考虑新能源不确定性的配电网电压风险评估及无功优化

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在国家能源战略政策的驱动下,新能源发电在配电网的渗透率将日益增加,由此加剧了系统中的不确定性因素,这使得配网的安全稳定和运行调度面临新的挑战。传统确定性潮流计算难以应对复杂的随机性问题,因此引入概率潮流计算手段获取节点电压和支路功率的概率信息,从而更真实地反映出电网实际运行状况。在此基础上,针对光伏接入配电网后的电压风险评估及无功优化等问题展开研究,主要工作内容如下:首先,提出了一种适用于辐射型配电网的概率潮流计算方法。有别于传统解析法概率潮流计算中仅以牛顿-拉夫逊潮流方程线性化获取输入与输出变量的线性关系,本文针对配电网辐射状不成环的结构特点,提出了以前推回代法中功率前推方程线性化求解支路功率的概率信息,以牛-拉法线性化求解节点电压的概率信息的混合线性化的方式,在一定程度上节约计算资源。并结合半不变量法和Gram-Charlier级数展开得到输出变量概率分布。以IEEE 33配网系统为例,将仿真结果与蒙特卡洛模拟法对比,验证了本文改进的概率潮流算法的正确性和有效性。其次,基于最大熵原理构建了光伏接入配电网的电压风险评估模型。针对传统级数展开拟合概率密度精度较低,且可能出现负值的缺陷,本文引入最大熵模型拟合节点电压的概率分布,提高了拟合精度。然后借鉴经济学中效用偏好指数型函数表征电压越限严重度,进而构建起系统电压越限综合风险指标。研究表明,合理选择光伏接入点及接入容量可以降低整个配电网的越限风险,对电网安全与经济运行起到了促进作用。最后,基于混沌粒子群算法对配电网进行概率静态无功优化和24h动态无功优化调整。静态无功优化中考虑经济性和安全风险建立综合目标函数,以传统无功调控设备和光伏可用于无功输出的部分容量作为无功控制手段,并使用寻优效果良好的混沌粒子群算法进行优化求解。优化后能降低系统网损和节点电压偏移量,同时避免了系统电压越限的风险。在静态优化结果的基础上采用Fisher有序分割进行了24h动态无功优化调整,对日内无功设备的动作次数加以约束。相较于单时段静态优化,动态无功优化结果在系统总有功网损虽略有增加,但避免了设备的频繁动作,所得优化方案更具有合理性。此外,概率无功优化还能给出了电压波动的概率区间,为运行人员提供越限风险的预警。
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