CN111162539A - 考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法及系统 - Google Patents

考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法及系统 Download PDF

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CN111162539A
CN111162539A CN202010262623.1A CN202010262623A CN111162539A CN 111162539 A CN111162539 A CN 111162539A CN 202010262623 A CN202010262623 A CN 202010262623A CN 111162539 A CN111162539 A CN 111162539A
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刘建坤
卫志农
李程
李文平
刘力强
陈静
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Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Hohai University HHU
Electric Power Research Institute of State Grid Jiangsu Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法及系统，本发明充分考虑风电场等新能源并网带来的电力系统不确定性，基于考虑风力发电中风速和负荷随机性的最优潮流模型，计算发电最小成本，根据发电最小成本确定可控移相器选址，实现了并网后电网系统中可控移相器的安装选址。

Description

考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法及系统
技术领域
本发明涉及一种考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法及系统，属于电力系统相关技术领域。
背景技术
由于新能源并网比例的不断升高及高峰负荷的持续增长，不但降低了供电的可靠性，同时也增加了供电成本。因此，为满足具有时变性的电力需求（尤其在负荷高峰期），提高供电可靠性并降低供电成本，已成为亟待解决的问题，这也对电力系统调峰提出了新的挑战。大规模风电的并网，风电对电网渗透率的日益提高，电力系统对新能源不确定性的研究十分重要。
由于电力电子技术的不断成熟，柔性潮流输电设备已逐渐开行应用于电网中，而这其中，可控移相器由于对潮流的控制作用，而被在电力系统中广泛应用。因此，在当下大规模具有不确定性的新能源接入系统时，引入可控移相器对系统潮流进行调节和控制，研究计及新能源并网的最优潮流充分发挥对于充分发挥可控移相器的调控能力，保障电网安全稳定运行具有重要意义。然而，在并网后的电网系统中，针对可控移相器的安装选址研究较少，因此急需一种可控移相器的选址方法，对实际工程进行指导。
发明内容
本发明提供了一种考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法及系统，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法，包括，
基于可控移相器的功率等效模型，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程；
根据可控移相器加入系统后的功率平衡方程、预设的考虑风力发电中风速和负荷随机性的最优潮流模型，计算发电最小成本；
其中，最优潮流模型为，
目标函数：
Figure 21224DEST_PATH_IMAGE001
其中，f为最优潮流模型的目标函数，T为调度周期所划分时段，
Figure 443632DEST_PATH_IMAGE003
为每个时段的持续时 间，
Figure 812166DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 939522DEST_PATH_IMAGE005
分别为火力发电机组和风力发电机组的节点集合，
Figure 26295DEST_PATH_IMAGE006
分别为火力 发电机组的成本系数，
Figure 708251DEST_PATH_IMAGE007
为风力发电机组的成本系数，
Figure 947602DEST_PATH_IMAGE008
为火力发电机组的有功出力，
Figure 495127DEST_PATH_IMAGE009
为风力发电机组的有功出力，
Figure 819929DEST_PATH_IMAGE010
为风力发电机组的有功出力求期望；
约束条件：
Figure 376681DEST_PATH_IMAGE011
Figure 204960DEST_PATH_IMAGE012
Figure 188965DEST_PATH_IMAGE013
Figure 735484DEST_PATH_IMAGE014
Figure 98857DEST_PATH_IMAGE015
Figure 47221DEST_PATH_IMAGE016
Figure 15177DEST_PATH_IMAGE017
Figure 298260DEST_PATH_IMAGE018
其中，
Figure 947547DEST_PATH_IMAGE019
为节点i上发电机有功功率，
Figure 999686DEST_PATH_IMAGE020
分别为
Figure 76226DEST_PATH_IMAGE021
的下、上限值，
Figure 846605DEST_PATH_IMAGE022
为节 点i上发电机无功功率，
Figure 34004DEST_PATH_IMAGE023
分别为
Figure 19277DEST_PATH_IMAGE024
的下、上限值，
Figure 518916DEST_PATH_IMAGE025
为可控移相器引起的附加 注入有功功率，
Figure 527324DEST_PATH_IMAGE026
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 705364DEST_PATH_IMAGE027
为节点i上负荷节点有功 功率，
Figure 732095DEST_PATH_IMAGE028
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 150438DEST_PATH_IMAGE029
分别为节点导纳矩阵中位置为ij元素 的实部和虚部，
Figure 629829DEST_PATH_IMAGE030
为节点i电压，
Figure 424610DEST_PATH_IMAGE031
为节点i的相角
Figure 246460DEST_PATH_IMAGE032
和节点j的相角
Figure 84972DEST_PATH_IMAGE033
之差，
Figure 67972DEST_PATH_IMAGE034
为系统 节点集合，
Figure 650131DEST_PATH_IMAGE035
为系统支路集合，
Figure 136608DEST_PATH_IMAGE036
为节点i的电压幅值，
Figure 411600DEST_PATH_IMAGE037
分别为
Figure 616316DEST_PATH_IMAGE038
的下、上限值，
Figure 815217DEST_PATH_IMAGE039
为节点i的电压相角，
Figure 420115DEST_PATH_IMAGE040
分别为
Figure 616741DEST_PATH_IMAGE041
的下、上限值，
Figure 558021DEST_PATH_IMAGE042
为节点i和节点i构成的支路ij 功率，
Figure 232716DEST_PATH_IMAGE043
分别为
Figure 943052DEST_PATH_IMAGE044
的下、上限值，
Figure 310580DEST_PATH_IMAGE045
为支路ij的视在功率，
Figure 473577DEST_PATH_IMAGE046
分别为
Figure 951962DEST_PATH_IMAGE047
的下、 上限值，
Figure 595433DEST_PATH_IMAGE048
分别为
Figure 120480DEST_PATH_IMAGE049
的预设置信水平值，
Figure 787085DEST_PATH_IMAGE050
为不等式 约束成立的概率值；
根据发电最小成本确定可控移相器选址。
将可控移相器用串联电压源和并联电流源等效，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程，
Figure 52850DEST_PATH_IMAGE051
Figure 488511DEST_PATH_IMAGE052
其中，
Figure 994578DEST_PATH_IMAGE053
为节点i上发电机有功功率，
Figure 397747DEST_PATH_IMAGE054
为节点i上发电机无功功率，
Figure 217935DEST_PATH_IMAGE055
为可控移 相器引起的附加注入有功功率，
Figure 757370DEST_PATH_IMAGE056
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 637601DEST_PATH_IMAGE057
为节点i 上负荷节点有功功率，
Figure 265416DEST_PATH_IMAGE058
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 623716DEST_PATH_IMAGE059
分别为节点导纳矩阵 中位置为ij元素的实部和虚部，
Figure 283236DEST_PATH_IMAGE060
为节点i电压，
Figure 68790DEST_PATH_IMAGE061
为节点i的相角
Figure 180971DEST_PATH_IMAGE062
和节点j的相角
Figure 342962DEST_PATH_IMAGE063
之差。
风力发电机组的有功出力求期望过程为，
求解风速序列的时空相关系数矩阵；
将风力发电机组节点注入功率转化为互不相关的随机变量，考虑风速序列的时空相关系数矩阵，采用半不变量法求取系统节点和支路状态变量的概率分布；
基于系统节点和支路状态变量的概率分布，计算风力发电机组的有功出力求期望。
考虑风力发电不确定性的可控移相器选址系统，包括，
等效计算模块：基于可控移相器的功率等效模型，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程；
成本计算模块：根据可控移相器加入系统后的功率平衡方程、预设的考虑风力发电中风速和负荷随机性的最优潮流模型，计算发电最小成本；
成本计算模块采用的最优潮流模型为，
目标函数：
Figure 856989DEST_PATH_IMAGE064
其中，f为最优潮流模型的目标函数，T为调度周期所划分时段，
Figure 79023DEST_PATH_IMAGE065
为每个时段的持续 时间，
Figure 681430DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 381533DEST_PATH_IMAGE067
分别为火力发电机组和风力发电机组的节点集合，
Figure 750066DEST_PATH_IMAGE068
分别为火 力发电机组的成本系数，
Figure 205318DEST_PATH_IMAGE069
为风力发电机组的成本系数，
Figure 42824DEST_PATH_IMAGE070
为火力发电机组的有功出 力，
Figure 795886DEST_PATH_IMAGE071
为风力发电机组的有功出力，
Figure 769658DEST_PATH_IMAGE072
为风力发电机组的有功出力求期望；
约束条件：
Figure 582762DEST_PATH_IMAGE073
Figure 907564DEST_PATH_IMAGE074
Figure 189948DEST_PATH_IMAGE075
Figure 283806DEST_PATH_IMAGE076
Figure 267811DEST_PATH_IMAGE077
Figure 876647DEST_PATH_IMAGE078
Figure 987823DEST_PATH_IMAGE079
Figure 185455DEST_PATH_IMAGE080
其中，
Figure 91094DEST_PATH_IMAGE081
为节点i上发电机有功功率，
Figure 374176DEST_PATH_IMAGE082
分别为
Figure 757884DEST_PATH_IMAGE083
的下、上限值，
Figure 78532DEST_PATH_IMAGE084
为节点i 上发电机无功功率，
Figure 155072DEST_PATH_IMAGE085
分别为
Figure 925451DEST_PATH_IMAGE084
的下、上限值，
Figure 175167DEST_PATH_IMAGE086
为可控移相器引起的附加注 入有功功率，
Figure 98123DEST_PATH_IMAGE087
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 594833DEST_PATH_IMAGE088
为节点i上负荷节点有功功 率，
Figure 603240DEST_PATH_IMAGE089
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 843597DEST_PATH_IMAGE090
分别为节点导纳矩阵中位置为ij元素的 实部和虚部，
Figure 621060DEST_PATH_IMAGE091
为节点i电压，
Figure 291601DEST_PATH_IMAGE092
为节点i的相角
Figure 521725DEST_PATH_IMAGE093
和节点j的相角
Figure 565773DEST_PATH_IMAGE094
之差，
Figure 197743DEST_PATH_IMAGE095
为系统节 点集合，
Figure 36255DEST_PATH_IMAGE096
为系统支路集合，
Figure 19254DEST_PATH_IMAGE097
为节点i的电压幅值，
Figure 601414DEST_PATH_IMAGE098
分别为
Figure 87890DEST_PATH_IMAGE099
的下、上限值，
Figure 365812DEST_PATH_IMAGE100
为节点i的电压相角，
Figure 570529DEST_PATH_IMAGE101
分别为
Figure 690800DEST_PATH_IMAGE102
的下、上限值，
Figure 297362DEST_PATH_IMAGE103
为节点i和节点i构成的支路ij功 率，
Figure 743256DEST_PATH_IMAGE104
分别为
Figure 169689DEST_PATH_IMAGE105
的下、上限值，
Figure 172280DEST_PATH_IMAGE106
为支路ij的视在功率，
Figure 820299DEST_PATH_IMAGE107
分别为
Figure 186163DEST_PATH_IMAGE108
的下、上 限值，
Figure 365472DEST_PATH_IMAGE109
分别为
Figure 93125DEST_PATH_IMAGE110
的预设置信水平值，
Figure 408700DEST_PATH_IMAGE111
为不等式 约束成立的概率值；
结果模块：根据发电最小成本确定可控移相器选址。
等效计算模块将可控移相器用串联电压源和并联电流源等效，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程；
功率平衡方程为，
Figure 196396DEST_PATH_IMAGE112
Figure 597422DEST_PATH_IMAGE113
其中，
Figure 128766DEST_PATH_IMAGE114
为节点i上发电机有功功率，
Figure 626744DEST_PATH_IMAGE115
为节点i上发电机无功功率，
Figure 70495DEST_PATH_IMAGE116
为可控移 相器引起的附加注入有功功率，
Figure 476593DEST_PATH_IMAGE117
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 296781DEST_PATH_IMAGE118
为节点i 上负荷节点有功功率，
Figure 836216DEST_PATH_IMAGE119
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 450868DEST_PATH_IMAGE120
分别为节点导纳矩阵 中位置为ij元素的实部和虚部，
Figure 75753DEST_PATH_IMAGE121
为节点i电压，
Figure 699632DEST_PATH_IMAGE122
为节点i的相角
Figure 93574DEST_PATH_IMAGE123
和节点j的相角
Figure 144706DEST_PATH_IMAGE124
之差；
成本计算模块包括有功出力求期望模块，有功出力求期望模块包括，
矩阵模块：求解风速序列的时空相关系数矩阵；
概率分布模块：将风力发电机组节点注入功率转化为互不相关的随机变量，考虑风速序列的时空相关系数矩阵，采用半不变量法求取系统节点和支路状态变量的概率分布；
期望模块：基于系统节点和支路状态变量的概率分布，计算风力发电机组的有功出力求期望。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法的指令。
本发明所达到的有益效果：本发明充分考虑风电场等新能源并网带来的电力系统不确定性，基于考虑风力发电中风速和负荷随机性的最优潮流模型，计算发电最小成本，根据发电最小成本确定可控移相器选址，实现了并网后电网系统中可控移相器的安装选址。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为装有可控移相器的输电线路图；
图3为可控移相器节点注入功率模型图。
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。
如图1所示，考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法，包括以下步骤：
步骤1，基于可控移相器的功率等效模型，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程。
当可控移相器串联侧串联在输电线路（即支路）上时，如图2所示，图中i和j为节 点，
Figure 259817DEST_PATH_IMAGE125
和
Figure 421808DEST_PATH_IMAGE126
表征首（即节点i）、末（即节点j）端电压，此时可控移相器用串联电压源和并联 电流源等效，将其电压源支路利用诺顿定理可等效为图3所示的功率注入模型，此时，系统 的功率平衡方程为：
Figure 935835DEST_PATH_IMAGE127
Figure 157869DEST_PATH_IMAGE128
其中，
Figure 491767DEST_PATH_IMAGE053
为节点i上发电机有功功率，
Figure 457449DEST_PATH_IMAGE054
为节点i上发电机无功功率，
Figure 825983DEST_PATH_IMAGE055
为可控移 相器引起的附加注入有功功率，
Figure 218918DEST_PATH_IMAGE056
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 118741DEST_PATH_IMAGE057
为节点i 上负荷节点有功功率，
Figure 874732DEST_PATH_IMAGE058
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 848504DEST_PATH_IMAGE059
分别为节点导纳矩阵 中位置为ij元素的实部和虚部，
Figure 661608DEST_PATH_IMAGE060
为节点i电压，
Figure 720831DEST_PATH_IMAGE061
为节点i的相角
Figure 277583DEST_PATH_IMAGE062
和节点j的相角
Figure 371441DEST_PATH_IMAGE063
之差。
步骤2，根据可控移相器加入系统后的功率平衡方程、预设的考虑风力发电中风速和负荷随机性的最优潮流模型，计算发电最小成本。
最优潮流模型以发电最小成本为目标，目标函数为：
Figure 355446DEST_PATH_IMAGE129
其中，f为最优潮流模型的目标函数，T为调度周期所划分时段，
Figure 901965DEST_PATH_IMAGE003
为每个时段的持续时 间，
Figure 988040DEST_PATH_IMAGE004
和
Figure 936404DEST_PATH_IMAGE005
分别为火力发电机组和风力发电机组的节点集合，
Figure 91311DEST_PATH_IMAGE006
分别为火力 发电机组的成本系数，
Figure 125126DEST_PATH_IMAGE007
为风力发电机组的成本系数，
Figure 23681DEST_PATH_IMAGE008
为火力发电机组的有功出力，
Figure 92131DEST_PATH_IMAGE009
为风力发电机组的有功出力，
Figure 417939DEST_PATH_IMAGE130
为对随机变量求期望；
约束条件：
Figure 673471DEST_PATH_IMAGE131
Figure 188766DEST_PATH_IMAGE132
Figure 363920DEST_PATH_IMAGE133
Figure 611362DEST_PATH_IMAGE134
Figure 416507DEST_PATH_IMAGE135
Figure 656864DEST_PATH_IMAGE136
Figure 434327DEST_PATH_IMAGE137
Figure 914987DEST_PATH_IMAGE138
其中，前两个约束为功率平衡约束，后面的约束为考虑负荷和风速随机性采用的状态 变量机会约束；
Figure 659958DEST_PATH_IMAGE139
为节点i上发电机有功功率，
Figure 189159DEST_PATH_IMAGE140
分别为
Figure 149025DEST_PATH_IMAGE139
的下、上限值，
Figure 987537DEST_PATH_IMAGE141
为 节点i上发电机无功功率，
Figure 704957DEST_PATH_IMAGE142
分别为
Figure 100167DEST_PATH_IMAGE143
的下、上限值，
Figure 104419DEST_PATH_IMAGE144
为可控移相器引起的附 加注入有功功率，
Figure 864565DEST_PATH_IMAGE145
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 131598DEST_PATH_IMAGE146
为节点i上负荷节点有 功功率，
Figure 517449DEST_PATH_IMAGE147
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 124011DEST_PATH_IMAGE148
分别为节点导纳矩阵中位置为ij元 素的实部和虚部，
Figure 304325DEST_PATH_IMAGE149
为节点i电压，
Figure 996338DEST_PATH_IMAGE150
为节点i的相角
Figure 185879DEST_PATH_IMAGE151
和节点j的相角
Figure 709265DEST_PATH_IMAGE152
之差，
Figure 1093DEST_PATH_IMAGE153
为系 统节点集合，
Figure 180402DEST_PATH_IMAGE154
为系统支路集合，
Figure 721105DEST_PATH_IMAGE155
为节点i的电压幅值，
Figure 285947DEST_PATH_IMAGE156
分别为
Figure 11326DEST_PATH_IMAGE157
的下、上限 值，
Figure 412352DEST_PATH_IMAGE158
为节点i的电压相角，
Figure 943696DEST_PATH_IMAGE159
分别为
Figure 113778DEST_PATH_IMAGE160
的下、上限值，
Figure 885424DEST_PATH_IMAGE161
为节点i和节点i构成的支 路ij功率，
Figure 37662DEST_PATH_IMAGE162
分别为
Figure 857851DEST_PATH_IMAGE163
的下、上限值，
Figure 397285DEST_PATH_IMAGE164
为支路ij的视在功率，
Figure 277516DEST_PATH_IMAGE165
分别为
Figure 902402DEST_PATH_IMAGE166
的下、上限值，
Figure 526281DEST_PATH_IMAGE167
分别为
Figure 920222DEST_PATH_IMAGE168
的预设置信水平值，
Figure 971355DEST_PATH_IMAGE169
为 不等式约束成立的概率值。
上述模型中火力发电出力的计算为电网领域公知的技术，这里不详细描述。考虑风力发电出力时间和空间上的相关性，采用不变量法计算风力发电机组的有功出力期望，具体如下：
21）求解风速序列的时空相关系数矩阵。
根据实际风速在时间上的相关性，建立
Figure 86466DEST_PATH_IMAGE170
阶风速时间序列的自回归滑动平 均模型，此模型表示如下:
Figure 248457DEST_PATH_IMAGE171
其中，
Figure 762484DEST_PATH_IMAGE172
表征风速序列值，
Figure 781255DEST_PATH_IMAGE173
表征高斯白噪声 序列，
Figure 131465DEST_PATH_IMAGE174
和
Figure 346415DEST_PATH_IMAGE175
为自回归滑动平均模型参数；对不同t时 刻该模型进行展开，对应时间序列的自相关函数为
Figure 465681DEST_PATH_IMAGE176
，模型展开如下：
Figure 920933DEST_PATH_IMAGE177
其中，
Figure 742127DEST_PATH_IMAGE178
均表征自回归滑动平均序列的格林函数矩阵，
Figure 245921DEST_PATH_IMAGE179
表征风 速序列的标准差，
Figure 547589DEST_PATH_IMAGE180
表征高斯白噪声序列的标准差。
在每个T时间段内，根据上式整理风速序列的时间相关系数矩阵为
Figure 363623DEST_PATH_IMAGE181
。根据风速 在地理位置相近风力发电场之间的相关性，整理K座风力发电厂风速的相关系数矩阵为
Figure 422846DEST_PATH_IMAGE182
，具体相关系数矩阵表示如下：
Figure 979598DEST_PATH_IMAGE183
Figure 135773DEST_PATH_IMAGE184
其中，
Figure 870510DEST_PATH_IMAGE185
表征第
Figure 666297DEST_PATH_IMAGE186
和
Figure 574210DEST_PATH_IMAGE187
电厂在第t时间段内的风速相关系数。
22）利用动态随机潮流模型计算方法处理风速这一随机变量，将风力发电机组节点注入功率转化为互不相关的随机变量，考虑风速序列的时空相关系数矩阵，采用半不变量法求取系统节点和支路状态变量的概率分布。
考虑风速在时空上的相关性，当风力发电机组节点进行有功注入时，不能直接应用半不变量法对系统节点和支路的状态变量进行求取，需将该具有相关性的节点注入功率转化为互不相关的随机变量。因此，在基准运行点对潮流方程进行泰勒展开，得到如下公式（忽略2次及以上高次项）：
Figure 522575DEST_PATH_IMAGE188
其中，
Figure 677481DEST_PATH_IMAGE189
为时段t的节点注入功率，
Figure 773613DEST_PATH_IMAGE190
和
Figure 422900DEST_PATH_IMAGE191
分别为节点和支路的状态变量， 下标“0” 表征基准运行点，
Figure 477969DEST_PATH_IMAGE192
和
Figure 616826DEST_PATH_IMAGE193
灵敏度矩阵，
Figure 137937DEST_PATH_IMAGE194
等于基准运行点处雅克比矩阵的 转置，
Figure 840183DEST_PATH_IMAGE195
。
基于上式，将T个时间段的输入变量和状态变量整理为矩阵，表示如下：
Figure 497560DEST_PATH_IMAGE196
其中，
Figure 807319DEST_PATH_IMAGE197
，
Figure 64994DEST_PATH_IMAGE198
，
Figure 56083DEST_PATH_IMAGE199
表征
Figure 895863DEST_PATH_IMAGE200
第i个元素对应 输入变量的标准差，
Figure 563474DEST_PATH_IMAGE201
为
Figure 59177DEST_PATH_IMAGE202
标准化后得到的输入变量。
由于
Figure 650696DEST_PATH_IMAGE203
各变量间具有相关性，因此，需利用相关系数矩阵
Figure 523144DEST_PATH_IMAGE204
进行分解，将
Figure 377967DEST_PATH_IMAGE205
的各随机变量表示为互不相关的随机变量
Figure 344655DEST_PATH_IMAGE206
的线性组合：
Figure 739865DEST_PATH_IMAGE207
Figure 491920DEST_PATH_IMAGE208
其中，
Figure 501333DEST_PATH_IMAGE209
为
Figure 768366DEST_PATH_IMAGE210
利用平方根法分解得到的下三角矩阵。
此时，上述矩阵变换为：
Figure 904950DEST_PATH_IMAGE211
由于
Figure 760779DEST_PATH_IMAGE212
中各变量互不相关，则状态变量的各阶半不变量可由下式得到：
Figure 691826DEST_PATH_IMAGE213
其中，
Figure 446155DEST_PATH_IMAGE214
分别表征
Figure 373048DEST_PATH_IMAGE215
中各随机变量 的k阶半不变量所组成的矩阵，
Figure 834116DEST_PATH_IMAGE216
分别表征
Figure 263960DEST_PATH_IMAGE217
中元素的k次幂所组成 的矩阵。
采用Gram-Charlier级数展开方法求得系统节点和支路状态变量的概率分布。
23）基于系统节点和支路状态变量的概率分布，最优潮流计算时计算风力发电机组的有功出力求期望。
步骤3，根据发电最小成本确定可控移相器选址；即发电最小成本时，可控移相器所在支路为最终的选址。
上述方法充分考虑风电场等新能源并网带来的电力系统不确定性，基于考虑风力发电中风速和负荷随机性的最优潮流模型，计算发电最小成本，根据发电最小成本确定可控移相器选址，实现了并网后电网系统中可控移相器的安装选址。
考虑风力发电不确定性的可控移相器选址系统，包括，
等效计算模块：基于可控移相器的功率等效模型，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程。
等效计算模块将可控移相器用串联电压源和并联电流源等效，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程；
功率平衡方程为，
Figure 692536DEST_PATH_IMAGE218
Figure 905343DEST_PATH_IMAGE219
其中，
Figure 548814DEST_PATH_IMAGE114
为节点i上发电机有功功率，
Figure 70931DEST_PATH_IMAGE115
为节点i上发电机无功功率，
Figure 737536DEST_PATH_IMAGE116
为可控移 相器引起的附加注入有功功率，
Figure 3301DEST_PATH_IMAGE117
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 501278DEST_PATH_IMAGE118
为节点i 上负荷节点有功功率，
Figure 210608DEST_PATH_IMAGE119
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 351127DEST_PATH_IMAGE120
分别为节点导纳矩阵 中位置为ij元素的实部和虚部，
Figure 233633DEST_PATH_IMAGE121
为节点i电压，
Figure 523800DEST_PATH_IMAGE122
为节点i的相角
Figure 653298DEST_PATH_IMAGE123
和节点j的相角
Figure 28916DEST_PATH_IMAGE124
之差。
成本计算模块：根据可控移相器加入系统后的功率平衡方程、预设的考虑风力发电中风速和负荷随机性的最优潮流模型，计算发电最小成本。
成本计算模块采用的最优潮流模型为，
目标函数：
Figure 449533DEST_PATH_IMAGE220
其中，f为最优潮流模型的目标函数，T为调度周期所划分时段，
Figure 109054DEST_PATH_IMAGE065
为每个时段的持续 时间，
Figure 160186DEST_PATH_IMAGE066
和
Figure 272368DEST_PATH_IMAGE067
分别为火力发电机组和风力发电机组的节点集合，
Figure 496675DEST_PATH_IMAGE068
分别为火 力发电机组的成本系数，
Figure 495856DEST_PATH_IMAGE069
为风力发电机组的成本系数，
Figure 970087DEST_PATH_IMAGE070
为火力发电机组的有功出 力，
Figure 382613DEST_PATH_IMAGE071
为风力发电机组的有功出力，
Figure 348295DEST_PATH_IMAGE072
为风力发电机组的有功出力求期望；
约束条件：
Figure 716829DEST_PATH_IMAGE073
Figure 906502DEST_PATH_IMAGE074
Figure 744008DEST_PATH_IMAGE075
Figure 497069DEST_PATH_IMAGE076
Figure 736420DEST_PATH_IMAGE077
Figure 96995DEST_PATH_IMAGE078
Figure 671064DEST_PATH_IMAGE079
Figure 978549DEST_PATH_IMAGE080
其中，
Figure 869144DEST_PATH_IMAGE081
为节点i上发电机有功功率，
Figure 867798DEST_PATH_IMAGE082
分别为
Figure 414317DEST_PATH_IMAGE083
的下、上限值，
Figure 587810DEST_PATH_IMAGE084
为节点i 上发电机无功功率，
Figure 785442DEST_PATH_IMAGE085
分别为
Figure 691081DEST_PATH_IMAGE084
的下、上限值，
Figure 787213DEST_PATH_IMAGE086
为可控移相器引起的附加注 入有功功率，
Figure 685767DEST_PATH_IMAGE087
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 488638DEST_PATH_IMAGE088
为节点i上负荷节点有功功 率，
Figure 627496DEST_PATH_IMAGE089
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 397874DEST_PATH_IMAGE090
分别为节点导纳矩阵中位置为ij元素的 实部和虚部，
Figure 585273DEST_PATH_IMAGE091
为节点i电压，
Figure 570547DEST_PATH_IMAGE092
为节点i的相角
Figure 70186DEST_PATH_IMAGE093
和节点j的相角
Figure 78593DEST_PATH_IMAGE094
之差，
Figure 132000DEST_PATH_IMAGE095
为系统节 点集合，
Figure 158730DEST_PATH_IMAGE096
为系统支路集合，
Figure 577073DEST_PATH_IMAGE097
为节点i的电压幅值，
Figure 869515DEST_PATH_IMAGE098
分别为
Figure 913563DEST_PATH_IMAGE099
的下、上限值，
Figure 545532DEST_PATH_IMAGE100
为节点i的电压相角，
Figure 384044DEST_PATH_IMAGE101
分别为
Figure 429361DEST_PATH_IMAGE102
的下、上限值，
Figure 762253DEST_PATH_IMAGE103
为节点i和节点i构成的支路ij功 率，
Figure 500926DEST_PATH_IMAGE104
分别为
Figure 588968DEST_PATH_IMAGE105
的下、上限值，
Figure 793685DEST_PATH_IMAGE106
为支路ij的视在功率，
Figure 179535DEST_PATH_IMAGE107
分别为
Figure 582835DEST_PATH_IMAGE108
的下、上 限值，
Figure 779461DEST_PATH_IMAGE109
分别为
Figure 720741DEST_PATH_IMAGE110
的预设置信水平值，
Figure 457753DEST_PATH_IMAGE111
为不等式 约束成立的概率值。
成本计算模块包括有功出力求期望模块，有功出力求期望模块包括，
矩阵模块：求解风速序列的时空相关系数矩阵；
概率分布模块：将风力发电机组节点注入功率转化为互不相关的随机变量，考虑风速序列的时空相关系数矩阵，采用半不变量法求取系统节点和支路状态变量的概率分布；
期望模块：基于系统节点和支路状态变量的概率分布，计算风力发电机组的有功出力求期望。
结果模块：根据发电最小成本确定可控移相器选址。
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法，其特征在于：包括，
基于可控移相器的功率等效模型，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程；
根据可控移相器加入系统后的功率平衡方程、预设的考虑风力发电中风速和负荷随机性的最优潮流模型，计算发电最小成本；
其中，最优潮流模型为，
目标函数：
Figure 805432DEST_PATH_IMAGE001
其中，f为最优潮流模型的目标函数，T为调度周期所划分时段，
Figure 371542DEST_PATH_IMAGE002
为每个时段的持续时 间，
Figure 532265DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 158419DEST_PATH_IMAGE004
分别为火力发电机组和风力发电机组的节点集合，
Figure 466909DEST_PATH_IMAGE005
分别为火力 发电机组的成本系数，
Figure 774394DEST_PATH_IMAGE006
为风力发电机组的成本系数，
Figure 117519DEST_PATH_IMAGE007
为火力发电机组的有功出力，
Figure 852257DEST_PATH_IMAGE008
为风力发电机组的有功出力，
Figure 461093DEST_PATH_IMAGE009
为风力发电机组的有功出力求期望；
约束条件：
Figure 558887DEST_PATH_IMAGE010
Figure 507251DEST_PATH_IMAGE011
Figure 662158DEST_PATH_IMAGE012
Figure 695973DEST_PATH_IMAGE013
Figure 407577DEST_PATH_IMAGE014
Figure 725295DEST_PATH_IMAGE015
Figure 801835DEST_PATH_IMAGE016
Figure 306634DEST_PATH_IMAGE017
其中，
Figure 759613DEST_PATH_IMAGE018
为节点i上发电机有功功率，
Figure 946485DEST_PATH_IMAGE019
分别为
Figure 256244DEST_PATH_IMAGE020
的下、上限值，
Figure 999072DEST_PATH_IMAGE021
为节点i上发电机无功功率，
Figure 239429DEST_PATH_IMAGE022
分别为
Figure 16892DEST_PATH_IMAGE023
的下、上限值，
Figure 684503DEST_PATH_IMAGE024
为可控移相器引起的附加注 入有功功率，
Figure 180206DEST_PATH_IMAGE025
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 771725DEST_PATH_IMAGE026
为节点i上负荷节点有功功 率，
Figure 918541DEST_PATH_IMAGE027
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 507785DEST_PATH_IMAGE028
分别为节点导纳矩阵中位置为ij元素的 实部和虚部，
Figure 477403DEST_PATH_IMAGE029
为节点i电压，
Figure 810295DEST_PATH_IMAGE030
为节点i的相角
Figure 811618DEST_PATH_IMAGE031
和节点j的相角
Figure 571764DEST_PATH_IMAGE032
之差，
Figure 838797DEST_PATH_IMAGE033
为系统节 点集合，
Figure 224648DEST_PATH_IMAGE034
为系统支路集合，
Figure 831210DEST_PATH_IMAGE035
为节点i的电压幅值，
Figure 11524DEST_PATH_IMAGE036
分别为
Figure 765854DEST_PATH_IMAGE037
的下、上限值，
Figure 706128DEST_PATH_IMAGE038
为节点i的电压相角，
Figure 357077DEST_PATH_IMAGE039
分别为
Figure 708292DEST_PATH_IMAGE040
的下、上限值，
Figure 887601DEST_PATH_IMAGE041
为节点i和节点i构成的支路ij 功率，
Figure 428304DEST_PATH_IMAGE042
分别为
Figure 993146DEST_PATH_IMAGE043
的下、上限值，
Figure 531575DEST_PATH_IMAGE044
为支路ij的视在功率，
Figure 181868DEST_PATH_IMAGE045
分别为
Figure 463945DEST_PATH_IMAGE046
的下、 上限值，
Figure 696343DEST_PATH_IMAGE047
分别为
Figure 657870DEST_PATH_IMAGE048
的预设置信水平值，
Figure 546192DEST_PATH_IMAGE049
为不等式 约束成立的概率值；
根据发电最小成本确定可控移相器选址。
2.根据权利要求1所述的考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法，其特征在于：将可控移相器用串联电压源和并联电流源等效，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程，
Figure 615648DEST_PATH_IMAGE050
Figure 905815DEST_PATH_IMAGE051
其中，
Figure 848363DEST_PATH_IMAGE052
为节点i上发电机有功功率，
Figure 473248DEST_PATH_IMAGE053
为节点i上发电机无功功率，
Figure 97128DEST_PATH_IMAGE054
为可控移相 器引起的附加注入有功功率，
Figure 491069DEST_PATH_IMAGE055
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 542201DEST_PATH_IMAGE056
为节点i上 负荷节点有功功率，
Figure 645594DEST_PATH_IMAGE057
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 869902DEST_PATH_IMAGE058
分别为节点导纳矩阵中 位置为ij元素的实部和虚部，
Figure 134661DEST_PATH_IMAGE059
为节点i电压，
Figure 340383DEST_PATH_IMAGE060
为节点i的相角
Figure 690593DEST_PATH_IMAGE061
和节点j的相角
Figure 718592DEST_PATH_IMAGE062
之 差。
3.根据权利要求1所述的考虑风力发电不确定性的可控移相器选址方法，其特征在于：风力发电机组的有功出力求期望过程为，
求解风速序列的时空相关系数矩阵；
将风力发电机组节点注入功率转化为互不相关的随机变量，考虑风速序列的时空相关系数矩阵，采用半不变量法求取系统节点和支路状态变量的概率分布；
基于系统节点和支路状态变量的概率分布，计算风力发电机组的有功出力求期望。
4.考虑风力发电不确定性的可控移相器选址系统，其特征在于：包括，
等效计算模块：基于可控移相器的功率等效模型，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程；
成本计算模块：根据可控移相器加入系统后的功率平衡方程、预设的考虑风力发电中风速和负荷随机性的最优潮流模型，计算发电最小成本；
成本计算模块采用的最优潮流模型为，
目标函数：
Figure 87125DEST_PATH_IMAGE063
其中，f为最优潮流模型的目标函数，T为调度周期所划分时段，
Figure 480060DEST_PATH_IMAGE064
为每个时段的持续时 间，
Figure 301255DEST_PATH_IMAGE065
和
Figure 867365DEST_PATH_IMAGE066
分别为火力发电机组和风力发电机组的节点集合，
Figure 106717DEST_PATH_IMAGE067
分别为火力 发电机组的成本系数，
Figure 922751DEST_PATH_IMAGE068
为风力发电机组的成本系数，
Figure 981973DEST_PATH_IMAGE069
为火力发电机组的有功出 力，
Figure 538726DEST_PATH_IMAGE070
为风力发电机组的有功出力，
Figure 694900DEST_PATH_IMAGE071
为风力发电机组的有功出力求期望；
约束条件：
Figure 429638DEST_PATH_IMAGE072
Figure 225425DEST_PATH_IMAGE073
Figure 71021DEST_PATH_IMAGE074
Figure 268653DEST_PATH_IMAGE075
Figure 236609DEST_PATH_IMAGE076
Figure 270424DEST_PATH_IMAGE077
Figure 171909DEST_PATH_IMAGE078
Figure 974780DEST_PATH_IMAGE079
其中，
Figure 300588DEST_PATH_IMAGE080
为节点i上发电机有功功率，
Figure 821699DEST_PATH_IMAGE081
分别为
Figure 336994DEST_PATH_IMAGE082
的下、上限值，
Figure 243639DEST_PATH_IMAGE083
为节点i 上发电机无功功率，
Figure 491080DEST_PATH_IMAGE084
分别为
Figure 748755DEST_PATH_IMAGE083
的下、上限值，
Figure 739845DEST_PATH_IMAGE085
为可控移相器引起的附加注 入有功功率，
Figure 769505DEST_PATH_IMAGE086
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 250165DEST_PATH_IMAGE087
为节点i上负荷节点有功功 率，
Figure 745869DEST_PATH_IMAGE088
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 524338DEST_PATH_IMAGE089
分别为节点导纳矩阵中位置为ij元素的 实部和虚部，
Figure 156307DEST_PATH_IMAGE090
为节点i电压，
Figure 260399DEST_PATH_IMAGE091
为节点i的相角
Figure 40136DEST_PATH_IMAGE092
和节点j的相角
Figure 373028DEST_PATH_IMAGE093
之差，
Figure 374351DEST_PATH_IMAGE094
为系统节 点集合，
Figure 134497DEST_PATH_IMAGE095
为系统支路集合，
Figure 603129DEST_PATH_IMAGE096
为节点i的电压幅值，
Figure 802029DEST_PATH_IMAGE097
分别为
Figure 408591DEST_PATH_IMAGE098
的下、上限值，
Figure 588905DEST_PATH_IMAGE099
为节点i的电压相角，
Figure 280918DEST_PATH_IMAGE100
分别为
Figure 204880DEST_PATH_IMAGE101
的下、上限值，
Figure 728266DEST_PATH_IMAGE102
为节点i和节点i构成的支路ij功 率，
Figure 95793DEST_PATH_IMAGE103
分别为
Figure 524369DEST_PATH_IMAGE104
的下、上限值，
Figure 737176DEST_PATH_IMAGE105
为支路ij的视在功率，
Figure 570527DEST_PATH_IMAGE106
分别为
Figure 843377DEST_PATH_IMAGE107
的下、上 限值，
Figure 759249DEST_PATH_IMAGE108
分别为
Figure 838063DEST_PATH_IMAGE109
的预设置信水平值，
Figure 273724DEST_PATH_IMAGE110
为不等式 约束成立的概率值；
结果模块：根据发电最小成本确定可控移相器选址。
5.根据权利要求4所述的考虑风力发电不确定性的可控移相器选址系统，其特征在于：等效计算模块将可控移相器用串联电压源和并联电流源等效，获得可控移相器加入系统后的功率平衡方程；
功率平衡方程为，
Figure 232322DEST_PATH_IMAGE111
Figure 120643DEST_PATH_IMAGE112
其中，
Figure 190099DEST_PATH_IMAGE113
为节点i上发电机有功功率，
Figure 542583DEST_PATH_IMAGE114
为节点i上发电机无功功率，
Figure 422814DEST_PATH_IMAGE115
为可控移相 器引起的附加注入有功功率，
Figure 50629DEST_PATH_IMAGE116
为可控移相器引起的附加注入无功功率，
Figure 408930DEST_PATH_IMAGE117
为节点i上 负荷节点有功功率，
Figure 68450DEST_PATH_IMAGE118
为节点i上负荷节点无功功率，
Figure 119583DEST_PATH_IMAGE119
分别为节点导纳矩阵中 位置为ij元素的实部和虚部，
Figure 44813DEST_PATH_IMAGE120
为节点i电压，
Figure 456072DEST_PATH_IMAGE121
为节点i的相角
Figure 455252DEST_PATH_IMAGE122
和节点j的相角
Figure 926553DEST_PATH_IMAGE123
之 差。
6.根据权利要求4所述的考虑风力发电不确定性的可控移相器选址系统，其特征在于：成本计算模块包括有功出力求期望模块，有功出力求期望模块包括，
矩阵模块：求解风速序列的时空相关系数矩阵；
概率分布模块：将风力发电机组节点注入功率转化为互不相关的随机变量，考虑风速序列的时空相关系数矩阵，采用半不变量法求取系统节点和支路状态变量的概率分布；
期望模块：基于系统节点和支路状态变量的概率分布，计算风力发电机组的有功出力求期望。
7.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于：所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至3所述的方法中的任一方法。
8.一种计算设备，其特征在于：包括，
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1至3所述的方法中的任一方法的指令。
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