基于集中式光伏集群的不确定性潮流计算

摘要

随着集中式光伏集群的规模化发展，集群内部的电压越限问题越来越严重，严重影响了自身的稳定性。在传统的输电网潮流分析中，都将集中式光伏集群看为一个节点，只考虑端口出力的波动，忽略了对集群内部运行状况的研究。集中式光伏集群具有庞大的集群结构，即使端口电压处于安全范围内，集群内部仍可能出现大面积的电压越限。此外，由于光伏发电单元出力的波动性和间歇性，传统的确定性潮流算法不再适用。针对以上问题，本文重点研究集中式光伏集群的不确定性潮流算法及分析集群内部电压越限风险，利用本文提出的算法可以得到更为紧缩的潮流计算结果，为解决集中式光伏集群的电压越限问题奠定基础，从而保证集中式光伏集群能够稳定运行，进而保障安全并网。　　为了解决集中式光伏集群内部的不确定性潮流计算问题，本文利用改进的Krawczyk-Moore算子区间仿射潮流算法求解潮流方程，并且以此为基础，分析了集中式光伏集群内部因功率波动而导致的电压越限问题。本文的研究内容主要包括：　　①针对于目前关于集中式光伏集群的研究大多忽略了对集群内部运行状况研究的问题，首先对集中式光伏集群进行了电气结构上的描述，然后对光伏发电单元和集群内部的集电线路进行建模，最后根据建立的稳态模型进行并网点和内部电压越限分析，从理论上分析了不仅并网点，集群内部也存在电压越限的风险。　　②针对于传统确定性潮流算法失效的问题，在已有的不确定潮流算法基础上，考虑到集中式光伏集群内部只有负荷节点、无发电机节点的特殊结构，提出了一种在极坐标系和直角坐标系下同时进行计算的混合潮流算法。通过仿真验证，证明了本文算法能得到更为紧缩的区间结果，且没有消耗过多的计算资源，更符合实际工程的需要。　　③研究了不同运行状况下的电压分布情况，揭示了功率波动对集中式光伏集群电压分布的影响，根据潮流结果分析了集群内部各个光伏发电单元的电压越限风险。　　利用本文提出的混合不确定性潮流算法进行仿真分析，通过所得结果验证了本文所提出的改进算法的有效性和适用性。通过研究不同运行状况下的电压分布情况，分析了集中式光伏集群内部因光伏发电单元波动性而导致的电压越限问题，同时验证了集中式光伏集群电压越限机理分析的正确性。

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 集中式光伏集群电压越限机理研究现状

1.2.2 确定性潮流计算

1.2.3 不确定性潮流计算

1.3 本文的主要工作

2 集中式光伏集群建模与越限机理分析

2.1 引言

2.2 集中式光伏集群建模

2.2.1 光伏发电单元建模

2.2.2 集中式光伏集群线路阻抗建模

2.3.1 集中式光伏集群并网点电压越限机理分析

2.3.2 集中式光伏集群内部电压越限机理分析

2.4 本章小结

3 不确定性潮流分析的相关理论

3.1 引言

3.2 区间分析

3.2.1 区间算术的运算法则

3.2.2 区间方程组及其求解方法

3.3 仿射算术

3.3.1 仿射运算法则及其去保守性

3.3.2 仿射形式和区间形式的相互转换

3.3.3 非仿射运算

3.4 本章小结

4 含不确定性的集中式光伏集群潮流模型

4.1 引言

4.2.1 区间潮流模型

4.2.2 区间潮流计算步骤

4.3 基于改进区间和仿射的混合潮流模型

4.3.1 混合潮流模型

4.3.2 Jacobi矩阵元素处理方法

4.3.3 混合不确定潮流计算步骤

4.4 本章小结

5 基于集中式光伏集群的不确定潮流仿真分析

5.1 引言

5.2 不确定性潮流算法验证

5.2.1 算例设置

5.2.2 集中式光伏集群仿真结果对比分析

5.3.1 集群整体出现功率波动的电压情况

5.3.2 不同局部阴影下的电压情况

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间申请的专利

C. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

D. 学位论文数据集

致谢