微電網(wǎng)潮流計算及可靠性評估研究.pdf

1、在目前能源短缺和環(huán)境惡化的大背景下，微電網(wǎng)越來越得到國內(nèi)外的認(rèn)可與發(fā)展。微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負荷、監(jiān)控和保護裝置等匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理的自治系統(tǒng)。將分布式電源與負荷等一起組成微電網(wǎng)的形式運行，可實現(xiàn)分布式電源的靈活與高效應(yīng)用，從局部解決了分布式電源大規(guī)模并網(wǎng)時的運行問題。微電網(wǎng)也是未來智能配電網(wǎng)實現(xiàn)自愈、用戶側(cè)互動和需求響應(yīng)的重要途徑。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，將會有越來越多的微

2、電網(wǎng)接入配電系統(tǒng)，有關(guān)微電網(wǎng)的研究工作近年來已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的熱點研究領(lǐng)域之一。
　　微電網(wǎng)中的電源與負載相距較近，不需要遠距離傳輸，輸電線路阻抗特性與傳統(tǒng)配電網(wǎng)相似，但分布式電源的接入、分布式電源控制方法的多樣性、微電網(wǎng)運行方式的靈活多樣性等，使得微電網(wǎng)的潮流分布與計算有別于傳統(tǒng)配電網(wǎng)，且具有多樣性。同時，微電網(wǎng)中間歇性分布式電源出力的隨機性，線路和分布式電源的隨機故障，及系統(tǒng)負荷波動等不確定性的因素，不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運

3、行。本論文在國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）“微網(wǎng)群高效可靠運行關(guān)鍵技術(shù)及示范”(2012AA050217)和國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項目“不同運行模式下微電網(wǎng)的潮流模型與高效算法研究”(51507149)的資助下，研究微電網(wǎng)的統(tǒng)一常規(guī)潮流算法，以適用于各種運行方式下微電網(wǎng)的常規(guī)潮流計算，并進一步研究微電網(wǎng)的連續(xù)潮流計算、隨機潮流計算及可靠性評估，研究結(jié)果對微電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、優(yōu)化運行和保護控制具有一定的指導(dǎo)意義。本文的主要研究工

4、作如下:
　　1.提出基于LMTR(Levenberg Marquardt method combined with trust regiontechnique，LMTR)潮流算法的微電網(wǎng)統(tǒng)一常規(guī)潮流計算方法。針對不同運行方式下微電網(wǎng)常規(guī)潮流計算的多樣性問題，建立微電網(wǎng)的統(tǒng)一簡化潮流模型，分析其特征及求解要求;提出求解統(tǒng)一潮流模型的LMTR潮流算法，該潮流算法能解決潮流方程的雅可比矩陣奇異及解范圍窄所帶來的困難，且具有全局收斂性，

5、對初始值設(shè)置依賴小。算例分析驗證了所提LMTR潮流算法的正確性和有效性，適用于各種運行方式下微電網(wǎng)的常規(guī)潮流計算。
　　2.提出一種無平衡節(jié)點微電網(wǎng)連續(xù)潮流計算方法。建立無平衡節(jié)點微電網(wǎng)的含負荷參數(shù)連續(xù)潮流模型，提出一種連續(xù)潮流計算方法:初始點采用LMTR潮流算法求解，預(yù)測環(huán)節(jié)采用結(jié)合局部參數(shù)化方法的切線法，校正環(huán)節(jié)提出新型的超球面參數(shù)化方法，及提出采用結(jié)合牛頓拉夫遜法和帶Armijo型線性搜索牛頓法的組合牛頓法進行校正。算例分析

6、表明，所提方法能保證連續(xù)潮流計算成功，且可實現(xiàn)在較高計算精度下一直以較大定步長進行預(yù)測。
　　3.提出基于組合抽樣蒙特卡洛模擬法的微電網(wǎng)隨機潮流計算方法。根據(jù)隨機潮流中輸入隨機變量的不同特點，提出隨機潮流的組合抽樣蒙特卡洛模擬法，對連續(xù)概率分布隨機變量采用拉丁超立方抽樣法，對較小概率事件的離散概率分布隨機變量采用改進重要抽樣法。分析出微電網(wǎng)隨機潮流需考慮的主要隨機性因素，將其作為輸入隨機變量;建立輸入隨機變量的概率模型，并進行組合

7、抽樣建模;再對每次組合抽樣得到的輸入數(shù)據(jù)采用LMTR潮流算法進行常規(guī)潮流計算，進而得到系統(tǒng)潮流的概率分布。算例分析表明，提出的組合抽樣方法可顯著提高蒙特卡洛模擬的收斂速度，減少隨機潮流計算時間。
　　4.提出基于時變通用生成函數(shù)(time-varying universal generating function，TVUGF)的孤島運行微電網(wǎng)短期可靠性評估方法。定義TVUGF，提出TVUGF改進運算—合并同類項法和狀態(tài)重新劃分法，

8、以減少需評估的狀態(tài)數(shù)，提高評估速度。采用連續(xù)時間齊次馬爾可夫鏈的TVUGF模型求取預(yù)測風(fēng)速的狀態(tài)概率，由兩狀態(tài)元件的時變狀態(tài)概率建立微電網(wǎng)系統(tǒng)狀態(tài)的時變概率;再計及計劃解列方案和孤島切負荷策略，對每個系統(tǒng)狀態(tài)進行分類故障影響分析，建立微電網(wǎng)的短期可靠性TVUGF模型。算例分析驗證了所提短期可靠性評估方法的正確性和有效性。
　　5.研究無平衡節(jié)點微電網(wǎng)的靜態(tài)安全風(fēng)險評估。針對無平衡節(jié)點微電網(wǎng)的特性，提出結(jié)合N-1事故與解列方案的靜態(tài)

9、安全分析準(zhǔn)則;并計及故障解列后孤島系統(tǒng)含不確定性因素和無平衡節(jié)點的特性，提出基于LMNIL(LevenbergMarquardt method with new inexact line-search，LMNIL)算法的隨機潮流模擬法，計算解列后孤島系統(tǒng)的隨機潮流，可得到考慮頻率越限風(fēng)險的靜態(tài)安全風(fēng)險指標(biāo)的概率分布。算例分析驗證了所提出的無平衡節(jié)點微電網(wǎng)靜態(tài)安全風(fēng)險評估方法的正確性和有效性，能有效地評估無平衡節(jié)點微電網(wǎng)系統(tǒng)的靜態(tài)安全水平