含統一潮流控制器的電力系統兩階段最優潮流計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種含統一潮流控制器的電力系統兩階段最優潮流計算方法，屬于電 力系統運行分析與控制技術領域。
【背景技術】
[0002] 21世紀W來，全球能源危機與環境污染問題日益突出，風電、太陽能等可再生清潔 能源在世界范圍內受到越來越廣泛的關注。然而，由于風電具有隨機性、間歇性和不穩定性 等特點，其大規模并網會對電力系統的穩定運行帶來巨大的挑戰。而UPFC是提高電力系統 穩定性的有效裝置，其作為迄今為止功能最全面、控制范圍最廣并且特性最優越的新型柔 性交流輸電裝置，能夠有效地改善電力系統的潮流分布，具有廣闊應用前景。UPFC具有快速 潮流調節的能力，能夠改善電力系統的潮流分布，因此，UPFC的出現為解決風電出力的不確 定性提供了新的思路。考慮通過調節UPFC的參數對風電不確定性進行協調控制具有一定 實用性和前瞻性。

【發明內容】

[0003] 為解決現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種含統一潮流控制器的電力系 統兩階段最優潮流計算方法，對調度周期內的電力系統運行狀態進行優化，同時優化過程 中考慮了隨機因素的影響，通過制定UPFC的最優控制策略來改善潮流分布W應對風電的 不確定性。
[0004] 為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案：
[0005] 一種含統一潮流控制器的電力系統兩階段最優潮流計算方法，其特征在于，包括 如下步驟：
[0006] 1)基于功率注入法推導統一潮流控制器的穩態模型；
[0007] 2)采用場景模擬技術產生一系列風速場景，根據風速預測值隨機產生大規模風速 場景，利用場景削減方法最終得到若干個具有代表性的場景；運里的若干個的具體數量根 據實際需要選擇；
[0008] 3)含統一潮流控制器的電力系統最優潮流的第一階段為日內滾動調度，調度周期 為30-60min，記為Tl,W優化系統運行成本為目標，建立最優潮流模型，制定常規發電機組 出力計劃；
[0009] 4)含統一潮流控制器的電力系統最優潮流的第二階段為日內實時調度，調度周期 為5-15min，記為Tz,將風速削減得到的場景作為所有可能的實現，W降低系統網損為目標， 建立最優潮流模型，制定統一潮流控制器控制策略表。
[0010] 前述的含統一潮流控制器的電力系統兩階段最優潮流計算方法，其特征在于，所 述步驟1)中將統一潮流控制器對系統的影響等效為對其兩端節點的注入功率，統一潮流 控制器采用雙電壓源模型，包括兩組相互并聯的可控電壓源和對應的阻抗；具體包括如下 步驟：假設統一潮流控制器安裝在線路Sm的S端，通過在統一潮流控制器末端增加一個節 點r，使統一潮流控制器成為獨立的支路參與系統潮流計算和最優潮流計算。 W11] 前述的含統一潮流控制器的電力系統兩階段最優潮流計算方法，其特 征在于：所述步驟2)中的風速場景的風速與風功率的對應關系滿足如下公式：
，式中A(V)為風電機組實際有功出力，V。為風電機 組的切入風速；Vf為風電機組的額定風速；V。。為風電機組的切出風速；Pf為風電機組的額 定輸出功率。
[0012] 前述的含統一潮流控制器的電力系統兩階段最優潮流計算方法，其特征在于：所 述步驟2)中場景削減的具體步驟如下： 陽OU] 21)首先對每個場景指定一個發生的概率Ps(s= 1，. . .，Ns)，且Ps= 1/Ns，EsPs= 1 ;W風速預測值加上一個服從標準正態分布的隨機變量來模擬風速的波動，通過MTLAB隨機得到成個場景，每個場景概率為Pg= 1/Ng;
[0014] 22)計算每對場景之間的距離D(s，s')，其中S=l，...，Ns，s' =l，...，Ns且 S聲s'，其值為場景S與場景s'之間的向量范數；
[0015]23)對于每個場景k，找出與其距離最短的場景m，即D(k,m) =minD(k,s'），其中 k=I,. . . ,Ns，mG(I,. . . ,Ns!且k聲m;
[0016] 24)計算每個場景k和與其距離最短的場景m之間的概率距離PD似= PS(k) *D也m)，找到概率距離最短的場景d，使pD(d) =mi噸D化)，其中，PS(k)為場景k出 現的概率；
[0017] 25)在總場景中刪去場景m，成=N,-l，并且將刪去場景的概率加到與其距離最短 的場景概率上，即PS化）=PS化)+PS(m)，保證剩余場景概率值和始終為1 ;
[0018] 26)重復步驟22)-25)，直至場景數量滿足需要要求。
[0019] 前述的含統一潮流控制器的電力系統兩階段最優潮流計算方法，其特征在于：所 述步驟3)包括W下步驟：
[0020] 31)第一階段W發電費用最小作為目標函數：
[0021]
陽02引式中恥(t)為第i臺發電機在時段t(t=Ti，TiG協)min，60min])內的有功功 率出力，曰21、曰11、曰。1為第i臺發電機發電費用系數；
[0023] 32)含統一潮流控制器的OPF等式約束包含節點功率平衡方程和統一潮流控制器 內部有功功率平衡方程；
[0024] 普通節點功率平衡方程如下 陽0對式中：APi、AQi為一般交流節點的功率殘差；Pi、Qi為節點給定功率;Vi、V為交流 節點的電壓幅值，jGi表示與節點i相連的所有節點；0 1，、Gi，、Bi,分別為節點i、j間相 位差、線路ij上的電導及電納，i、j的取值范圍為{1，2, 3…n}，n為系統節點數；
[0026]與統一潮流控制器相連的節點功率平衡方程中加入Pi,upf。、Qi,upf。作為統一潮流控 制器所在支路首末端節點的附加注入功率，i取S或r:
[0027]
[0028] 統一潮流控制器內部有功功率平衡方程如下：Pe+Pe=0,式中，Pe、Pe為兩側換流 器的有功輸入；
[0029] 33)采用不等式約束，包括發電機有功和無功出力、節點電壓幅值W及統一潮流控 制器運行約束：
，式中恥,max、Pw,"un分別為發電機i有 功出力上、下限，9?,">。^、〇(；1,">1。分別為發電機1無功出力上、下限，乂1,">。^、\">1。分別為節點1電 壓幅值的上、下限、0 0 1,mm分別為節點i相角的上、下限，P 線路傳輸功率限制， n,為系統發電機數，n為系統總節點數；
式中：Vei,max、Vei,min分別為第i個統一潮流 控制器并聯電壓源幅值上、下限，Vei,m。、、Vei,mi。分別為第i個統一潮流控制器串聯電壓源幅 值上、下限，0Ei,max、^Ei,mm分別為第i個統一潮流控制器并聯電壓源相角上、下限，0Bi,max、 0Bi,mi。分別為第i個統一潮流控制器串聯電壓源相角上、下限，nupf。為統一潮流控制器的個 數； 陽03引第一階段優化控制變量及狀態變量包括X= [X。，Xupf。]= 恥Qc，v，0，Ve，0e，Vb，0B]，其中，控制變量分別為發電機有功出力和無功出力，狀態 變量V、0為節點電壓幅值和相角，Ve, 0。，Ve, 為統一潮流控制器第一階段確定的參數； 根據第一階段優化結果，確定常規火電機組在各個時刻的出力，并作為下一階段優化的已 知量。
[0033] 前述的含風電場電力系統動態隨機最優潮流模型與計算方法，其特征在于：所述 步驟4)中計算模型如下：
[0034] 41) W網損最小作為目標函數：./;(.、-) = 1.吁,(/)-乏巧，（小式中恥(t)為第i臺 7=-1' /=1 發電機在時段t(t=T2，T2G[5min，15min])內的有功功率出力，Pni(t)為母線i在時段t(t=T2，T2G[5min，15min])內的有功功率負荷；
[0035] 42)含統一潮流控制器的OPF等式約束包含節點功率平衡方程和統一潮流控制器 內部有功功率平衡方程；
[0036] 普通節點功率平衡