电力系统潮流计算领域的新突破－含分布式电源的地区电网动态概率潮流计算

浙江大学、河海大学组成的联合课题组针对风力发电、太阳能光伏发电等新能源发电技术的应用对电力系统潮流分布的影响，现有潮流计算方法难以准确描述现代电力系统潮流分布的变化规律等问题，深入研究电力系统潮流计算方法，结合风能、太阳能、地区电网电力用户特点和概率分析方法，提出了动态随机变量，建立风力发电功率、太阳能光伏发电功率、负荷功率的动态概率模型和基于半不变量和Gram-Charlier级数的地区电网动态概率潮流计算方法。实际应用效果表明该方法能够同时计及风能、太阳能、电力用户的规律性变化和随机变化对地区电网潮流分布的影响，并提高概率潮流的计算效率，该研究对新能源的推广应用及智能电网的分析与控制具有十分重要的理论意义和工程应用价值。

该研究内容来源于国家自然科学基金资助项目“基于多代理和多模型技术的智能城市电网自愈控制理论研究”（课题编号：1077043）和新世纪优秀人才支持计划资助项目“含风电场的分布式电力系统动态经济调度的智能建模与优化算法研究”（课题编号：NCET-07-0745），在《中国电机工程学报》（Proceedings of the CSEE）2011年1月第31卷1期的论文《含分布式电源的地区电网动态概率潮流计算》中得到了全面阐述。

发展绿色能源、建设智能电网是经济、社会和电网发展的必然选择，对于充分发挥电网在资源优化配置、服务国民经济发展中的作用，对于经济社会全面、协调和可持续发展具有十分重要的意义。近年来，世界各国都在加快建设风力发电、太阳能光伏发电等清洁、可再生能源发电，这些绿色能源的发电比例大大提高，而风能、太阳能等能源具有随机性和间歇性，大量的风力发电、太阳能光伏发电的应用对电力系统安全稳定运行提出了新的挑战。另一方面，各国都相继展开了智能电网方面的研究，期望现代电力系统变得更加智能。上述两方面的研究都要求对电力系统潮流分布的规律性和随机性进行研究，以此为基础进行控制对电力系统的安全稳定运行具有重要的现实意义。

该文主要针对上述问题，考虑地区电网中越来越多的分布式电源（Distributed Generation）如风力发电、太阳能光伏发电等分散接入在不同位置、以及地区电网的负荷性质与负荷运行特性，通过在风速变化规律、太阳能日照强度变化规律、电力负荷变化规律等确定性规律变化曲线基础上叠加相应的随机波动曲线来建立动态随机变量的概率模型，以此模型来描述地区电网潮流分布中既有规律可循又带有随机性的物理现象。如图1所示的一天中电力负荷的变化曲线，可由图2所示的两条曲线叠加构成，其中一条曲线具有明显的规律，传统的确定性潮流计算中只考虑了这部分内容，另一条曲线无规律可循，具有随机变化特性，长期以来，在概率潮流计算中，都是将各个时刻的随机特性用相同的概率模型来表示，也就是说将图2中无规律可循的曲线向上平移来建立概率模型，淹没了电力负荷变化的峰谷现象。然后将动态随机变量解耦为确定性基础函数和随机变量两部分，采用传统确定性潮流计算方法由前一部分内容求出地区电网潮流分布的基础函数，利用随机变量的统计数字特征半不变量的特点以及厄密(Hermite)多项式与无穷级数的关系由后一部分内容求出地区电网潮流分布的随机变化部分，最后将两部分内容叠加得到最终的地区电网潮流分布规律。