一种含风光电力系统的小干扰稳定分析方法与流程

本发明涉及风光电力，更具体的说是涉及一种含风光电力系统的小干扰稳定分析方法。

背景技术：

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4、公开号为cn109103871a，名称为基于风光荷多扰动的直流微电网稳定性分析方法公开了构建直流微电网系统的随机模型：获取所述随机模型的解、随机变量的期望与方差以及所述直流微电网系统的状态方程的特征根；判断当时间t趋于无穷大时，所述随机变量的期望与方差是否有界且所述特征根的实部是否均小于0，若是，则所述直流微电网系统是随机稳定的。本发明将直流微电网中的各种随机因素作为随机变量，通过随机微分方程的基本理论，建立了包含所有种类的随机过程的直流微电网的随机模型，能够更加真实的反应直流微电网中的随机扰动问题，提高直流微电网稳定性分析的准确性。

5、公开号为cn114421539a，名称为基于风光互补特性的电压稳定评估方法、系统及电子设备公开了通过预先构建的贝叶斯网络模型生成风光出力的相关性样本，所述贝叶斯网络模型基于电力系统的历史风光荷数据构建，用于表征风电信息与光伏信息之间的相关性；利用拉丁超立方采样技术从所述相关性样本中选取目标样本；将目标样本输入至预先构建的电压稳定分析模型中，得到对应的负荷裕度；根据所述负荷裕度确定电压稳定评估结果；其中，所述电压稳定分析模型用于根据随机响应面法拟合风光出力与负荷裕度之间的关系。上述方法通过结合贝叶斯网络与随机响应面法，可实现基于风光复杂相关性的概率电压稳定高效评估，且所得到的电压稳定评估结果更精准。

6、需要实时地将得到的数据进行有效地处理，从而根据我们得到的有效信息快速地做出相应的有功调度。因此，含风光电场电力系统的小干扰稳定性的模型建立以及研究等相关问题需要引起重视。所以，针对大范围含风光发电场并网后对系统的小扰动稳定性的影响，提出一种有功调度方法仍然有着一定的研究意义。

7、因此，针对大面积的风电和光付发电并入电网后对电力系统小绕顶的稳定性的相关影响，对其进行分析合研究并且提出比较合理的控制它的方法，需要考虑风光的大面积并入电力系统中，包含了风光波动发电的电力系统出力的动态性对系统小干扰稳定的消极方面的影响。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种含风光电力系统的小干扰稳定分析方法，旨在解决上述技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种含风光电力系统的小干扰稳定分析方法，包括：

4、步骤s1、构建风电场风速模型与光伏电站光照强度模型；

5、步骤s2、通过nataf变换将非正态分布的风速和光照强度转换为标准正态分布的风速和光照强度；

6、步骤s3、基于随机响应面法建立随机输入变量与输出响应之间的相互关系；

7、步骤s4、获取实际情况下的风电场风速和光伏电站光照，采用基于线性无关原则的概率配点选取法选取风电场风速和光伏电站光照的配点组；

8、步骤s5、将服从独立标准正态分布的配点组转换成非正态的值，将配点组映射到原始随机变量中，再将原始随机变量当做确定的值代替原来的随机值，并进行仿真得到输出响应向量y。

9、进一步的，所述步骤s1所述的构建风电场风速模型具体为：

10、基于weibull分布模拟风电场风速：

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12、其中，v为风速，k为形状参数，表示风速分布特点，c为尺度参数，表示年平均风速；

13、当风速小于切入风速或大于切出风速时，风机的输出有功功率为0；当风速大于切入风速小于额定风速时，风机出力与风速呈线性关系；当风速大于额定风速小于切出风速时，风机保持额定输出功率，其表达式为：

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15、其中，vin为切入风速，vout为切出风速，vrate为额定风速，a、b为风机的额定功率，为常数，a＝prate/vrate-vin，b＝-avin。

16、进一步的，所述步骤s1所述的构建光伏电站光照模型具体为：

17、基于beta分布模型模拟光伏电站光照强度：

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19、其中，r为实际情况下的光照强度，rmax为一天中最大的光照强度，α和β为beta分布的形状参数，γ()为gamma函数。

20、进一步的，所述步骤s2具体为：

21、nataf变换通过随机变量的边缘概率密度函数和相关系数矩阵，实现原始空间与标准正态空间的相互转化

22、设n维随机变量x＝(x1,x2,…,xn)t，其相关系数矩阵为ρ＝(ρij)n*n，另设n维相关标准正态随机变量y＝(y1,y2,…,yn)t，其相关系数矩阵为ρ0＝(ρ0ij)n*n，由等概率变换原则特征可知x和y有以下关系：

23、

24、其中，为相关非正态变量的边缘概率密度函数，φ()为服从标准正态分布的随机变量的累积分布函数，φ-1()为φ()的反函数。

25、进一步的，所述步骤s2还包括：

26、基于nataf变换，基于隐函数求导法则得到x联合概率密度函数：

27、

28、其中，为x1的边缘概率密度函数，φn(y,ρ0)为n维标准正态变量向量的概率密度函数。

29、进一步的，将相关非正态变量转化为标准正态变量时，相关系数矩阵会发生变化，因此相关非正态变量x的相关系数矩阵ρ与相关标准正态变量y的相关系数矩阵ρ0关系如下：

30、

31、其中，和分别为变量xi、xj的均值，和分别为变量xi、xj的方差，φ2(yi,yj,ρ0ij)为相关系数是ρ0ij的两位标准正态分布变量的联合概率密度函数。

32、进一步的，对相关系数矩阵ρ0进行cholesky分解有：

33、ρ0＝llt

34、其中，l为ρ0分解后形成的下三角矩阵，通过l将独立的标准正态随机变量u转化为相关标准正态变量y：

35、y＝lu

36、在多个风电场中，设各个风电场风速为v＝(v1,v2,…,vn)t,(1,2,…,n)，相关系数矩阵为ρv，其概率密度函数为fi(vi)，累积分布函数为fi(vi)，则可通过nataf逆变换将相关系数为ρ0的相关标准正态分布变量y＝(y1,y2,…,yn)t转换为相关系数为ρv的服从相关非正态分布的相关风速序列v：

37、

38、进一步的饿，所述步骤s3具体为：

39、设输出响应的估计值为标准正态随机变量为ξ＝(ξ1,ξ2,…,ξn)t，则：

40、

41、其中，为常数，为p阶hermite多项式。

42、进一步的，p阶hermite多项式为：

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44、求出1到3阶的一维hermite多项式，如下所示：

45、h1(ξ)＝ξ

46、h2(ξ)＝ξ2-1

47、h3(ξ)＝ξ3-3ξ。

48、进一步的，获取实际情况下的风电场风速和光伏电站光照，采用基于线性无关原则的概率配点选取法选取风电场风速和光伏电站光照的配点组；将服从独立标准正态分布的配点组转换成非正态的值，将配点组映射到原始随机变量中，再将这些值当做确定的值代替原来的随机值，根据实际情况进行仿真得到输出响应向量y。

49、上述技术方案至少包括如下技术效果：

50、经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种含风光电力系统的小干扰稳定分析方法，相较于现有技术，本发明能够通过对风速和光照强度的建模，采用随机响应面法并结合nataf变换，来分析风电场风速和光照强度对电力系统小干扰稳定的影响。通过10机39节点系统进行仿真，验证了所建模型以及算法的准确性，并且与蒙特卡洛法进行比较，证明了随机响应面法计算速度更快计算精度更准确。