一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法，包括步骤：1)获取主动配电网的运行数据；2)计算主动配电网中节点负荷和节点新能源发电的半不变量数据；3)计算主动配电网中节点注入功率的半不变量数据；4)计算主动配电网节点注入功率与边界节点等值注入功率间的近似线性关系；5)基于主动配电网中节点注入功率的半不变量数据以及近似线性关系计算得到边界节点等值注入功率的半不变量数据；6)根据边界节点等值注入功率的半不变量数据得到主动配电网的概率等值模型。本发明专利技术以半不变量为纽带，基于电力系统节点电压方程，建立主动配电网的概率等值模型，以提高输电网的分析效率和适应输配电独立运行的场景。

A Probability Equivalent Modeling Method for Active Distribution Networks Considering the Randomicity of New Energy

The invention discloses an active distribution network probabilistic equivalent modeling method considering the randomness of new energy, including steps: 1) acquiring operation data of active distribution network; 2) calculating semi-invariant data of node load and node new energy generation in active distribution network; 3) calculating semi-invariant data of node injection power in active distribution network; 4) calculating node injection power and node injection power in active distribution network; The approximate linear relationship between equivalent injection power of boundary nodes; 5) The semi-invariant data of equivalent injection power of boundary nodes are calculated based on the semi-invariant data of node injection power and the approximate linear relationship; 6) The probabilistic equivalent model of active distribution network is obtained from the semi-invariant data of equivalent injection power of boundary nodes. Based on the nodal voltage equation of the power system, the probabilistic equivalent model of the active distribution network is established to improve the analysis efficiency of the transmission network and adapt to the scenario of independent operation of transmission and distribution.

【技术实现步骤摘要】
一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法
本专利技术涉及电力系统建模的
，尤其是指一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法。
技术介绍
由于太阳能、风能等新能源具有环境友好的特性，作为新能源利用的主要方式，大规模新能源发电正在被接入到电力系统中。传统的配电网也在逐渐地转变为会在新能源发电较为充足的情况下向输电网传送电能的主动配电网。因此，输电网-配电网的耦合系统分析必须考虑到新能源带来的影响。建立配电网的等值模型可以提高输电网的分析效率，也适用于输电网-配电网由独立运营商运营的场景。因此，如何在构建主动配电网的等值模型时考虑新能源带来的影响成为必须解决的一个课题。主动配电网的重要特征是有大规模的分布式新能源电源嵌入，因此对分布式新能源电源进行建模是建立主动配电网等值模型的重要步骤。不确定性是新能源电源的固有特性。在经济调度问题中，忽略不确定性会导致不可靠的调度结果，调度员也会因此部署多余的旋转备用容量，从而牺牲调度方案的经济性。考虑不确定还可以为电网的长期规划以及阻塞管理提供很好的方案。传统的等值建模忽略了新能源电源的随机性，因此不适用于对主动配电网进行建模。除了不确定性以外，可再生能源的相关性也是其重要特性。由于配电网的地理范围较输电网的要小，因此在同一配电网中，气象条件是相似的，从而不同的风电场的风速之间、不同光伏电站的太阳辐射之间存在一定的相关性。忽略相关性会给电力系统的分析带来偏差，导致高昂的运行成本以及更高的失稳风险。主动配电网进行等值建模时必须考虑风速之间、太阳辐射之间的相关性，进而考虑新能源电源发电间的相关性。本专利技术提供一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法，基于主动配电网的运行数据，用半不变量描述新能源的随机性，利用潮流方程中推导出的主动配电网节点注入功率与边界节点等值注入功率间的近似线性关系，得到边界节点等值注入功率的半不变量数据，最终建立主动配电网的概率等值模型。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法，突破传统等值建模方法没有考虑新能源的随机性以及相关性的问题，以半不变量为纽带，基于电力系统节点电压方程，建立主动配电网的概率等值模型，以提高输电网的分析效率和适应输配电独立运行的场景。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法，包括以下步骤：1)获取主动配电网的运行数据；2)计算主动配电网中节点负荷和节点新能源发电的半不变量数据；3)计算主动配电网中节点注入功率的半不变量数据；4)计算主动配电网节点注入功率与边界节点等值注入功率间的近似线性关系；5)基于主动配电网中节点注入功率的半不变量数据以及近似线性关系计算得到边界节点等值注入功率的半不变量数据；6)根据边界节点等值注入功率的半不变量数据得到主动配电网的概率等值模型。在步骤1)中，所述主动配电网的运行数据包括线路阻抗、线路对地电容电纳、母线对地电容电纳、配电网拓扑关系和变压器阻抗。在步骤2)中，获取主动配电网中节点负荷的半不变量数据，包括以下步骤：2.1.1)建立节点负荷的正态分布模型；2.1.2)根据节点负荷的正态分布模型计算半不变量：式中，为节点有功负荷的v阶半不变量向量，μPl为节点有功负荷正态分布的期望值向量，为节点有功负荷正态分布的方差向量，为节点无功负荷的v阶半不变量向量，μQl为节点无功负荷正态分布的期望值向量，为节点无功负荷正态分布的方差向量，0为以0为元素的向量；获取主动配电网中节点新能源发电的半不变量数据，包括以下步骤：2.2.1)根据新能源发电的特点，分别建立光照辐射的贝塔分布模型以及风速的威布尔分布模型；2.2.2)根据风速相关性以及光照辐射相关性分别得到对应于风速的高斯Copula函数的累积分布函数以及对应于光照辐射的高斯Copula函数的累积分布函数；2.2.3)对步骤2.2.2)中得到的累积分布函数进行采样，获得具有相关性的样本；2.2.4)基于步骤2.2.3)中具有相关性的样本，光照辐射的贝塔分布模型以及风速的威布尔分布模型，采用累积分布函数的逆变换，分别得到光照辐射和风速的相关性样本；2.2.5)根据光照辐射与光伏电站出力之前的函数转换关系，得到光伏电站的出力样本，根据风速与风电场出力之前的函数转换关系，得到风电场的出力样本；2.2.6)计算光伏电站的出力的各阶原点矩和风电场的出力的各阶原点矩：式中，xji为节点i光伏出力或者风电出力样本，N为样本数，j为样本的索引，为节点i光伏出力或者风电出力的v阶原点矩；2.2.7)根据原点矩与半不变量之间的转换关系得到主动配电网中节点新能源发电的半不变量数据：γ(1)＝a1式中，γ(v)为v阶半不变量，av为v阶原点矩，为v个不同元素中取出j个元素的组合数。在步骤3)中，根据半不变量的可加性，将节点新能源发电的半不变量与节点负荷的半不变量相加得到主动配电网中节点注入功率的半不变量数据。在步骤4)中，基于电力系统的节点电压方程，获取主动配电网节点注入功率与边界节点等值注入功率间的近似线性关系：ΔPB＝EPPE+EQQEΔQB＝-EQPE+EPQE式中，ΔPB为边界节点等值注入有功功率向量，ΔQB为边界节点等值注入无功功率向量，PE为主动配电网节点注入有功功率向量，QE为主动配电网节点注入无功功率向量，EP和EP是常系数矩阵，它们能够由下式计算得到：EP＝CB1diag[|VE|]-2VE,Re+CB2diag[|VE|]-2VE,ImEQ＝CB1diag[|VE|]-2VE,Im-CB2diag[|VE|]-2VE,ReCB1＝diag[VB,Re](YBEYEE-1)Re-diag[VB,Im](YBEYEE-1)ImCB2＝diag[VB,Im](YBEYEE-1)Re+diag[VB,Re](YBEYEE-1)Im式中，(*)Re和(*)Im分别是复数的实部和虚部，|*|为复数的幅值，YBE为电网节点导纳矩阵中行为边界节点和列为主动配电网节点的部分矩阵，YEE为电网节点导纳矩阵中行为主动配电网节点和列为主动配电网节点的部分矩阵，VB为边界节点电压向量，VE为主动配电网节点电压向量。在步骤5)中，基于主动配电网中节点注入功率的半不变量数据以及近似线性关系计算得到边界节点等值注入功率的半不变量数据，其计算公式为：式中，[*]°v为矩阵的v阶哈达马积，EP和EQ是常系数矩阵，和分别是边界节点等值注入有功功率和无功功率的半不变量向量，和是主动配电网节点注入有功功率和无功功率的半不变量向量。在步骤6)中，根据边界节点等值注入功率的半不变量数据得到主动配电网的概率等值模型：其中，一阶半不变量为随机变量的期望，二阶半不变量为随机变量的方差，三阶及三阶以上的半不变量也包含了随机变量的概率信息，因此能够基于边界节点等值注入功率的半不变量数据，以内网边界注入的形式构建主动配电网概率等值模型，保持潮流一致性以及概率特性一致性。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果：1、本专利技术首次实现了考虑新能源随机性的主动配电网建模，突破传统电网等值建模忽略随机性的缺点。2、本专利技术首次实现了考虑新能源的相关性的主动配电网建模，突本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取主动配电网的运行数据；2)计算主动配电网中节点负荷和节点新能源发电的半不变量数据；3)计算主动配电网中节点注入功率的半不变量数据；4)计算主动配电网节点注入功率与边界节点等值注入功率间的近似线性关系；5)基于主动配电网中节点注入功率的半不变量数据以及近似线性关系计算得到边界节点等值注入功率的半不变量数据；6)根据边界节点等值注入功率的半不变量数据得到主动配电网的概率等值模型。

【技术特征摘要】
1.一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取主动配电网的运行数据；2)计算主动配电网中节点负荷和节点新能源发电的半不变量数据；3)计算主动配电网中节点注入功率的半不变量数据；4)计算主动配电网节点注入功率与边界节点等值注入功率间的近似线性关系；5)基于主动配电网中节点注入功率的半不变量数据以及近似线性关系计算得到边界节点等值注入功率的半不变量数据；6)根据边界节点等值注入功率的半不变量数据得到主动配电网的概率等值模型。2.根据权利要求1所述的一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法，其特征在于：在步骤1)中，所述主动配电网的运行数据包括线路阻抗、线路对地电容电纳、母线对地电容电纳、配电网拓扑关系和变压器阻抗。3.根据权利要求1所述的一种考虑新能源随机性的主动配电网概率等值建模方法，其特征在于：在步骤2)中，获取主动配电网中节点负荷的半不变量数据，包括以下步骤：2.1.1)建立节点负荷的正态分布模型；2.1.2)根据节点负荷的正态分布模型计算半不变量：式中，为节点有功负荷的v阶半不变量向量，μPl为节点有功负荷正态分布的期望值向量，为节点有功负荷正态分布的方差向量，为节点无功负荷的v阶半不变量向量，μQl为节点无功负荷正态分布的期望值向量，为节点无功负荷正态分布的方差向量，0为以0为元素的向量；获取主动配电网中节点新能源发电的半不变量数据，包括以下步骤：2.2.1)根据新能源发电的特点，分别建立光照辐射的贝塔分布模型以及风速的威布尔分布模型；2.2.2)根据风速相关性以及光照辐射相关性分别得到对应于风速的高斯Copula函数的累积分布函数以及对应于光照辐射的高斯Copula函数的累积分布函数；2.2.3)对步骤2.2.2)中得到的累积分布函数进行采样，获得具有相关性的样本；2.2.4)基于步骤2.2.3)中具有相关性的样本，光照辐射的贝塔分布模型以及风速的威布尔分布模型，采用累积分布函数的逆变换，分别得到光照辐射和风速的相关性样本；2.2.5)根据光照辐射与光伏电站出力之前的函数转换关系，得到光伏电站的出力样本，根据风速与风电场出力之前的函数转换关系，得到风电场的出力样本；2.2.6)计算光伏电站的出力的各阶原点矩和风电场的出力的各阶原点矩：式中，xji为节点i光伏出力或者风电出力样本，N为样本数，j为样本的索引，为节点i光伏出力或者风电出力的v阶原点矩；2.2.7)根据原点矩与半不变量之间的转换关系得到主动配电网中节点新能源发电的半不变量数据：γ(1)＝a1式中，γ(v)为v阶半不变量，av...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志刚，黄彬，吴青华，郑杰辉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44