能源互联系统的潮流计算及其收敛性分析

摘要

潮流计算作为基本的分析工具在能源互联系统中有着非常重要的地位。能源互联系统融合了大量的分布式可再生能源发电装置和负载装置，从而能源互联系统中含有多种节点类型;此外这些装置存在许多不确定性因素，导致潮流分布不确定。因此，本文对能源互联系统各类装置及潮流计算问题进行了如下所述的研究: 首先，对能源互联系统各类组成装置进行分析。这些装置主要分为发电装置、储能装置、负载装置以及通信和检测控制装置，通过对这些装置的组成结构、工作原理以及工作状态进行分析，为下一步分析能源互联系统潮流计算时对各类装置进行建模奠定了基础。 其次，根据目前现有的节点类型对能源互联系统各类装置的节点进行节点扩展类型分析，提出了适用于不同节点类型的潮流算法。先对能源互联系统的输电线路、负载以及分布式电源建立潮流计算模型，进而应用牛顿法潮流计算方法对各类节点分别进行潮流计算分析，给出了能源互联系统节点扩展类型牛顿法潮流计算的一般步骤，并通过IEEE118标准节点验证了该方法具有可行性。 随后，针对能源互联系统存在不确定性的问题，提出了适用于能源互联系统的对称模糊—牛顿法潮流算法。应用模糊集理论研究牛顿法潮流计算方法，其中，用梯形模糊数分别对发电机出力、可用度及负载大小的不确定性进行建模;随后应用对称模糊数将传统模糊—牛顿法进行改进，得到对称模糊—牛顿法潮流算法，解决了平衡节点和线性规划问题;并在此基础上加入支路限制指标，使计算结果更加满足系统的适应性。选取IEEE118标准节点对上述方法进行验证，通过仿真对比分析这三种潮流计算方法，验证了该方法不但可以很好的解决能源互联系统的潮流分布不确定问题，而且可以使系统中的各装置以及支路达到合理利用，潮流计算结果更加符合真实的潮流分布。 最后，为了解决模糊潮流计算的收敛性问题，提出了基于Levenberg-Marquardt法的提高模糊—牛顿法潮流计算收敛性的分析方法。先对模糊—牛顿法的收敛定理和收敛趋向进行了分析，发现模糊—牛顿法在初值选取不当时不易收敛;接着对几种常用的提高收敛性的方法进行了比较，选取Levenberg-Marquardt法来提高模糊—牛顿法潮流计算的收敛性，该方法通过加入阻尼因数μ限制了迭代修正量的大小，解决了初始值偏离问题;由于雅可比矩阵是影响潮流收敛区域的重要因素，本文通过对基于Levenberg-Marquardt法的雅克比矩阵进行重构，扩大了收敛区域。在IEEE118标准节点上进行验证，通过仿真对比分析验证了该方法可以很好的解决初值偏离问题，并且扩大了收敛区域，提高了收敛性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1．1基本概念

1．1．2概念的演进

1．2能源互联系统研究背景及意义

1．3能源互联系统潮流计算及其收敛性研究现状

1．4本文主要工作

第2章能源互联系统构成装置模型

2．1．1风力发电

2．1．2光伏发电

2．1．3微型燃气轮机发电

2．2．1飞轮储能

2．2．2新型高密度电池储能

2．3．1民用负载

2．3．2电动汽车充电桩负载

2．3．3工业负载

2．4通信和检测控制装置

2．5本章小结

第3章能源互联系统节点扩展类型潮流计算

3．1能源互联系统潮流计算节点类型

3．2．1输电线路潮流计算建模

3．2．2负载潮流计算建模

3．2．3分布式电源潮流计算建模

3．3节点扩展类型潮流计算

3．3．1节点扩展类型牛顿法潮流计算

3．3．2节点扩展类型牛顿法潮流计算一般步骤

3．4算例分析

3．5本章小结

第4章能源互联系统模糊潮流计算

4．1模糊潮流计算理论基础

4．2能源互联系统各装置模糊潮流计算建模

4．2．1发电装置出力及可用度不确定性的模糊建模

4．2．2负载大小不确定性的模糊建模

4．3模糊—牛顿法潮流计算

4．3．2对称模糊—牛顿法潮流算法

4．3．3加入支路限制指标的对称模糊—牛顿法潮流算法

4．4算例分析

4．5本章小结

第5章模糊潮流计算收敛性问题研究

5．1．1模糊—牛顿法收敛定理

5．1．2模糊—牛顿法收敛趋向分析

5．2提高模糊潮流计算收敛性的主要方法

5．3基于Levenberg-Marquardt法的提高模糊—牛顿法收敛性算法

5．3．1 Levenberg-Marquardt法应用于模糊潮流计算

5．3．2基于Levenberg-Marquardt法的雅克比矩阵重构

5．4算例分析

5．5本章小结

第6章总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所做工作