一种计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法和装置，海上电网由若干风电场经数个并网点接入，该搜索方法包括：构建海上电网的运行方式集合，运行方式集合包括数个并网点的多种运行功率组合；分别以运行方式集合中各运行功率组合进行计及空间相关性的概率潮流计算；记录满足预设的海上电网运行约束的概率潮流计算结果对应的运行功率组合，形成运行散点集；对运行散点集中记录的运行功率组合进行包络拟合，得到各并网点的运行边界，形成海上电网运行域。该运行域搜索方法考虑到海上风电场之间的空间相关性，采用计及空间相关性的概率潮流计算降低受风电场相关性导致节点电压、线路潮流波动对潮流计算结果的影响。线路潮流波动对潮流计算结果的影响。线路潮流波动对潮流计算结果的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法和装置

：
[0001]本专利技术属于海上风电并网
，尤其涉及一种计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法和装置。

技术介绍
：
[0002]当前海上风电不断发展，呈现出规模大、集群化的特点和集群组网
‑
多点并网的结构形式。大规模海上风电的出力随机性与相关性对风电并网系统安全运行产生带来巨大影响。其中海陆电网之间公共连接点(PCC点)的安全运行尤为重要。
[0003]为满足当前风电快速发展的背景，以及海上电网运行安全需要，因此需要引入电力系统域理论和概率潮流计算方法以分析研究其问题，域理论方法可以提供运行点在域中的相对位置，大大减少计算量，使调度人员可以更直观地判断系统的安全状态和不同方向上的安全裕量。概率潮流可分析潮流计算中的随机性问题。
[0004]标题为“Real
‑
Time Dispatchability of Bulk Power Systems With Volatile Renewable Generations”的现有技术虽然考虑风电波动进行概率潮流计算，得到随机性对潮流结果的影响，但均未能表达系统运行特性及安全范围；标题为“基于可消纳域的高渗透风电并网调度容量”的现有技术中仅考虑了风电出力不确定性，提出了一种风电消纳域的求解方法，刻画了优化风电消纳的系统运行范围但该方法仅适用与单风电场单点接入的小规模风电并网，标题为“考虑参数空间潮流可行域的交直流混合微电网下垂系数选取”的现有技术中得到一种交直流混合潮流可行域并采用蒙特卡洛方法进行潮流计算分析了下垂系数对潮流可行域的影响。但是，上述方法应用场景比较局限，随着海上电网发展，多海域大规模风电场并网时，不同海域风电场出力关系复杂，存在相互影响，导致潮流结果中各节点电压、线路潮流波动增大，潮流分布结果方差增大，使电网运行域比实际偏大，导致在所得域边缘的运行工作点不能满足安全运行的系统要求，因此传统方法难以满足运行域准确性要求，且利用传统概率潮流计算方法进行运行域搜索计算效率低，不能满足系统调度时间需求。

技术实现思路
：
[0005]为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法和装置；
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法，海上电网由若干风电场经数个并网点接入，该搜索方法包括：
[0008]构建海上电网的运行方式集合，运行方式集合包括数个并网点的多种运行功率组合；
[0009]分别以运行方式集合中各运行功率组合进行计及空间相关性的概率潮流计算；
[0010]记录满足预设的海上电网运行约束的概率潮流计算结果对应的运行功率组合，形
成运行散点集；
[0011]对运行散点集中记录的运行功率组合进行包络拟合，得到各并网点的运行边界，形成海上电网运行域。
[0012]进一步地，所述计及空间相关性的概率潮流计算包括：
[0013]根据运行方式集合中某一种运行功率组合下的各风电场的历史运行数据，构建风电场出力数据集，基于风电场出力数据集得到海上电网状态矩阵，再根据海上电网状态矩阵，采用牛顿
‑
拉夫逊法进行潮流计算，得到节点与支路灵敏度矩阵；
[0014]基于所构建的风电场出力数据集，计算各风电场之间的空间相关系数，形成各风电场的空间相关性矩阵；
[0015]对空间相关性矩阵进行Cholesky分解，并根据分解结果将海上电网状态矩阵分解为独立变量矩阵；
[0016]分别对节点与支路灵敏度矩阵以及独立变量矩阵进行半不变量计算，获取海上电网的节点与支路状态半不变量矩阵；
[0017]对节点与支路状态半不变量矩阵进行Gram
‑
Charlier级数展开得到计及空间相关性的概率潮流结果。
[0018]进一步地，所述空间相关性矩阵表示为：
[0019][0020]式中，r
w
为各风电场间相关性系数矩阵；r
w12
～r
w1n
分别为风电场1与风电场2之间～风电场1与风电场n之间的相关性系数；r
w21
～r
wn1
分别为风电场2与风电场1之间～风电场n与风电场1之间的相关性系数。
[0021]进一步地，对于风电场a和风电场b之间的相关性系数r
wab
计算公式如下：
[0022][0023]式中，X为风电场a的出力数据；Y为风电场b的出力数据；Cov(*)为协方差计算；Var[*]为标准差计算。
[0024]进一步地，所述Cholesky分解公式如下：
[0025]r
w
＝GG
T
[0026][0027]式中，r
w
为各风电场间相关性系数矩阵；G和G
T
分别为分解后的得到下三角矩阵及
其转置；G
cc
为G矩阵第i行第i列元素，即其主对角线第i个元素；G
dc
为G矩阵非对角线元素；r
wcc
为相关系数矩阵r
w
中主对角线元素；r
wdc
为相关系数矩阵r
w
中非对角线元素；r
wds
为r
w
中第d行第s列的元素；r
wts
为r
w
中第t行第s列的元素。
[0028]进一步地，所述独立变量矩阵的计算公式为：
[0029]W'＝G
‑1W
[0030]式中，W'为独立变量矩阵；G
‑1为G矩阵转置；W为海上电网状态矩阵。
[0031]进一步地，海上电网的节点与支路状态半不变量矩阵为
[0032][0033]式中，ΔX
(k)
为节点状态k阶半不变量矩阵；ΔZ
(k)
为支路状态k阶半不变量矩阵；S
(k)
为节点灵敏度矩阵S各元素的k次幂组成的矩阵；T
(k)
为支路灵敏度矩阵T各元素的k次幂组成的矩阵；ΔW'
(k)
为分解后的独立变量矩阵；k为半不变量阶数；
[0034]将节点状态k阶半不变量矩阵ΔX
(k)
和支路状态k阶半不变量矩阵ΔZ
(k)
基于Gram
‑
Charlier级数展开得到各支路、各节点电压概率分布函数，即得到计及空间相关性的潮流计算结果。
[0035]进一步地，预设的海上电网运行约束包括PCC点容量约束、线路容量约束、节点电压约束，风电场出力约束和潮流方程等式约束。
[0036]进一步地，所述线路容量约束表达为
[0037]P
r
{S
ij
≤S
ij,max
}≥ε
L
[0038]式中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法，海上电网由若干风电场经数个并网点接入，其特征在于：所述搜索方法包括：构建海上电网的运行方式集合，运行方式集合包括数个并网点的多种运行功率组合；分别以运行方式集合中各运行功率组合进行计及空间相关性的概率潮流计算；记录满足预设的海上电网运行约束的概率潮流计算结果对应的运行功率组合，形成运行散点集；对运行散点集中记录的运行功率组合进行包络拟合，得到各并网点的运行边界，形成海上电网运行域。2.根据权利要求1所述的计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法，其特征在于：所述计及空间相关性的概率潮流计算包括：根据运行方式集合中某一种运行功率组合下的各风电场的历史运行数据，构建风电场出力数据集，基于风电场出力数据集得到海上电网状态矩阵，再根据海上电网状态矩阵，采用牛顿
‑
拉夫逊法进行潮流计算，得到节点与支路灵敏度矩阵；基于所构建的风电场出力数据集，计算各风电场之间的空间相关系数，形成各风电场的空间相关性矩阵；对空间相关性矩阵进行Cholesky分解，并根据分解结果将海上电网状态矩阵分解为独立变量矩阵；分别对节点与支路灵敏度矩阵以及独立变量矩阵进行半不变量计算，获取海上电网的节点与支路状态半不变量矩阵；对节点与支路状态半不变量矩阵进行Gram
‑
Charlier级数展开得到计及空间相关性的概率潮流结果。3.根据权利要求2所述的计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法，其特征在于：所述空间相关性矩阵表示为：式中，r
w
为各风电场间相关性系数矩阵；r
w12
～r
w1n
分别为风电场1与风电场2之间～风电场1与风电场n之间的相关性系数；r
w21
～r
wn1
分别为风电场2与风电场1之间～风电场n与风电场1之间的相关性系数。4.根据权利要求2所述的计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法，其特征在于：对于风电场a和风电场b之间的相关性系数r
wab
计算公式如下：式中，X为风电场a的出力数据；Y为风电场b的出力数据；Cov(*)为协方差计算；Var[*]为标准差计算。
5.根据权利要求3所述的计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法，其特征在于：所述Cholesky分解公式如下：r
w
＝GG
T
式中，r
w
为各风电场间相关性系数矩阵；G和G
T
分别为分解后的得到下三角矩阵及其转置；G
cc
为G矩阵第i行第i列元素，即其主对角线第i个元素；G
dc
为G矩阵非对角线元素；r
wcc
为相关系数矩阵r
w
中主对角线元素；r
wdc
为相关系数矩阵r
w
中非对角线元素；r
wds
为r
w
中第d行第s列的元素；r
wts
为r
w
中第t行第s列的元素；所述独立变量矩阵的计算公式为：W'＝G
‑1W式中，W'为独立变量矩阵；G
‑1为G矩阵转置；W为海上电网状态矩阵。6.根据权利要求5所述的计及空间相关性的海上电网运行域搜索方法，其特征在于：海上电网的节点与支路状态半不变量矩阵为式中，ΔX
(k)
为节点状态k阶半不变量矩阵；ΔZ
(k)
为支路状态k阶半不变量矩阵；S
(k)
为节点灵敏度矩阵S各元素的k次幂组成的矩阵；T
(k)
为支路灵敏度矩阵T各元素的k次幂组成的矩阵；ΔW'
(k)
为分解后的独立变量矩阵；k为半不变量阶数；将节点状态k阶半不变量矩阵ΔX
(k)
和支路状态k阶半不变量矩阵ΔZ
(k)

【专利技术属性】
技术研发人员：彭竹弈，蔡晖，许偲轩，韩杏宁，孙文涛，王荃荃，张文嘉，赵菲菲，祁万春，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：