基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限分析方法技术

本发明专利技术公开了一种基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限分析方法。该方法为：首先构建风电穿透功率极限计算模型，设置系统信息及初始参数，随机生成控制变量初始值和粒子初始速度；进行拉丁超立方采样，生成初始样本数据，并对样本进行排序；然后计算粒子在各个风速样本下的系统潮流，判断是否满足机会约束；将机会约束加入适应度函数，计算各粒子适应度值，获取个体最优值和全局最优值，并更新各粒子速度和位置；接着判断是否满足最大迭代次数，若不满足则返回重新计算粒子在各个风速样本下的系统潮流，若满足则输出最优决策变量以及风电穿透功率极限值。本发明专利技术能够有效地计算出在风速随机性及相关性情况下各接入点的风电穿透功率极限值。

Wind power penetration power limit analysis method based on the randomness and correlation of wind power

【技术实现步骤摘要】
基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限分析方法
本专利技术属于电力系统运行与控制领域，特别是一种基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限分析方法。
技术介绍
风能作为一种可再生、无污染的绿色能源，其大规模开发利用在缓解能源危机、保护环境、促进可持续发展等方面的作用日益突出，受到了世界各国的高度重视，风力发电已经成为目前最成熟、最具大规模开发和商业化潜力的新能源发电技术。随着国家在政策上对可再生能源发电的大力支持，我国的风电建设也进入了一个快速发展的时期。然而，由于风能固有的随机性、间歇性、波动性以及相关性，大规模风电接入后必将对电力系统的安全稳定运行造成严重的影响。因此，评估一个系统可以接纳的最大风电容量，即风电接入能力，是风电场规划阶段迫切需要解决的关键问题，也是对大规模风电接入后的系统进行分析时所要解决的首要问题。由于风电接入对系统的影响涉及因素较多，范围较广，分析计算十分复杂，因此至今尚没有统一的求解风电穿透功率极限的方法。现有的方法一般仅能针对某一种特定的制约因素进行风电穿透功率极限的求解，无法综合考虑多个影响风电接入本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、构建基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限计算模型，并设置系统信息以及粒子群算法初始参数；/n步骤2、随机生成控制变量初始值和粒子初始速度；/n步骤3、根据概率分布进行拉丁超立方采样，生成初始样本数据，并根据多个随机变量的相关性对样本进行排序；/n步骤4、计算粒子在各个风速样本下的系统潮流，判断是否满足机会约束；/n步骤5、将机会约束加入适应度函数，计算各粒子适应度值，获取个体最优值和全局最优值，并更新各粒子速度和位置；/n步骤6、判断是否满足最大迭代次数，若不满足，则返回步骤4；若满足，则进行步...

【技术特征摘要】
1.一种基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、构建基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限计算模型，并设置系统信息以及粒子群算法初始参数；
步骤2、随机生成控制变量初始值和粒子初始速度；
步骤3、根据概率分布进行拉丁超立方采样，生成初始样本数据，并根据多个随机变量的相关性对样本进行排序；
步骤4、计算粒子在各个风速样本下的系统潮流，判断是否满足机会约束；
步骤5、将机会约束加入适应度函数，计算各粒子适应度值，获取个体最优值和全局最优值，并更新各粒子速度和位置；
步骤6、判断是否满足最大迭代次数，若不满足，则返回步骤4；若满足，则进行步骤7；
步骤7、输出最优决策变量以及风电穿透功率极限值。


2.根据权利要求1所述的基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限分析方法，其特征在于，步骤1所述的构建基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限计算模型，具体如下：
模型以系统可接纳的各风电场装机容量之和最大化作为目标，目标函数为：



式中，m为风电场个数，ni为第i个风电场中风机的个数，PNWi为第i个风电场中风机的额定功率；
等式约束为系统的潮流方程：



式中，PGi、QGi分别为节点i处的常规发电机组的有功和无功功率，PWi、QWi分别为节点i处的风电场的有功和无功功率，PLi、QLi分别为节点i处的有功和无功负荷，Ui、Uj、θij分别为节点i和节点j的电压幅值和相角差，Gij、Bij分别为系统导纳矩阵中的实部和虚部，CPQ、CPV分别为PQ、PV节点的集合；
不等式约束包括决策变量和状态变量的约束，其中决策变量为风机个数和常规机组功率，约束为：



式中，为第i个风电场中风机的最大配备个数，分别为第i台常规发电机组的最小和最大有功功率，CG为常规发电机组的集合；
状态变量包括节点电压幅值、常规发电机组无功功率、线路潮流、系统的上下旋转备用以及常规机组的爬坡能力约束，约束为：



式中，分别为节点i的最小和最大电压幅值；分别为第i台常规发电机组的最小和最大无功功率；PLi为第i条线路上的潮流，为第i条线路上的潮流最大限值，CL为线路的集合；分别为系统的上、下旋转备用，取值为系统总负荷的5％；rGi为常规机组i考虑其功率上下限约束后的最大爬坡能力，为风电场j的功率样本序列；α1～α5分别为不等式约束相应的置信水平。


3.根据权利要求1所述的基于风电随机性和相关性的风电穿透功率极限分析方法，其特征在于，步骤3所述的根据概率分布进行拉丁超立方采样，生成初始样本数据，并根据多个随机变量的相关性对样本进行排序，具体如下：
风速近似服从双参数的威布尔分布，概率密度函数为：



式中，v为风电场的风速；k为威布尔分布的形状系数，取值范围为1.8～2.3；c为威布尔分布的尺度系数，表示某一时间段内该地区的平均风速；
设定系统中具有m个风电场，则其相关系数矩阵如下：



式中，i＝1,2,…,m，j＝1,2,…,m为风电场编号，vi、vj为表征风速的随机变量，σi、σj为风速的标准差；
设定采样规模为N，m个风电场的风速v＝[v1,v2,…,vm]T的累积分布函数为：
yi＝Fi(vi),i＝1,2,...,n(7)
拉丁超立方采样过程如下：首先将输入随机变量vi累积分布函数Fi(vi)的取值区间[0,1]均匀划分成N等分，即然后从每个子区间...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂杉杉，卜京，孙莹，郑铭洲，周前，张宁宇，汪成根，刘建坤，
申请(专利权)人：南京理工大学，国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32