1、研究背景：分布式電源出力的不確定性給電力系統(tǒng)常規(guī)潮流分析帶來巨大挑戰(zhàn)

　　智能電網(wǎng)的發(fā)展要求建立更加靈活、高效以及環(huán)境友好的電力系統(tǒng)。作為智能電網(wǎng)的重要組成部分,光伏、風(fēng)力等分布式發(fā)電技術(shù)近幾年已被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。由于風(fēng)力、光伏發(fā)電系統(tǒng)出力受天氣變化的影響,其功率輸出具有隨機(jī)性和不確定性,另一方面,隨著光伏、風(fēng)電等分布式電源(distributiongeneration,DG)滲透率的不斷提高,其對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來的不確定影響也越發(fā)顯著。為分析風(fēng)力、光伏發(fā)電系統(tǒng)出力的不確定性對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的影響,常規(guī)的確定性潮流分析已經(jīng)無法滿足要求。

　　2、研究方法：區(qū)間潮流分析和復(fù)仿射運(yùn)算方法

　　為了解決上述問題,需采用合適的不確定潮流分析方法,目前常采用的不確定性潮流分析方法主要包括概率潮流、模糊潮流和區(qū)間潮流三種方法。作為區(qū)間潮流算法的發(fā)展,仿射潮流近幾年有了少數(shù)研究,但該方法針對(duì)定量分析DG出力不確定對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓的不確定性影響問題還沒有進(jìn)行討論研究?；诖?本文針對(duì)風(fēng)力、光伏發(fā)電系統(tǒng)出力的波動(dòng)性和隨機(jī)性,將仿射數(shù)學(xué)應(yīng)用于求解考慮不確定性的三相不平衡配電系統(tǒng)潮流計(jì)算問題,并提出不確定變量影響力指標(biāo)(indexofRelativeInfluenceofUncertainVariablesonOutcomes,RIUVO),用于定量分析分布式電源不確定性對(duì)系統(tǒng)電壓的影響。

　　仿射數(shù)學(xué)是在1993年由Comba和Stolfi最早提出并用于解決電腦制圖問題,仿射數(shù)學(xué)不但具有表達(dá)不確定信息的簡(jiǎn)單性而且可以表示各不確定變量之間的相互關(guān)系。這種相互關(guān)系的引入,一方面能夠解決區(qū)間數(shù)學(xué)保守性問題,另一方面能夠分析不確定輸入變量對(duì)輸出的影響程度。仿射數(shù)學(xué)的一個(gè)重要特點(diǎn)是能夠記錄各個(gè)不確定量之間的依賴關(guān)系,在計(jì)算過程中可以記錄每個(gè)噪聲元的變化情況,每個(gè)噪聲元系數(shù)的變化能夠體現(xiàn)其不確定性大小。為考慮每個(gè)噪聲元對(duì)系統(tǒng)的影響,本文提出不確定變量影響力指標(biāo)(RIUVO),通過相對(duì)影響力,能夠分析每個(gè)不確定變量對(duì)最終結(jié)果的影響。

　　3、方法核心：復(fù)仿射潮流算法及分布式電源不確定性影響力

　　本文采用C++語言編制了基于復(fù)仿射數(shù)學(xué)的區(qū)間三相前推回代算法。參考C++STL的complex類建立了復(fù)仿射數(shù)類ComplexAffine,實(shí)現(xiàn)了復(fù)仿射數(shù)的四則運(yùn)算及其他相應(yīng)函數(shù)。配電網(wǎng)中的各節(jié)點(diǎn)功率受負(fù)荷及分布式電源出力的影響,在進(jìn)行配網(wǎng)不確定潮流計(jì)算時(shí),需要考慮節(jié)點(diǎn)功率的不確定性。不同于輸電網(wǎng)絡(luò),配電網(wǎng)由于線路阻抗比率相對(duì)較高,常見的潮流計(jì)算方法如快速牛頓解耦法已不再適用,因此,本文選擇前推回代法作為潮流算法改進(jìn)對(duì)象。前推回代復(fù)仿射數(shù)潮流算法的計(jì)算步驟與傳統(tǒng)前推回代計(jì)算步驟相同,主要包括回代過程、前推過程以及收斂判據(jù)。

　　此外,風(fēng)電、光伏的出力受天氣變化的影響具有隨機(jī)性和不確定性,采用復(fù)仿射數(shù)來表達(dá)各分布式電源出力的不確定性,通過影響力的大小可以分析各分布式電源出力不確定性對(duì)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓不確定性的影響情況。

　　4、算例驗(yàn)證

　　通過改進(jìn)的IEEE13節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)算例來驗(yàn)證所提算法的有效性和可行性。為考察風(fēng)電、光伏等分布式電源出力不確定對(duì)系統(tǒng)電壓水平的影響,在節(jié)點(diǎn)634的A相接入功率為200kW的光伏,節(jié)點(diǎn)675處的A、B、C三相分別接入功率為300kW的風(fēng)機(jī),在節(jié)點(diǎn)684處的分別A、B、C三相分別接入功率為400kW的光伏,加入DG的配電網(wǎng)如圖1所示。

　　圖2為在情景1的情況下本文算法和蒙特卡洛法計(jì)算結(jié)果對(duì)比圖,本文算法的計(jì)算結(jié)果區(qū)間完全包含蒙特卡洛法的結(jié)果區(qū)間,證明本文所提算法具有完備性。

　　圖2本文方法與蒙特卡洛方法A相電壓實(shí)部對(duì)比(采樣數(shù):104)

　　對(duì)于配電系統(tǒng)規(guī)劃問題,得到不確定輸入條件下的系統(tǒng)輸出結(jié)果(節(jié)點(diǎn)電壓區(qū)間)已經(jīng)能夠滿足要求。但是,對(duì)于系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行調(diào)控,僅僅一變化區(qū)間無法滿足要求。系統(tǒng)運(yùn)行人員需要了解各分布式電源出力不確定性對(duì)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓的影響大小,從而能夠確定調(diào)控優(yōu)先級(jí)及調(diào)控大小。根據(jù)本文所提的方法可以計(jì)算各DG在節(jié)點(diǎn)的影響力,圖3~圖6分別列出了3種情景下部分節(jié)點(diǎn)電壓實(shí)部的影響水平,從而可以更為直觀地反映出各個(gè)DG出力不確定性對(duì)系統(tǒng)電壓的影響。

　　圖3情景1各DG出力不確定影響力(A相電壓)

　　圖4情景1各DG出力不確定影響力(B相電壓)

　　圖5情景2各DG出力不確定影響力(A相電壓)

　　圖6情景3各DG出力不確定影響力(A相電壓)

 　5、結(jié)語

　　本文基于仿射數(shù)學(xué)提出了考慮不確定性的三相配電系統(tǒng)潮流計(jì)算方法,仿射數(shù)學(xué)在區(qū)間算法上的基礎(chǔ)上引入了各不確定量的相互關(guān)系,這樣一方面可減小區(qū)間保守性,另一方面能夠?qū)Σ淮_定輸入變量進(jìn)行跟蹤分析。分布式電源出力不確定性對(duì)配電網(wǎng)運(yùn)行的影響受分布式電源出力波動(dòng)及接入位置決定,本文算法能夠分析多分布式電源共同作用時(shí)系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓情況。計(jì)算結(jié)果對(duì)含分布式電源的配電網(wǎng)規(guī)劃和運(yùn)行具有一定的參考價(jià)值。