本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)分析領(lǐng)域，具體涉及一種新能源出力對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流影響的分析方法。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流是指電力系統(tǒng)中各個(gè)線路的潮流。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流對(duì)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行有至關(guān)重要的意義，一旦某條線路或多條線路潮流大小超過(guò)限值，那么電力系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)跳閘、解列等故障，嚴(yán)重影響用戶用電，造成大量經(jīng)濟(jì)損失。作為電力系統(tǒng)運(yùn)行控制人員，必須提前掌握各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)電機(jī)出力大小變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)潮流可能造成的影響，了解電力系統(tǒng)各個(gè)線路潮流對(duì)發(fā)電機(jī)出力變化的敏感度(敏感度指發(fā)電機(jī)出力變化一個(gè)單位時(shí)各個(gè)線路潮流變化的大小)，篩選出敏感度較大的關(guān)鍵線路，以便實(shí)時(shí)調(diào)度時(shí)重點(diǎn)監(jiān)控。

傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)出力變化對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流的分析方法主要基于“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)移分布因子(發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)移分布因子定義了由于發(fā)電機(jī)出力變化引起的線路潮流的變化量，其具體計(jì)算公式詳見：張伯明等.高等電力網(wǎng)絡(luò)分析[M].清華大學(xué)出版社,2007.)”的概念。然而，隨著風(fēng)電、光伏等新能源的裝機(jī)比例不斷升高，電力系統(tǒng)面臨著越來(lái)越多的不確定性與隨機(jī)性問(wèn)題。在這種情況下，該方法的不足之處至少體現(xiàn)在三個(gè)方面：1)難以模擬電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行，即無(wú)法考慮新能源出力變化時(shí)其他電源的響應(yīng)情況；2)難以考慮新能源的空間出力特性，即只能計(jì)算某一地點(diǎn)新能源變化的影響，無(wú)法統(tǒng)籌考慮較大區(qū)域內(nèi)不同地點(diǎn)新能源出力的不同特性；3)難以考慮新能源的隨機(jī)性，只能針對(duì)系統(tǒng)的特定運(yùn)行方式進(jìn)行確定性計(jì)算；

考慮到新能源裝機(jī)快速增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)以及傳統(tǒng)基于“發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)移分布因子”方法的不足，有必要設(shè)計(jì)一套計(jì)算電力系統(tǒng)各個(gè)線路潮流對(duì)新能源出力變化敏感度方法，簡(jiǎn)潔、直觀的分析新能源出力對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)潮流的影響程度，從而提高系統(tǒng)調(diào)度人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的把控程度，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種新能源出力對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流影響的分析方法。該方法綜合考慮了新能源出力變化時(shí)其他電源的響應(yīng)情況，所計(jì)算出來(lái)的電力系統(tǒng)各個(gè)線路潮流對(duì)新能源出力變化敏感度更接近于電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行；另外，該方法可以統(tǒng)籌考慮新能源的空間出力特性與時(shí)間尺度的隨機(jī)性，較好的解決了新能源出力隨機(jī)性對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流的影響。

本發(fā)明提出的一種新能源出力對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流影響的分析方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)收集待分析電力系統(tǒng)的信息，運(yùn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬程序，得到全年各個(gè)時(shí)段所有新能源機(jī)組出力大小以及電力網(wǎng)絡(luò)各個(gè)線路的潮流大??；

2)以待分析電力系統(tǒng)內(nèi)新能源出力為橫坐標(biāo)，以線路潮流為縱坐標(biāo)，得到全年各個(gè)時(shí)段內(nèi)任意一條線路潮流關(guān)于新能源出力的散點(diǎn)圖；

3)通過(guò)數(shù)據(jù)擬合得到線路潮流關(guān)于新能源出力在99％置信度下的上界趨勢(shì)線與下界趨勢(shì)線及其斜率；

4)根據(jù)步驟3)得到的上界趨勢(shì)線與下界趨勢(shì)線以及兩條線之間所包含的區(qū)域，得到新能源接入下線路潮流的波動(dòng)范圍；

5)計(jì)算上界趨勢(shì)線與下界趨勢(shì)線的斜率的算術(shù)平均數(shù)，得到新能源出力變化對(duì)線路潮流的影響程度，并篩選出對(duì)新能源出力變化最敏感的前10％的線路；

6)新能源出力對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流影響的分析完成。

本發(fā)明的特點(diǎn)及有益效果在于：

1)本發(fā)明通過(guò)模擬電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行，準(zhǔn)確把握新能源出力變化時(shí)其他電源的響應(yīng)情況，分析結(jié)果更接近于實(shí)際情況；

2)本發(fā)明以大區(qū)域新能源出力為自變量，統(tǒng)籌考慮新能源出力的空間分布特性；

3)本發(fā)明方法綜合考慮了電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況，通過(guò)對(duì)全年各個(gè)時(shí)段新能源出力和線路潮流進(jìn)行“數(shù)據(jù)擬合”、“趨勢(shì)分析”，有效的分析了系統(tǒng)不同工況下新能源出力對(duì)電力網(wǎng)絡(luò)潮流的“綜合影響效果”，為電力系統(tǒng)調(diào)度人員對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全把控提供了一種簡(jiǎn)介、有效的分析方法。

4)在實(shí)際工程中，本發(fā)明方法在電力系統(tǒng)規(guī)劃、電力系統(tǒng)運(yùn)行方式確定、電力系統(tǒng)靜態(tài)安全分析等問(wèn)題中有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明方法的流程框圖。

圖2是本發(fā)明方法的效果示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提出的一種新能源出力對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流影響的分析方法，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明如下。

本發(fā)明提出一種新能源出力對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流影響的分析方法，流程框圖如圖1所示，該方法具體步驟如下：

1)收集待分析電力系統(tǒng)的信息，運(yùn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬程序，得到全年各個(gè)時(shí)段所有新能源機(jī)組出力大小以及電力網(wǎng)絡(luò)各個(gè)線路的潮流大??；

所述待分析電力系統(tǒng)的信息包括：待分析電力系統(tǒng)的線路、機(jī)組等信息；收集信息后，建立安全約束下電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬模型并求解(張寧,康重慶,夏清,杜爾順.安全約束下電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬模型快速生成與求解方法[P].北京：CN105226643A,2016-01-06.)。通過(guò)運(yùn)行電力系統(tǒng)運(yùn)行模擬程序，得到全年各個(gè)時(shí)段，t＝1,2,...,T，中待分析電力系統(tǒng)中新能源出力P_t，以及各個(gè)時(shí)段內(nèi)電力網(wǎng)絡(luò)各個(gè)線路(集合為待分析系統(tǒng)中所有線路的序號(hào)集合)的潮流F_k,t；

2)以待分析電力系統(tǒng)內(nèi)新能源出力為橫坐標(biāo)(自變量)，以線路潮流為縱坐標(biāo)(因變量)，得到全年各個(gè)時(shí)段內(nèi)任意一條線路潮流關(guān)于新能源出力的散點(diǎn)圖；具體步驟如下：

2-1)根據(jù)步驟1)的結(jié)果，得到所有時(shí)段的新能源出力-線路潮流序列組合(P_t,F_k,t)，其中t＝1,2,...,T,

2-2)以待分析電力系統(tǒng)內(nèi)新能源出力為橫坐標(biāo)(自變量)，以線路潮流大小為縱坐標(biāo)(因變量)，作出全年所有時(shí)段內(nèi)任意一條線路潮流關(guān)于新能源出力的散點(diǎn)圖，如圖2所示；圖2中，橫坐標(biāo)為新能源出力，縱坐標(biāo)為線路潮流，黑點(diǎn)為線路潮流關(guān)于新能源出力的散點(diǎn)。

3)通過(guò)數(shù)據(jù)擬合得到線路潮流關(guān)于新能源出力在99％置信度下的上界趨勢(shì)線與下界趨勢(shì)線及其斜率；具體步驟如下：

3-1)將新能源出力P_t按照時(shí)段t＝1,2,.·.,T的順序排列得到序列{P_i}，i表示序列中元素的位置；將序列{P_i}中的元素按取值從小到大重新排列，得到新的序列以及P_i中的元素在中的位置映射序列{x_i}(例如：x₁＝5,x₂＝3表示新的序列中第一個(gè)數(shù)是原序列的第5個(gè)數(shù)，第2個(gè)數(shù)是原序列的第3個(gè)數(shù)，即)；

3-2)將線路潮流按照時(shí)段t＝1,2,.·.,T的順序排列得到序列{F_k,i}，根據(jù)步驟3-1)得到的序列{x_i}表征的映射關(guān)系，得到新的序列該序列與在時(shí)間上一一對(duì)應(yīng)；

3-3)取序列中的最大值令將序列按照元數(shù)值素大小分成[0,w],[w,2w],.·.,[9w,10w]共10個(gè)區(qū)間，在每個(gè)區(qū)間中最小值對(duì)應(yīng)的序號(hào)記為i_min,j，最大值對(duì)應(yīng)的序號(hào)記為i_max,j，其中j表示區(qū)間序號(hào)，j＝1,2,...,10；根據(jù)最小值、最大值序號(hào)i_min,j、i_max,j，將同樣分成對(duì)應(yīng)的10個(gè)區(qū)間j＝1,2,...,10；

3-4)對(duì)于任意一個(gè)區(qū)間j，選取區(qū)間中置信度為99％的最大值，即序號(hào)為的線路潮流值和置信度為99％的最小值，即序號(hào)為的線路潮流值符號(hào)表示向下取整，符號(hào)表示向上取整；

3-5)選取序列在[0,w],[w,2w],...,[9w,10w]每個(gè)區(qū)間內(nèi)序號(hào)分別為i_cmax,j和i_cmin,j的取值，記為和根據(jù)步驟3-4)中得到的和得到10組最大值序列對(duì)和10組最小值序列對(duì)j＝1,2,...,10；

3-6)使用直線y＝ax+b對(duì)步驟3-5)得到的最大值和最小值序列對(duì)分別進(jìn)行擬合(y對(duì)應(yīng)縱坐標(biāo)線路潮流，x對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)新能源出力)，得到最大值序列對(duì)對(duì)應(yīng)的擬合曲線1：y＝a_k,1x+b_k,1，以及最小值序列對(duì)對(duì)應(yīng)的擬合曲線2：y＝a_k,2x+b_k,2。擬合曲線1即為線路潮流關(guān)于新能源出力在99％置信度下的上界趨勢(shì)線(如圖2中的虛線1)，擬合曲線2即為線路潮流關(guān)于新能源出力在99％置信度下的下界趨勢(shì)線(如圖2中的虛線2)。

4)根據(jù)步驟3)得到的上界趨勢(shì)線與下界趨勢(shì)線以及兩條線之間所包含的區(qū)域，得到新能源接入下線路潮流的波動(dòng)范圍；

所述線路潮流波動(dòng)范圍的具體區(qū)間表達(dá)式為：[a_k,2x+b_k,2,a_k,1x+b_k,1]，其中a_k,1、b_k,1、a_k,2、b_k,2分別為步驟3)中擬合曲線1和擬合曲線2的參數(shù)；

5)計(jì)算上界趨勢(shì)線與下界趨勢(shì)線的斜率的算術(shù)平均數(shù)，得到新能源出力變化對(duì)線路潮流的影響程度，并篩選出對(duì)新能源出力變化最敏感的前10％的線路；具體步驟包括：

5-1)對(duì)于求每條線路計(jì)算其上界趨勢(shì)線和下界趨勢(shì)線的斜率算術(shù)平均值：指標(biāo)的物理含義是：對(duì)于該電力系統(tǒng)，其新能源出力每增加單位的出力，則線路k的潮流在平均意義上增加

5-2)對(duì)于所有的線路將步驟5-1)得到的按從大到小的順序排列，得到序列序列的元素個(gè)數(shù)為l，取序列中排序在前10％的元素，即序號(hào)為所對(duì)應(yīng)的線路，即為該電力系統(tǒng)受新能源出力影響較大、對(duì)新能源出力變化最敏感的線路，符號(hào)表示向下取整。

6)新能源出力對(duì)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)潮流影響的分析完成。