微電網(wǎng)潮流計(jì)算及可靠性評(píng)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(lái)越得到國(guó)內(nèi)外的認(rèn)可與發(fā)展。微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負(fù)荷、監(jiān)控和保護(hù)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(hù)和管理的自治系統(tǒng)。將分布式電源與負(fù)荷等一起組成微電網(wǎng)的形式運(yùn)行，可實(shí)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(shí)的運(yùn)行問(wèn)題。微電網(wǎng)也是未來(lái)智能配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自愈、用戶側(cè)互動(dòng)和需求響應(yīng)的重要途徑。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，將會(huì)有越來(lái)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(lái)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域之一。
　　微電網(wǎng)中的電源與負(fù)載相距較近，不需要遠(yuǎn)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(yùn)行方式的靈活多樣性等，使得微電網(wǎng)的潮流分布與計(jì)算有別于傳統(tǒng)配電網(wǎng)，且具有多樣性。同時(shí)，微電網(wǎng)中間歇性分布式電源出力的隨機(jī)性，線路和分布式電源的隨機(jī)故障，及系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)等不確定性的因素，不利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定可靠運(yùn)

3、行。本論文在國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）“微網(wǎng)群高效可靠運(yùn)行關(guān)鍵技術(shù)及示范”(2012AA050217)和國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目“不同運(yùn)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(yùn)行方式下微電網(wǎng)的常規(guī)潮流計(jì)算，并進(jìn)一步研究微電網(wǎng)的連續(xù)潮流計(jì)算、隨機(jī)潮流計(jì)算及可靠性評(píng)估，研究結(jié)果對(duì)微電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、優(yōu)化運(yùn)行和保護(hù)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(jì)算方法。針對(duì)不同運(yùn)行方式下微電網(wǎng)常規(guī)潮流計(jì)算的多樣性問(wèn)題，建立微電網(wǎng)的統(tǒng)一簡(jiǎn)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(lái)的困難，且具有全局收斂性，

5、對(duì)初始值設(shè)置依賴(lài)小。算例分析驗(yàn)證了所提LMTR潮流算法的正確性和有效性，適用于各種運(yùn)行方式下微電網(wǎng)的常規(guī)潮流計(jì)算。
　　2.提出一種無(wú)平衡節(jié)點(diǎn)微電網(wǎng)連續(xù)潮流計(jì)算方法。建立無(wú)平衡節(jié)點(diǎn)微電網(wǎng)的含負(fù)荷參數(shù)連續(xù)潮流模型，提出一種連續(xù)潮流計(jì)算方法:初始點(diǎn)采用LMTR潮流算法求解，預(yù)測(cè)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(jìn)行校正。算例分析

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

7、抽樣建模;再對(duì)每次組合抽樣得到的輸入數(shù)據(jù)采用LMTR潮流算法進(jìn)行常規(guī)潮流計(jì)算，進(jìn)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(jī)潮流計(jì)算時(shí)間。
　　4.提出基于時(shí)變通用生成函數(shù)(time-varying universal generating function，TVUGF)的孤島運(yùn)行微電網(wǎng)短期可靠性評(píng)估方法。定義TVUGF，提出TVUGF改進(jìn)運(yùn)算—合并同類(lèi)項(xiàng)法和狀態(tài)重新劃分法，

8、以減少需評(píng)估的狀態(tài)數(shù)，提高評(píng)估速度。采用連續(xù)時(shí)間齊次馬爾可夫鏈的TVUGF模型求取預(yù)測(cè)風(fēng)速的狀態(tài)概率，由兩狀態(tài)元件的時(shí)變狀態(tài)概率建立微電網(wǎng)系統(tǒng)狀態(tài)的時(shí)變概率;再計(jì)及計(jì)劃解列方案和孤島切負(fù)荷策略，對(duì)每個(gè)系統(tǒng)狀態(tài)進(jìn)行分類(lèi)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(yàn)證了所提短期可靠性評(píng)估方法的正確性和有效性。
　　5.研究無(wú)平衡節(jié)點(diǎn)微電網(wǎng)的靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。針對(duì)無(wú)平衡節(jié)點(diǎn)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(jì)及故障解列后孤島系統(tǒng)含不確定性因素和無(wú)平衡節(jié)點(diǎn)的特性，提出基于LMNIL(LevenbergMarquardt method with new inexact line-search，LMNIL)算法的隨機(jī)潮流模擬法，計(jì)算解列后孤島系統(tǒng)的隨機(jī)潮流，可得到考慮頻率越限風(fēng)險(xiǎn)的靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的概率分布。算例分析驗(yàn)證了所提出的無(wú)平衡節(jié)點(diǎn)微電網(wǎng)靜態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法的正確性和有效性，能有效地評(píng)估無(wú)平衡節(jié)點(diǎn)微電網(wǎng)系統(tǒng)的靜態(tài)安全水平