[发明专利]一种新能源并网电力系统的静态安全概率评估方法

权利要求书

1.一种新能源并网电力系统的静态安全概率评估方法，新能源并网电力系统包括风电场以及光伏电站，该系统中节点总个数为n_b，线路总条数为n_l；其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：采集风速样本建立对应的气象要素时间周期模型F₁(t)＝f₁(t)+ε₁，其中，t是以自然天为单位的时间，t∈[1,365]，f₁(t)为风速的月变化趋势的拟合函数，ε₁为服从风速日波动分量概率分布的随机变量；

采集日照强度样本建立对应的气象要素时间周期模型F₂(t)＝f₂(t)+ε₂，其中，t是以自然天为单位的时间，t∈[1,365]，f₂(t)为日照强度的月变化趋势的拟合函数，ε₂为服从日照强度日波动分量概率分布的随机变量；

步骤2：构建新能源出力模型，新能源出力模型包括风电场出力模型以及光伏电站出力模型；其中，风电场出力模型如下：

其中，P_w(t)为第t天的风电场出力，P₀为风电场装机容量，单位均为MW；V_t为第t天的风速，V_ci、V_r、V_co分别表示风机的切入风速、额定风速和切除风速，单位均为m/s；A、B和C为中间变量，分别按如下公式：

光伏电站出力模型如下：

P_s(t)＝αSr_t

其中，P_s(t)为第t天的光伏电站出力，单位为W；α为能量转换效率，S为光伏电站中光伏板的总面积，单位为m²；r_t为t时刻日照强度大小，单位为为W/m²；

步骤3：为年度的每个月划分时间区间：按照每个月所对应的自然天数，从1月份的第1天所对应的时间t＝1开始进行划分，共划分出12个时间区间；

步骤4：运用蒙特卡洛模拟法，以获得每个月的概率潮流；其中，每个月的概率潮流均按如下方式获得：

从该月对应的时间区间内随机抽取一天，并分别取气象要素时间周期模型F₁(t)、F₂(t)中该天所对应的风速和日照强度的模拟值，抽取次数等于蒙特卡洛模拟总次数；每抽取一次模拟值，就代入风电场出力、光伏电站出力模型分别计算风电场出力、光伏电站出力；根据得到的风电场和光伏电站出力和系统拓扑结构、网络参数，运用牛顿－拉夫逊法计算系统的潮流，即系统中每个节点的电压和每条线路的负载率，统计各次模拟得到的潮流结果，从而得到该月的概率潮流；

步骤5：根据各个月的概率潮流计算各个月的系统静态安全概率评估指标，根据系统静态安全概率评估指标对新能源并网电力系统安全水平进行评估；

系统静态安全概率评估指标包括系统潮流越限概率指标，系统潮流越限概率指标按如下步骤计算：

步骤201：运用蒙特卡洛模拟法，计算新能源并网电力系统正常运行状态下的概率潮流，蒙特卡洛模拟总次数为N次；其中，第i个节点在第k次模拟时的电压幅值标幺值为U_ik，第j条线路在第k次模拟时的线路负载率为η_jk，i∈{1,2,...,n_b}，j∈{1,2,...,n_l}，k∈{1,2,...,N}；统计全部N次潮流计算结果，即可得到计及新能源出力随机性影响的系统正常运行状态下的概率潮流；

步骤202：根据概率潮流结果确定各个节点在各次模拟时是否发生电压幅值越限，其中，第i个节点在第k次模拟时是否发生电压幅值越限的状态n_ikv表示如下：

其中，n_ikv＝0表示没有发生电压幅值越限，n_ikv＝1表示发生电压幅值越限；

步骤203：根据概率潮流结果确定各条线路在各次模拟时是否发生线路负载率越限，第j条线路在第k次模拟时是否发生线路负载率越限的状态n_jkl表示如下：

其中，n_jkl＝0表示没有发生线路负载率越限，n_jkl＝1表示发生线路负载率越限；

步骤204：确定新能源并网电力系统在第k次模拟时是否存在节点电压幅值越限或线路负载率越限，按如下公式：

其中，n_bv表示系统中节点电压幅值越限的个数，当n_bv＞0时，表示系统中存在电压幅值越限的节点；

n_tl表示系统中线路负载率越限的条数，当n_tl＞0时，表示系统中存在线路负载率越限的线路；

步骤205：计算系统中各节点以及各线路的系统潮流越限概率指标，其中，第i个节点发生电压幅值越限的概率以及第j条线路发生线路负载率越限的概率，按如下公式：

其中，P_iv为第i个节点的电压幅值越限概率，P_jl为第j条线路的线路负载率越限概率。