考虑分布式电源出力相关性的配电网概率潮流计算

摘要

目前传统化石能源已经不能满足社会经济发展的需求，我国面临着严峻的能源问题和生态环境问题，寻找绿色、可再生的新能源代替化石能源是一个可行的方法，鉴于此，大量以风力发电机、光伏为代表的分布式电源接入交流配电网。虽然分布式电源对于缓解能源危机有积极的促进作用，但其出力在很大程度上受自然环境因素的制约，具有随机性、不确定性的特点，因此大量分布式电源接入配电网将严重影响电网的安全运行。此外，临近分布式电源的出力之间存在一定的相关性，若忽略该相关性将导致概率潮流计算的精度降低。本文主要研究上述不确定性和相关性的影响，通过概率潮流计算得到节点电压、支路潮流等状态变量的概率分布，评估配电网的运行状况，寻找薄弱环节，为提高电网的稳定性、可靠性提供依据。　　首先，Pearson相关系数无法准确描述分布式电源出力之间存在的非线性相关性，鉴于此本文提出混合Copula函数解决上述问题并计算联合概率密度函数，并采用改进的量子粒子群优化算法求解混合Copula函数权重系数的最优解。仿真结果验证了上述方法可行且有效。　　其次，为将具有相关性的分布式电源出力进行独立化变换，使之成为不相关变量，提出一种基于Rosenblatt变换的独立化变换方法，该变换的基础是条件概率和等概率变换原则，仿真验证了该方法的可行性。　　最后，将交流潮流模型进行线性化处理，介绍了随机变量原点矩、半不变量等基本概念以及几种常用的级数展开，给出半不变量法应用于概率潮流的步骤。当输入变量的波动较大时，传统半不变量法仅进行一次确定性潮流将导致误差较大，为解决上述问题，本文提出一种改进的半不变量法。该方法将线性化交流潮流模型进行分段处理，在每一段区间内均进行半不变量法计算，得到输出变量的半不变量，再结合级数展开获取输出变量的概率特征。在34节点系统上对所提方法进行仿真，结果表明该方法能够快速、有效的解决考虑相关性因素的概率潮流问题。

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第 1 章绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.2.1 概率潮流计算方法

1.2.2 电力系统相关变量的描述及独立化变换

1.3 本文主要研究内容和章节安排

第 2 章分布式电源出力的相关性描述

2.1 分布式电源出力的概率模型

2.1.1 基于参数方法的分布式电源出力概率模型

2.1.2 基于非参数方法的分布式电源出力概率模型

2.2 基于混合 Copula 函数的分布式电源出力联合分布模型

2.2.1 Copula 函数的相关理论

2.2.2 混合 Copula 函数

2.2.3 最优权重系数的求解

2.3 仿真分析

2.3.1 分布式电源出力的概率模型仿真

2.3.2 混合 Copula 函数仿真

2.4 本章小结

第 3 章分布式电源相关出力的独立化变换

3.1 常用的相关出力独立化变换方法

3.1.1 基于 Orthogonal 变换的相关出力独立化变换

3.1.2 基于 Nataf 变换的相关出力独立化变换

3.2 基于 Rosenblatt 变换的相关出力独立化变换

3.3 仿真分析

3.4 本章小结

第 4 章基于改进半不变量法的配电网概率潮流计算

4.1 潮流方程的线性化

4.1.1 节点电压方程的线性化

4.1.2 支路潮流方程的线性化

4.2 基于半不变量法的概率潮流

4.2.1 随机变量的数字特征

4.2.2 级数展开

4.2.3 半不变量法

4.3 基于改进半不变量法的概率潮流

4.4 仿真验证

4.5 本章小结

结论与展望

参考文献

附录 A 攻读学位期间获得的研究成果

附录 B Copula 函数的分布函数和密度函数表达式

致 谢