CN105322535A - 含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，基于功率注入法推导了UPFC稳态模型，提出了两阶段调度模型，并分别建立了含UPFC的最优潮流计算模型，通过调节UPFC的控制参数来修正间歇式能源的波动性，实现风电与UPFC的协调配合。本发明所达到的有益效果：(1)本发明模型首先在日内滚动调度阶段制定机组出力计划，优化运行成本；然后在实时调度阶段根据风电出力预测误差得到统一潮流控制器的控制策略表，实时修正运行计划，为运行调度人员提供调度依据；(2)利用统一潮流控制器的灵活控制能力，通过统一潮流控制器控制参数的快速调节可以协调风电出力的波动性和不确定性，提高系统的经济性与安全性。

Description

含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法

技术领域

本发明涉及一种含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，属于电力系统运行分析与控制技术领域。

背景技术

21世纪以来，全球能源危机与环境污染问题日益突出，风电、太阳能等可再生清洁能源在世界范围内受到越来越广泛的关注。然而，由于风电具有随机性、间歇性和不稳定性等特点，其大规模并网会对电力系统的稳定运行带来巨大的挑战。而UPFC是提高电力系统稳定性的有效装置，其作为迄今为止功能最全面、控制范围最广并且特性最优越的新型柔性交流输电装置，能够有效地改善电力系统的潮流分布，具有广阔应用前景。UPFC具有快速潮流调节的能力，能够改善电力系统的潮流分布，因此，UPFC的出现为解决风电出力的不确定性提供了新的思路。考虑通过调节UPFC的参数对风电不确定性进行协调控制具有一定实用性和前瞻性。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，对调度周期内的电力系统运行状态进行优化，同时优化过程中考虑了随机因素的影响，通过制定UPFC的最优控制策略来改善潮流分布以应对风电的不确定性。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)基于功率注入法推导统一潮流控制器的稳态模型；

2)采用场景模拟技术产生一系列风速场景，根据风速预测值随机产生大规模风速场景，利用场景削减方法最终得到若干个具有代表性的场景；这里的若干个的具体数量根据实际需要选择；

3)含统一潮流控制器的电力系统最优潮流的第一阶段为日内滚动调度，调度周期为30-60min，记为T₁，以优化系统运行成本为目标，建立最优潮流模型，制定常规发电机组出力计划；

4)含统一潮流控制器的电力系统最优潮流的第二阶段为日内实时调度，调度周期为5-15min，记为T₂，将风速削减得到的场景作为所有可能的实现，以降低系统网损为目标，建立最优潮流模型，制定统一潮流控制器控制策略表。

前述的含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，其特征在于，所述步骤1)中将统一潮流控制器对系统的影响等效为对其两端节点的注入功率，统一潮流控制器采用双电压源模型，包括两组相互并联的可控电压源和对应的阻抗；具体包括如下步骤：假设统一潮流控制器安装在线路sm的s端，通过在统一潮流控制器末端增加一个节点r，使统一潮流控制器成为独立的支路参与系统潮流计算和最优潮流计算。

前述的含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，其特征在于：所述步骤2)中的风速场景的风速与风功率的对应关系满足如下公式：式中：P_w(v)为风电机组实际有功出力，v_ci为风电机组的切入风速；v_r为风电机组的额定风速；v_co为风电机组的切出风速；P_r为风电机组的额定输出功率。

前述的含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，其特征在于：所述步骤2)中场景削减的具体步骤如下：

21)首先对每个场景指定一个发生的概率p_s(s＝1,...,N_s)，且p_s＝1/N_s，∑_sp_s＝1；以风速预测值加上一个服从标准正态分布的随机变量来模拟风速的波动，通过MATLAB随机得到N_s个场景，每个场景概率为p_s＝1/N_s；

22)计算每对场景之间的距离D(s,s′)，其中s＝1,...,N_s,s′＝1,...,N_s且s≠s′，其值为场景s与场景s′之间的向量范数；

23)对于每个场景k，找出与其距离最短的场景m，即D(k,m)＝minD(k,s')，其中k＝1,...,N_s，m∈{1,...,N_s}且k≠m；

24)计算每个场景k和与其距离最短的场景m之间的概率距离pD(k)＝ps(k)*D(k,m)，找到概率距离最短的场景d，使pD(d)＝minpD(k)，其中，ps(k)为场景k出现的概率；

25)在总场景中删去场景m，N_s＝N_s-1，并且将删去场景的概率加到与其距离最短的场景概率上，即ps(k)＝ps(k)+ps(m)，保证剩余场景概率值和始终为1；

26)重复步骤22)-25)，直至场景数量满足需要要求。

前述的含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，其特征在于：所述步骤3)包括以下步骤：

31)第一阶段以发电费用最小作为目标函数：

式中：P_Gi(t)为第i台发电机在时段t(t＝T₁,T₁∈[30min,60min])内的有功功率出力，a_2i、a_1i、a_0i为第i台发电机发电费用系数；

32)含统一潮流控制器的OPF等式约束包含节点功率平衡方程和统一潮流控制器内部有功功率平衡方程；

普通节点功率平衡方程如下：

式中：ΔP_i、ΔQ_i为一般交流节点的功率残差；P_i、Q_i为节点给定功率；V_i、V_j为交流节点的电压幅值，j∈i表示与节点i相连的所有节点；θ_ij、G_ij、B_ij分别为节点i、j间相位差、线路ij上的电导及电纳，i、j的取值范围为{1,2,3…n}，n为系统节点数；

与统一潮流控制器相连的节点功率平衡方程中加入P_i,upfc、Q_i,upfc作为统一潮流控制器所在支路首末端节点的附加注入功率，i取s或r：

统一潮流控制器内部有功功率平衡方程如下：P_E+P_B＝0，式中，P_E、P_B为两侧换流器的有功输入；

33)采用不等式约束，包括发电机有功和无功出力、节点电压幅值以及统一潮流控制器运行约束：

式中：P_Gi,max、P_Gi,min分别为发电机i有功出力上、下限，Q_Gi,max、Q_Gi,min分别为发电机i无功出力上、下限，V_i,max、V_i,min分别为节点i电压幅值的上、下限、θ_i,max、θ_i,min分别为节点i相角的上、下限，P_ijmax为线路传输功率限制，n_g为系统发电机数，n为系统总节点数；

式中：V_Ei,max、V_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源幅值上、下限，V_Bi,max、V_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源幅值上、下限，θ_Ei,max、θ_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源相角上、下限，θ_Bi,max、θ_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源相角上、下限，n_upfc为统一潮流控制器的个数；

第一阶段优化控制变量及状态变量包括x＝[x₀,x_upfc]＝[P_G,Q_G,V,θ,V_E,θ_E,V_B,θ_B]，其中，控制变量P_G、Q_G分别为发电机有功出力和无功出力，状态变量V、θ为节点电压幅值和相角，V_E,θ_E,V_B,θ_B为统一潮流控制器第一阶段确定的参数；根据第一阶段优化结果，确定常规火电机组在各个时刻的出力，并作为下一阶段优化的已知量。

前述的含风电场电力系统动态随机最优潮流模型与计算方法，其特征在于：所述步骤4)中计算模型如下：

41)以网损最小作为目标函数：式中：P_Gi(t)为第i台发电机在时段t(t＝T₂,T₂∈[5min,15min])内的有功功率出力，P_Di(t)为母线i在时段t(t＝T₂,T₂∈[5min,15min])内的有功功率负荷；

42)含统一潮流控制器的OPF等式约束包含节点功率平衡方程和统一潮流控制器内部有功功率平衡方程；

普通节点功率平衡方程如下：

式中：ΔP_i、ΔQ_i为一般交流节点的功率残差；P_i、Q_i为节点给定功率；V_i、V_j为交流节点的电压幅值，j∈i表示与节点i相连的所有节点；θ_ij、G_ij、B_ij分别为节点i、j间相位差、线路ij上的电导及电纳，i、j的取值范围为{1,2,3…n}，n为系统节点数；

与统一潮流控制器相连的节点功率平衡方程中加入P_i,upfc、Q_i,upfc作为统一潮流控制器所在支路首末端节点的附加注入功率，i取s或r：

统一潮流控制器内部有功功率平衡方程如下：P_E+P_B＝0，式中，P_E、P_B为两侧换流器的有功输入；

43)采用不等式约束，包括发电机有功和无功出力、节点电压幅值以及统一潮流控制器运行约束：

式中：P_Gi,max、P_Gi,min分别为平衡机组i有功出力上、下限，Q_Gi,max、Q_Gi,min分别为平衡机组i无功出力上、下限，V_i,max、V_i,min分别为节点i电压幅值的上、下限、θ_i,max、θ_i,min分别为节点i相角的上、下限，P_ijmax为线路传输功率限制，n_bal为系统平衡机组数；

式中：V_Ei,max、V_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源幅值上、下限，V_Bi,max、V_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源幅值上、下限，θ_Ei,max、θ_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源相角上、下限，θ_Bi,max、θ_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源相角上、下限，n_upfc为统一潮流控制器的个数；

第二阶段优化控制变量及状态变量包括x'＝[x₀,x_upfc]＝[P_G,bal,Q_G,bal,V',θ',V_E',θ'_E,V_B',θ'_B]，其中，控制变量P_G,bal、Q_G,bal为平衡机组有功和无功出力，状态变量V'、θ'为节点电压幅值和相角(包含新增加的节点r)。V_E',θ'_E,V_B',θ'_B为统一潮流控制器的控制参数，根据第二阶段优化结果，确定风速不确定性实现后统一潮流控制器的控制策略表。

本发明所达到的有益效果：(1)本发明模型首先在日内滚动调度阶段制定机组出力计划，优化运行成本；然后在实时调度阶段根据风电出力预测误差得到统一潮流控制器的控制策略表，实时修正运行计划，为运行调度人员提供调度依据；(2)本发明利用统一潮流控制器的灵活控制能力，通过统一潮流控制器控制参数的快速调节可以协调风电出力的波动性和不确定性，能够提高系统的经济性与安全性。

附图说明

图1是含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算流程图；

图2是加装统一潮流控制器和风电场后的IEEE-14系统拓扑图；

图3是IEEE-14节点各时间段各风电场景下有无UPFC的系统网损比较；

图4是UPFC的双电压源模型；

图5是UPFC支路等效示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明涉及的一种含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，包括如下步骤：

步骤1)基于功率注入法推导统一潮流控制器的稳态模型：UPFC一般采用双电压源模型，其结构示意图如图4所示，主要由并联可控电压源阻抗Z_E和串联可控电压源阻抗Z_B组成。假设UPFC安装在线路sm的s端，通过在UPFC末端增加一个节点r，使UPFC成为独立的支路参与系统潮流计算和最优潮流计算。本文中UPFC的控制策略即给出对串并联两可控电压源幅值V_B、V_E和相角θ_B、θ_E四个参数的控制量，从而灵活地实现UPFC的电压调节、线路串联补偿以及移相等多种控制功能。

在具体计算过程中，可将UPFC对系统的影响等效为对其两端节点的注入功率P_s,upfc+jQ_s,upfc、P_r,upfc+jQ_r,upfc，如图5，具体模型可以表达如下：

步骤2)采用场景模拟技术产生一系列风速场景，根据风速预测值随机产生大规模风速场景，利用场景削减方法最终得到若干个具有代表性的场景，这里的若干个的具体数量根据实际需要选择。风速场景的风速与风功率的对应关系满足如下公式：式中：v_ci为风电机组的切入风速；v_r为风电机组的额定风速；v_co为风电机组的切出风速；P_r为风电机组的额定输出功率。

采用基于概率距离最短的同步回代法进行场景削减，场景削减的具体步骤如下：

21)首先对每个场景指定一个发生的概率p_s(s＝1,...,N_s)，且p_s＝1/N_s，∑_sp_s＝1；以风速预测值加上一个服从标准正态分布的随机变量来模拟风速的波动，通过MATLAB随机得到N_s个场景，每个场景概率为p_s＝1/N_s；

22)计算每对场景之间的距离D(s,s′)，其中s＝1,...,N_s,s′＝1,...,N_s且s≠s′，其值为场景s与场景s′之间的向量范数，本发明采用2-范数；

23)对于每个场景k，找出与其距离最短的场景m，即D(k,m)＝minD(k,s')，其中k＝1,...,N_s，m∈{1,...,N_s}且k≠m；

24)计算每个场景k和与其距离最短的场景m之间的概率距离pD(k)＝ps(k)*D(k,m)，找到概率距离最短的场景d，使pD(d)＝minpD(k)；

25)在总场景中删去场景m，N_s＝N_s-1，并且将删去场景的概率加到与其距离最短的场景概率上，即ps(k)＝ps(k)+ps(m)，保证剩余场景概率值和始终为1；

26)重复步骤22)-25)，直至场景数量满足需要要求。

步骤3)含统一潮流控制器的电力系统最优潮流的第一阶段为日内滚动调度，调度周期为30-60min，以优化系统运行成本为目标，建立最优潮流模型，制定常规发电机组出力计划。

本发明以60min为例：具体步骤如下：

31)第一阶段以发电费用最小作为目标函数：

式中：P_Gi为第i台发电机的有功出力，a_2i、a_1i、a_0i为第i台发电机发电费用系数。

32)含统一潮流控制器的OPF等式约束包含节点功率平衡方程和统一潮流控制器内部有功功率平衡方程；

普通节点功率平衡方程如下：

式中：ΔP_i、ΔQ_i为一般交流节点的功率残差；P_i、Q_i为节点给定功率；V_i、V_j为交流节点的电压幅值，j∈i表示与节点i相连的所有节点；θ_ij、G_ij、B_ij分别为节点i、j间相位差、线路ij上的电导及电纳，i、j的取值范围为{1,2,3…n}，n为系统节点数；

与统一潮流控制器相连的节点功率平衡方程中加入P_i,upfc、Q_i,upfc作为统一潮流控制器所在支路首末端节点的附加注入功率，i取s或r：

统一潮流控制器内部有功功率平衡方程如下：P_E+P_B＝0，式中，P_E、P_B为两侧换流器的有功输入；

33)采用不等式约束，包括发电机有功和无功出力、节点电压幅值以及统一潮流控制器运行约束：

式中：P_Gi,max、P_Gi,min分别为发电机i有功出力上、下限，Q_Gi,max、Q_Gi,min分别为发电机i无功出力上、下限，V_i,max、V_i,min分别为节点i电压幅值的上、下限、θ_i,max、θ_i,min分别为节点i相角的上、下限，P_ijmax为线路传输功率限制，n_g为系统发电机数；

式中：V_Ei,max、V_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源幅值上、下限，V_Bi,max、V_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源幅值上、下限，θ_Ei,max、θ_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源相角上、下限，θ_Bi,max、θ_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源相角上、下限，n_upfc为统一潮流控制器的个数；

第一阶段优化控制变量及状态变量包括x＝[x₀,x_upfc]＝[P_G,Q_G,V,θ,V_E,θ_E,V_B,θ_B]，其中，控制变量P_G、Q_G分别为发电机有功出力和无功出力，状态变量V、θ为节点电压幅值和相角，V_E,θ_E,V_B,θ_B为统一潮流控制器第一阶段确定的参数；根据第一阶段优化结果，确定常规火电机组在各个时刻的出力，并作为下一阶段优化的已知量。

步骤4)含统一潮流控制器的电力系统最优潮流的第二阶段为日内实时调度，调度周期为5-15min，将风速削减得到的场景作为所有可能的实现，以降低系统网损为目标，建立最优潮流模型，制定统一潮流控制器控制策略表。

本发明以10min为例，计算模型如下：

41)以网损最小作为目标函数：式中：P_Di为母线i的有功负荷；

42)含统一潮流控制器的OPF等式约束包含节点功率平衡方程和统一潮流控制器内部有功功率平衡方程；

普通节点功率平衡方程如下：

式中：ΔP_i、ΔQ_i为一般交流节点的功率残差；P_i、Q_i为节点给定功率；V_i、V_j为交流节点的电压幅值，j∈i表示与节点i相连的所有节点；θ_ij、G_ij、B_ij分别为节点i、j间相位差、线路ij上的电导及电纳，i、j的取值范围为{1,2,3…n}，n为系统节点数；

与统一潮流控制器相连的节点功率平衡方程中加入P_i,upfc、Q_i,upfc作为统一潮流控制器所在支路首末端节点的附加注入功率，i取s或r：

统一潮流控制器内部有功功率平衡方程如下：P_E+P_B＝0，式中，P_E、P_B为两侧换流器的有功输入；

43)采用不等式约束，包括发电机有功和无功出力、节点电压幅值以及统一潮流控制器运行约束：

式中：P_Gi,max、P_Gi,min分别为平衡机组i有功出力上、下限，Q_Gi,max、Q_Gi,min分别为平衡机组i无功出力上、下限，V_i,max、V_i,min分别为节点i电压幅值的上、下限、θ_i,max、θ_i,min分别为节点i相角的上、下限，P_ijmax为线路传输功率限制，n_g为系统平衡机组数；

式中：V_Ei,max、V_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源幅值上、下限，V_Bi,max、V_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源幅值上、下限，θ_Ei,max、θ_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源相角上、下限，θ_Bi,max、θ_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源相角上、下限，n_upfc为统一潮流控制器的个数；

第二阶段优化控制变量及状态变量包括x'＝[x₀,x_upfc]＝[P_G,bal,Q_G,bal,V',θ',V_E',θ_E',V_B',θ'_B]，其中，控制变量P_G,bal、Q_G,bal为平衡机组有功和无功出力，状态变量V'、θ'为节点电压幅值和相角(包含新增加的节点r)。V_E',θ'_E,V_B',θ'_B为统一潮流控制器的控制参数，根据第二阶段优化结果，确定风速不确定性实现后统一潮流控制器的控制策略表。

本实施例采用IEEE-14节点数据对上述基于场景的含统一潮流控制器(UPFC)的最优潮流进行算例分析。

IEEE-14节点系统总负荷259MW，输电线路20条，其中变压器3台。UPFC安装于线路4-5的节点4侧，风电接在节点9。系统拓扑如附图2所示，在支路4-5靠节点4侧添加新节点15。

以历史数据作为风速预测值进行计算分析，选取2010年7月4日ALGONA地区18:00～19:00的数据即假设第一阶段调度周期T₁为1小时，将一小时分为N_t段，取N_t为6，即第二阶段调度周期T₂为10分钟，得到风速预测值。本文假定某一时刻风速服从以预测值为期望，以预测值的5％为标准差的正态分布。对每个期望值基于概率距离最短削减得到N_s组场景，取N_s为5。

假定风电场额定功率P_r＝80MW，切入风速v_in＝3m/s，额定风速v_r＝12m/s，切出风速v_out＝25m/s。

表1表示S1-S5为削减得到各时间点的风速数据：

表2为相对应的风电场出力：

第一阶段所得优化结果如表3所示：

根据表3可以确定各发电机组在18：00-19：00的出力情况，以此作为滚动调度计划。可以看出，该系统有功主要由经济性较好的平衡机提供，而经济性相对较差的机组4和机组5主要提供无功支撑。所得最优运行成本为7466.4$。

第二阶段以10分钟为时间间隔T₂调节平衡机组和UPFC参数，保证系统基本在以网损最小为目标函数的最优状态下运行。由于UPFC的潮流控制功能基本由其串联等效电压源幅值决定，所以附表4给出V_B的最优控制策略表：

单个时间段内，由于风速的预测误差，UPFC的控制策略不同，差异较小；对于多个时间段间，由于风速具有随机性，UPFC的控制策略不同，差异较大。

为了更加明显看出UPFC的作用，将第二阶段的方法与系统无UPFC时仅靠平衡机的调控方法作比较，由于篇幅限制仅给出18:10～18:20时间段的结果，无UPFC时，系统仅靠平衡机来协调风电的波动性，平衡机调节能力有限，导致系统网损大于含UPFC时的情况，且平衡机出力较大；而加装UPFC可以改善系统潮流，减小网损，并且可以观察到UPFC能够减少平衡机出力，由于第一阶段火电机组有功出力已经给定，因此UPFC可以减少系统发电费用。经过计算，加装UPFC后网损减少量均值为P_loss＝1.69MW，累计一年降损量可达1480万度电，相当可观。

附图3是各个时间段各个风速场景下含UPFC和不含UPFC时的最小网损，图中S_ij表示第i个时间点的第j个场景，例如S₁₅表示18:10时刻第五个场景。可以很直观地从图中看到有UPFC最优控制的系统网损显然小于无UPFC控制的系统，经过计算网损减少量的均值为P_loss＝1.4552MW，未安装UPFC时的网损均值为10.0122MW，安装UPFC降低了14.53％网损。每年平均可节电约1275万度，假设单位电价为0.6元/度，单网损这一项就直接节约经济效益765万元/年，UPFC提高电网经济性的效果可见一斑。

以上仿真结果验证了本发明所提模型和方法的有效性和实用性。该方法利用UPFC的灵活控制能力，通过UPFC控制参数的快速调节可以协调风电出力的波动性和不确定性，能够提高系统的经济性与安全性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)基于功率注入法推导统一潮流控制器的稳态模型；

2)采用场景模拟技术产生一系列风速场景，根据风速预测值随机产生大规模风速场景，利用场景削减方法最终得到若干个具有代表性的场景；

3)含统一潮流控制器的电力系统最优潮流的第一阶段为日内滚动调度，调度周期为30-60min，记为T₁，以优化系统运行成本为目标，建立最优潮流模型，制定常规发电机组出力计划；

4)含统一潮流控制器的电力系统最优潮流的第二阶段为日内实时调度，调度周期为5-15min，记为T₂，将风速削减得到的场景作为所有可能的实现，以降低系统网损为目标，建立最优潮流模型，制定统一潮流控制器控制策略表。

2.根据权利要求1所述的含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，其特征在于，所述步骤1)中将统一潮流控制器对系统的影响等效为对其两端节点的注入功率，统一潮流控制器采用双电压源模型，包括两组相互并联的可控电压源和对应的阻抗；具体包括如下步骤：假设统一潮流控制器安装在线路sm的s端，通过在统一潮流控制器末端增加一个节点r，使统一潮流控制器成为独立的支路参与系统潮流计算和最优潮流计算。

3.根据权利要求1所述的含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，其特征在于：所述步骤2)中的风速场景的风速与风功率的对应关系满足如下公式：式中：P_w(v)为风电机组实际有功出力，v_ci为风电机组的切入风速；v_r为风电机组的额定风速；v_co为风电机组的切出风速；P_r为风电机组的额定输出功率。

4.根据权利要求3所述的含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，其特征在于：所述步骤2)中场景削减的具体步骤如下：

21)首先对每个场景指定一个发生的概率p_s(s＝1,...,N_s)，且p_s＝1/N_s，∑_sp_s＝1；以风速预测值加上一个服从标准正态分布的随机变量来模拟风速的波动，通过MATLAB随机得到N_s个场景，每个场景概率为p_s＝1/N_s；

22)计算每对场景之间的距离D(s,s′)，其中s＝1,...,N_s,s′＝1,...,N_s且s≠s′，其值为场景s与场景s′之间的向量范数；

23)对于每个场景k，找出与其距离最短的场景m，即D(k,m)＝minD(k,s')，其中k＝1,...,N_s，m∈{1,...,N_s}且k≠m；

24)计算每个场景k和与其距离最短的场景m之间的概率距离pD(k)＝ps(k)*D(k,m)，找到概率距离最短的场景d，使pD(d)＝minpD(k)，其中，ps(k)为场景k出现的概率；

25)在总场景中删去场景m，N_s＝N_s-1，并且将删去场景的概率加到与其距离最短的场景概率上，即ps(k)＝ps(k)+ps(m)，保证剩余场景概率值和始终为1；

26)重复步骤22)-25)，直至场景数量满足需要要求。

5.根据权利要求1所述的含统一潮流控制器的电力系统两阶段最优潮流计算方法，其特征在于：所述步骤3)包括以下步骤：

31)第一阶段以发电费用最小作为目标函数：

式中：P_Gi(t)为第i台发电机在时段t(t＝T₁,T₁∈[30min,60min])内的有功功率出力，a_2i、a_1i、a_0i为第i台发电机发电费用系数；

32)含统一潮流控制器的OPF等式约束包含节点功率平衡方程和统一潮流控制器内部有功功率平衡方程；

普通节点功率平衡方程如下：

式中：ΔP_i、ΔQ_i为一般交流节点的功率残差；P_i、Q_i为节点给定功率；V_i、V_j为交流节点的电压幅值，j∈i表示与节点i相连的所有节点；θ_ij、G_ij、B_ij分别为节点i、j间相位差、线路ij上的电导及电纳，i、j的取值范围为{1,2,3…n}，n为系统节点数；

与统一潮流控制器相连的节点功率平衡方程中加入P_i,upfc、Q_i,upfc作为统一潮流控制器所在支路首末端节点的附加注入功率，i取s或r：

统一潮流控制器内部有功功率平衡方程如下：P_E+P_B＝0，式中，P_E、P_B为两侧换流器的有功输入；

33)采用不等式约束，包括发电机有功和无功出力、节点电压幅值以及统一潮流控制器运行约束：

式中：P_Gi,max、P_Gi,min分别为发电机i有功出力上、下限，Q_Gi,max、Q_Gi,min分别为发电机i无功出力上、下限，V_i,max、V_i,min分别为节点i电压幅值的上、下限、θ_i,max、θ_i,min分别为节点i相角的上、下限，P_ijmax为线路传输功率限制，n_g为系统发电机数，n为系统总节点数；

式中：V_Ei,max、V_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源幅值上、下限，V_Bi,max、V_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源幅值上、下限，θ_Ei,max、θ_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源相角上、下限，θ_Bi,max、θ_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源相角上、下限，n_upfc为统一潮流控制器的个数；

第一阶段优化控制变量及状态变量包括x＝[x₀,x_upfc]＝[P_G,Q_G,V,θ,V_E,θ_E,V_B,θ_B]，其中，控制变量P_G、Q_G分别为发电机有功出力和无功出力，状态变量V、θ为节点电压幅值和相角，V_E,θ_E,V_B,θ_B为统一潮流控制器第一阶段确定的参数；根据第一阶段优化结果，确定常规火电机组在各个时刻的出力，并作为下一阶段优化的已知量。

6.根据权利要求5所述的含风电场电力系统动态随机最优潮流模型与计算方法，其特征在于：所述步骤4)中计算模型如下：

41)以网损最小作为目标函数：式中：P_Gi(t)为第i台发电机在时段t(t＝T₂,T₂∈[5min,15min])内的有功功率出力，P_Di(t)为母线i在时段t(t＝T₂,T₂∈[5min,15min])内的有功功率负荷；

42)含统一潮流控制器的OPF等式约束包含节点功率平衡方程和统一潮流控制器内部有功功率平衡方程；

普通节点功率平衡方程如下：

式中：ΔP_i、ΔQ_i为一般交流节点的功率残差；P_i、Q_i为节点给定功率；V_i、V_j为交流节点的电压幅值，j∈i表示与节点i相连的所有节点；θ_ij、G_ij、B_ij分别为节点i、j间相位差、线路ij上的电导及电纳，i、j的取值范围为{1,2,3…n}，n为系统节点数；

与统一潮流控制器相连的节点功率平衡方程中加入P_i,upfc、Q_i,upfc作为统一潮流控制器所在支路首末端节点的附加注入功率，i取s或r：

统一潮流控制器内部有功功率平衡方程如下：P_E+P_B＝0，式中，P_E、P_B为两侧换流器的有功输入；

43)采用不等式约束，包括发电机有功和无功出力、节点电压幅值以及统一潮流控制器运行约束：

式中：P_Gi,max、P_Gi,min分别为平衡机组i有功出力上、下限，Q_Gi,max、Q_Gi,min分别为平衡机组i无功出力上、下限，V_i,max、V_i,min分别为节点i电压幅值的上、下限、θ_i,max、θ_i,min分别为节点i相角的上、下限，P_ijmax为线路传输功率限制，n_bal为系统平衡机组数；

式中：V_Ei,max、V_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源幅值上、下限，V_Bi,max、V_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源幅值上、下限，θ_Ei,max、θ_Ei,min分别为第i个统一潮流控制器并联电压源相角上、下限，θ_Bi,max、θ_Bi,min分别为第i个统一潮流控制器串联电压源相角上、下限，n_upfc为统一潮流控制器的个数；

第二阶段优化控制变量及状态变量包括x'＝[x₀,x_upfc]＝[P_G,bal,Q_G,bal,V',θ',V′_E,θ'_E,V′_B,θ'_B]，其中，控制变量P_G,bal、Q_G,bal为平衡机组有功和无功出力，状态变量V'、θ'为节点电压幅值和相角(包含新增加的节点r)。V′_E,θ'_E,V′_B,θ'_B为统一潮流控制器的控制参数，根据第二阶段优化结果，确定风速不确定性实现后统一潮流控制器的控制策略表。