[发明专利]一种考虑风电随机性的交直流电力系统连续潮流方法

说明书

本发明公开一种考虑风电随机性的交直流电力系统连续潮流方法，针对含风电场交直流混合输电系统的静态电压稳定性计算问题，创新性的采用蒙特卡洛方法拟合得到了风电出力与电压崩溃点负荷裕度函数关系。根据风速weibull分布函数，风电出力与功率关系以及拟合函数推导出电压崩溃点负荷裕度期望的计算公式。在一个改造的IEEE9节点系统上验证了方法的有效性，与传统的Monte carlo方法比较，本文提出的方法准确度更高，速度更快。进一步分析了直流变量控制值和风速概率分布参数k，c值对电压崩溃点负荷裕度期望的影响，该方法还可以方便地对不同负荷出力方向负荷裕度进行分析，有利于运行人员根据当时风速分布情况合理设定直流控制值调整运行方式。

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定运行领域，提出一种考虑风电随机性的交直流混合输电系统连续潮流(CPF)计算方法。

背景技术

随着直流输电技术的不断发展，交直流电网互联将成为我国电网框架的基本形态。同时，风电规模的不断扩大，使得风电的随机不确定性对电网的电压静态稳定性影响越来越大。直流输电和风电接入对电力系统的电压静态性的影响引起了广泛的关注。

连续潮流法可以方便地求取系统PV曲线，PV曲线的“鼻尖点”就是系统电压的崩溃点，由此可求得系统输电能力或判断系统电压稳定裕度。文献《交直流互联系统节点PV曲线的求取》详细描述了基于统一迭代法连续潮流求取交直流电力系统PV曲线的过程。文献《含经VSC_HVDC并网海上风电场的电网可用输电能力计算》对含风电场的交直流系统静态电压稳定性研究的研究中，主要将风电确定性的值处理而未考虑随机性影响。文献《大规模风电经直流外送的区域输电能力计算》采用Monte Carlo法和聚类的方法分析风电的随机性的影响，但可能会导致某些数据特征丢失。

前述文献是基于确定性的场景对交直流系统电压稳定性进行分析，当有风电接入电力系统时，风电机组的出力是随机不确定的，确定性的电压稳定性分析方法无法全面反映系统运行状态。为此本发明的主要创新点就是同时考虑了直流输电和风电的随机不确定性对电网的电压静态稳定性影响，拟合出了风电出力和负荷裕度的函数关系，为电力系统稳定运行控制提供参考。

发明内容

为了充分考虑风电出力随机不确定性对交直流系统稳定性的影响，本发明创新性的通过连续潮流算法对交直流系统风电注入与崩溃点负荷裕度关系进行分析，并采用最小二乘法进行拟合出两者之间的关系曲线和函数。当系统出力方向或直流控制方式改变时，只需改变控制参数重新进行拟合。基于该方法，可以快速地计算各种风速分布下的崩溃点负荷裕度概率分布和期望值。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

1、建立含风电场交直流模型。分别建立风速模型和风电机组功率分布模型，运用Weibulll分布近似模拟某地区的风速，风电机组在风电场获取的机械能与风速的立方成正比，建立单台风电机发出的有功功率和风速的模型。

2、建立含风电场交直流系统含参潮流方程组。求解电力系统连续潮流(CPF)实质是求解一系列含参潮流方程组，获得电压崩溃点的参数，从而得到系统负荷裕度以及判断系统静态电压稳定性。

3、形成随机连续潮流实现方法。包括预测环节、校正环节和随机变量处理环节。为了解决传统蒙特卡洛法计算CPF得到不同风速下负荷裕度L的分布速度较慢的问题，本发明提出基于传统蒙特卡方法的改进，首先将风电场可以发出的最大功率和最小功率进行等分成M分，通过CPF计算得到一组崩溃点负荷裕度参数λ_SNB，根据λ_SNB分布情况，对P_W和λ_SNB进行最小二乘法拟合，得到拟合曲线λ_SNB＝g(PW)；将随机性风电功率代入方程λ_SNB＝g(P_W)，可以得到λ_SNB的分布情况，对λ_SNB＝g(PW)求导，得到λ_SNB的最大值和该点的风电功率。