节点负荷间相依结构（线性或非线性相关）以及系统负荷与节点负荷概率密度函数形式（正态或非正态）的假定，保持了节点负荷与系统负荷间的加和特性，可有效实现从全局系统负荷到局部节点负荷的解集，为电网可靠性评估等概率仿真模型提供了实用的负荷变动规律模型。通过对改进的 RBTS和IEEE-RTS79可靠性测试系统的评估分析，验证了该模型的正确性和有效性。
　　现有文献可采用太阳辐照度的确定性变化规律描述太阳辐照度的加和特性，该方法将日总辐射值机械地按某一固定的函数关系分配给各小时的辐射值，因此建立的太阳辐射逐时模型不能反映辐照度的随机波动特性。针对该问题，本文基于条件核密度估计技术分两步建立了一种新的太阳辐照度条件概率模型，即小时辐照度的条件核密度估计和日总辐照度的条件核密度估计。该模型不仅能很好地描述太阳辐射的加和特性，又能反映太阳辐照度序列变化的随机性和时序性。此外，针对条件核密度估计乘积核表示式的不足，采用满阵形式的带宽矩阵通过详细的数学推导对其进行改进，得到改进条件核密度估计的表达式。最后，针对美国某光伏电站的实测数据和RBTS可靠性测试系统进行仿真分析，验证了所提方法的正确性、有效性和适用性，并分析了光伏电站概率模型对发电系统可靠性水平的影响。

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目录

1 绪 论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 条件核密度估计的研究现状

1.3 电力系统负荷概率模型的研究现状

1.4 光伏发电及其概率模型的发展现状

1.5 本文的主要研究内容

2 解集概念及其条件核密度估计技术

2.1 解集思想的简介

2.2 非参数核密度估计

2.3 条件核密度估计

2.4 本章小结

3 计及负荷加和特性的电网可靠性评估

3.1 引言

3.2 系统负荷的加和特性及其解集思路

3.3 节点负荷的联合概率密度估计及其抽样方法

3.4 计及加和特性的系统负荷到节点负荷的非参数解集

3.5 算例分析

3.6 本章小结

4 计及辐照度加和特性的发电系统可靠性评估

4.1 引言

4.2 辐照度的条件概率密度估计模型

4.3 光伏发电系统的可靠性评估流程

4.4 算例分析

4.5 本章小结

5 结 论

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表/拟投稿的论文

B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目