本文選題：風(fēng)電并網(wǎng)　切入點(diǎn)：空間相關(guān)性　出處：《山東大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：電力系統(tǒng)數(shù)字仿真是電力系統(tǒng)設(shè)計、規(guī)劃、運(yùn)行的主要工具,仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性對電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的影響。作為數(shù)字仿真的基礎(chǔ),負(fù)荷模型的精確與否直接影響仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。然而,由于負(fù)荷自身的復(fù)雜性、分散性和隨機(jī)性,負(fù)荷建模研究一直以來都是電力學(xué)界的難題。隨著資源日益匱乏、環(huán)境問題日益突出,清潔能源發(fā)電被認(rèn)為是解決能源和環(huán)境問題的有效手段,在這種背景下,風(fēng)電裝機(jī)容量發(fā)展迅速。在配電網(wǎng)中,由傳統(tǒng)負(fù)荷和中小容量發(fā)電機(jī)組成的負(fù)荷形式稱為廣義負(fù)荷。風(fēng)電接入配電網(wǎng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)改變了負(fù)荷單純消耗功率的情形,使得負(fù)荷節(jié)點(diǎn)向電網(wǎng)倒送功率成為可能。連接到多個配電網(wǎng)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)且地理位置鄰近的風(fēng)電場處于同一風(fēng)帶,其風(fēng)速具有較強(qiáng)的相關(guān)性,進(jìn)而導(dǎo)致風(fēng)電場出力具有相關(guān)性,因此對于地理位置鄰近并有聯(lián)絡(luò)線相接的多個廣義負(fù)荷節(jié)點(diǎn)來說,其節(jié)點(diǎn)建模需要考慮風(fēng)電場出力相關(guān)性和電氣連接相關(guān)性的影響。風(fēng)電出力具有隨機(jī)波動性、間歇性,而負(fù)荷本身具有時變性,這兩者的相互作用加劇廣義負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的時變性,對此,節(jié)點(diǎn)建模需要計及時變性的影響。風(fēng)電在地域上廣泛接入電網(wǎng),對電網(wǎng)安全運(yùn)行產(chǎn)生影響,需要用具體的風(fēng)險評估指標(biāo)量化分析,若其中未考慮廣義負(fù)荷相關(guān)性及時變性的影響,則在風(fēng)險分析時計及的信息不全面而導(dǎo)致得到的分析結(jié)果或偏“樂觀”或偏“主觀”,不確切的評估結(jié)果容易對認(rèn)知電力系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險產(chǎn)生偏差,這些因素勢必給廣義負(fù)荷節(jié)點(diǎn)建模分析帶來了新的挑戰(zhàn)。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)帶來廣義負(fù)荷節(jié)點(diǎn)功率以及流向不確定性問題,使節(jié)點(diǎn)的源、荷特性不再清晰,對廣義負(fù)荷建模提出新的要求。如何全面考慮隨機(jī)變量所具有的波動性以及在地域的相關(guān)性特點(diǎn),準(zhǔn)確進(jìn)行建模,成為亟待解決的問題。針對廣義負(fù)荷的不確定性以及相關(guān)性,以及由此帶來的安全風(fēng)險評估問題,本文從長時間尺度下的靜態(tài)廣義負(fù)荷建模入手,對此進(jìn)行研究如下：(1)本文提出了基于徑向基(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)間模型的廣義負(fù)荷穩(wěn)態(tài)模型結(jié)構(gòu)。由于以往考慮長時間尺度的廣義負(fù)荷模型采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為區(qū)間模型,存在局部最小值、結(jié)構(gòu)參數(shù)多以及模型結(jié)構(gòu)不易確定的固有缺點(diǎn),為提高區(qū)間模型的普遍適用性以及魯棒性,本文提出了徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)間模型。基于徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)僅有輸出層權(quán)值連接結(jié)構(gòu)簡單以及良好的全局逼近能力的優(yōu)勢,利用徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)并提取各分段區(qū)間節(jié)點(diǎn)特征,構(gòu)建節(jié)點(diǎn)特性統(tǒng)一模型。仿真結(jié)果表明,本文所提出的模型結(jié)構(gòu)可以精確建模,模型參數(shù)少、擬合效果好、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)間模型具有普遍適用性。本文提出的廣義負(fù)荷統(tǒng)一穩(wěn)態(tài)模型結(jié)構(gòu),可對不確定性問題按概率分場景分析,推進(jìn)了廣義負(fù)荷建模的模型結(jié)構(gòu)發(fā)展。(2)本文提出了一種帶有概率標(biāo)識的計及節(jié)點(diǎn)空間地域相關(guān)性的廣義負(fù)荷聯(lián)合概率建模方法。該方法考慮了相關(guān)性因素,解決了在描述節(jié)點(diǎn)特性時因未考慮相鄰節(jié)點(diǎn)的波動對本節(jié)點(diǎn)功率流動產(chǎn)生的影響而導(dǎo)致模型不準(zhǔn)確的問題。該聯(lián)合概率模型構(gòu)建方法為：首先,將廣義負(fù)荷節(jié)點(diǎn)母線據(jù)其各自的功率流向,分為電源特性與負(fù)荷特性;其次,對各節(jié)點(diǎn)特性以有功功率為參考量進(jìn)行區(qū)間分段,統(tǒng)計各分段區(qū)間的概率信息；針對多個廣義負(fù)荷節(jié)點(diǎn)地域的相關(guān)性,利用空間相關(guān)性方法計算相鄰節(jié)點(diǎn)功率區(qū)間的相關(guān)特征參數(shù)并和相鄰節(jié)點(diǎn)的電壓一起納入本節(jié)點(diǎn)的區(qū)間特性建模,采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練并提取區(qū)間的節(jié)點(diǎn)特征表達(dá)。仿真結(jié)果表明,考慮相關(guān)性的廣義負(fù)荷聯(lián)合概率建模充分計及了相鄰廣義節(jié)點(diǎn)不確定性的影響,與不考慮相關(guān)性建模對比,擬合效果更好,所包含的建模信息更為全面。(3)本文提出了一種廣義負(fù)荷穩(wěn)態(tài)特性的分類特征構(gòu)造方法,該方法能夠有效甄別廣義負(fù)荷節(jié)點(diǎn)日時段樣本的電源特性與負(fù)荷特性,對廣義負(fù)荷穩(wěn)態(tài)時變性分類具有普遍適用性。本章提出的構(gòu)造分類特征的方法為：首先,對廣義負(fù)荷節(jié)點(diǎn)根母線功率數(shù)據(jù)進(jìn)行特征分析,利用動力學(xué)的波動強(qiáng)度理論選取功率波動序列的最小時間長度。然后,以時段內(nèi)各最小時間長度的樣本波動強(qiáng)度序列以及時段內(nèi)樣本數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計特征為指標(biāo)構(gòu)造日時段特征向量。該特征向量不僅能表征廣義負(fù)荷幅值大小的變化,還可以體現(xiàn)流向的變化。依據(jù)特征向量,所采用的仿射傳播聚類算法能夠自適應(yīng)調(diào)整建模數(shù)據(jù)的聚類數(shù)目和聚類中心。仿真表明,本文基于波動強(qiáng)度概念構(gòu)造的分類特征對節(jié)點(diǎn)日時段樣本電源特性與負(fù)荷特性區(qū)分明晰,對廣義負(fù)荷分類具有普遍適用性,聚類效果優(yōu)勢明顯。通過引入概率信息的廣義負(fù)荷建模方法對各聚類類別樣本建模并檢驗(yàn)聚類方法的有效性。(4)本文提出了一種將廣義負(fù)荷模型應(yīng)用于系統(tǒng)靜態(tài)風(fēng)險評估的方法。首先,將考慮相關(guān)性的廣義負(fù)荷聯(lián)合概率模型運(yùn)用于實(shí)際仿真算例進(jìn)行潮流計算；然后,依據(jù)風(fēng)險分析的概念提出具體量化指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險評估。仿真結(jié)果表明,基于廣義負(fù)荷概率模型的風(fēng)險分析可遍歷整個細(xì)化系統(tǒng)空間,給出了區(qū)間場景集的風(fēng)險度,指出了高風(fēng)險場景集。通過與不考慮相關(guān)性的風(fēng)險分析結(jié)果對比,結(jié)果表明在電源特性區(qū)間時,考慮相關(guān)性的節(jié)點(diǎn)電壓風(fēng)險結(jié)果比獨(dú)立節(jié)點(diǎn)建模風(fēng)險分析結(jié)果�。辉谪�(fù)荷特性區(qū)間,考慮相關(guān)性的節(jié)點(diǎn)電壓風(fēng)險結(jié)果比獨(dú)立節(jié)點(diǎn)建模風(fēng)險分析結(jié)果大；在電源特性和負(fù)荷特性交界處區(qū)間,則兩者相當(dāng)。因此,計及相關(guān)性鄰近節(jié)點(diǎn)的影響有助于全面把握系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險狀態(tài),否則易引起認(rèn)知偏差,從而可能帶來經(jīng)濟(jì)、安全隱患。針對廣義負(fù)荷時變性的聚類與綜合問題,將聚類后綜合得到精確廣義負(fù)荷模型應(yīng)用于風(fēng)電接入后的仿算例分析,計算具體量化指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險評估。仿真結(jié)果指出了高風(fēng)險節(jié)點(diǎn)功率區(qū)間和高風(fēng)險聚類類別。
[Abstract]:Digital simulation of power system is a power system design, planning, operation of the main tool, the accuracy of simulation results of power system safe, reliable, has an important influence on economic operation. As the basis of digital simulation, the load model is accurate or not directly affect the accuracy of the simulation results. However, due to the complexity of the load itself, dispersion and random, the research of load modeling is always a problem in power field. With the increasing shortage of resources, environmental issues have become increasingly prominent, clean energy is considered as the effective means to solve the energy and environmental issues, in this context, the installed capacity of wind power is developing rapidly. In the distribution network, composed of traditional the load capacity of the generator and the small load form called generalized load. Wind load distribution network node load change simple power consumption, making the load node to the grid 閫佸姛鐜囨垚涓哄彲鑳，

本文編號：1631672