一种高比例新能源省级电网安全风险的评估方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种高比例新能源省级电网安全风险的评估方法及装置，该方法首先根据各风电场出力模型、各光伏电站出力模型和历史数据相关性矩阵，模拟省级电网新能源场站时空出力场景，然后进行基于蒙特卡洛模拟的随机潮流计算，进一步确定关键通道潮流及关键母线电压的概率密度曲线及统计学规律。最后从整体性能、稳态安全和暂态安全稳定三个层面出发建立适用于高比例新能源省级电网的安全风险评估体系，并利用模糊数学理论进行安全性综合评价。本申请考虑高比例新能源省级电网不同场站间的出力差异性与相关性进行随机潮流计算，并结合随机潮流计算结果，从三个层面出发建立安全风险评估体系，可以有效对运行方式安全风险进行综合评价。进行综合评价。进行综合评价。

【技术实现步骤摘要】
一种高比例新能源省级电网安全风险的评估方法及装置


[0001]本申请涉及电力系统安全稳定分析
，尤其涉及一种高比例新能源省级电网安全风险的评估方法及装置。

技术介绍

[0002]近年来新能源发展迅猛，新能源并网消纳提供了大量清洁能源，有利于节能减排和环境保护，但由于新能源具有强随机性和弱可控性，并网系统电源结构性风险不断累积，电网安全稳定运行受到威胁，主要表现为：一是新能源出力强波动性导致潮流分布不确定性，大规模新能源并网易导致局部地区主变及重要断面潮流越限；二是新能源采用大量电力电子器件，取代常规电源后系统转动惯量减小，一次调频能力和支撑能力弱化，在遭受大规模故障冲击后系统运行风险加剧。因此有必要针对高比例新能源省级电网的安全风险进行量化评估，挖掘危及系统安全稳定的薄弱环节和潜在风险加以控制。
[0003]目前，针对高比例新能源省级电网缺少整体性的安全评价方法，且稳态安全校核中传统确定性的潮流计算方法难以适应大规模新能源强波动性与不确定性。虽然已有研究考虑了新能源电网随机潮流，但没有考虑到省级电网内部诸多新能源场站空间差异性与相关性。

技术实现思路

[0004]本申请公开了一种高比例新能源省级电网安全风险的评估方法及装置，以解决现有技术中，针对高比例新能源省级电网缺少整体性的安全评价方法，没有考虑到省级电网内部诸多新能源场站空间差异性与相关性的技术问题。
[0005]本申请第一方面公开了一种高比例新能源省级电网安全风险的评估方法，包括：
[0006]获取预先构建的各风电场出力模型、各光伏电站出力模型和历史数据相关性矩阵，其中，所述各风电场出力模型用于模拟风电场各自的出力场景，所述各光伏电站出力模型用于模拟光伏电站各自的出力场景，所述历史数据相关性矩阵用于表征场站空间相关性；
[0007]根据所述各风电场出力模型、所述各光伏电站出力模型和所述历史数据相关性矩阵，利用拉丁超立方采样法和Cholesky分解方法模拟省级电网新能源场站时空出力场景；
[0008]根据所述省级电网新能源场站时空出力场景，依据新能源随机波动下常规机组出力调节规则保证系统功率平衡，进行基于蒙特卡洛模拟的随机潮流计算，并根据所述随机潮流计算的采样结果，确定关键通道潮流及关键母线电压的概率密度曲线及统计学规律；
[0009]根据所述关键通道潮流及关键母线电压的概率密度曲线及统计学规律，从整体性能、稳态安全和暂态安全稳定三个层面，建立适用于高比例新能源省级电网的安全风险评估体系，并利用模糊数学理论进行安全性综合评价，评估不同运行方式下高比例新能源省级电网安全风险。
[0010]可选的，构建所述各风电场出力模型的步骤包括：
[0011]获取省级电网中各个风电场的历史出力数据；
[0012]利用两参数Weibull分布模型模拟单一风电场出力情况，并根据所述省级电网中各个风电场的历史出力数据，进行参数拟合，构建各风电场出力模型。
[0013]可选的，构建所述各光伏电站出力模型的步骤包括：
[0014]获取省级电网中各个光伏电站的历史出力数据；
[0015]利用两参数Beta分布模型模拟单一光伏电站出力情况，并根据所述省级电网中各个光伏电站的历史出力数据，进行参数拟合，构建各光伏电站出力模型。
[0016]可选的，构建所述历史数据相关性矩阵的步骤包括：
[0017]根据所述省级电网中各个风电场的历史出力数据和所述省级电网中各个光伏电站的历史出力数据，获取Spearman秩相关系数，并确定历史数据相关性矩阵。
[0018]可选的，所述根据所述各风电场出力模型、所述各光伏电站出力模型和所述历史数据相关性矩阵，利用拉丁超立方采样法和Cholesky分解方法模拟省级电网新能源场站时空出力场景，包括：
[0019]根据所述各风电场出力模型、所述各光伏电站出力模型和所述历史数据相关性矩阵，利用拉丁超立方采样法生成随机变量矩阵，并确定秩相关系数矩阵；
[0020]对所述秩相关系数矩阵进行Cholesky分解，确定第一下三角阵，并根据所述第一下三角阵和所述随机变量矩阵消除随机变量间原有的相关性，确定独立样本矩阵；
[0021]对所述历史数据相关性矩阵进行Cholesky分解，确定第二下三角阵，并根据所述第二下三角阵和所述独立样本矩阵确定随机变量相关性样本矩阵，实现省级电网新能源场站时空出力场景的模拟。
[0022]可选的，所述整体性能的评估指标包括新能源接纳饱和度、新能源波动下系统潮流熵期望值、新能源波动下系统平均负载率期望值、系统多馈入短路比最小值和平均短路电流裕度值。
[0023]可选的，所述稳态安全的评估指标包括新能源波动下存在过载风险的线路数量、线路越限概率、线路最大越限率、线路越限风险值、存在电压越限风险的母线数量、母线电压越限概率、母线电压最大越限率和母线电压越限风险值。
[0024]可选的，所述暂态安全稳定的评估指标包括区域新能源脱网暂态频率安全裕度、系统最大直流闭锁后暂态频率安全裕度、预想故障集最小暂态电压安全裕度、预想故障集平均暂态电压安全裕度、预想故障集最小暂态稳定裕度和预想故障集平均暂态稳定裕度。
[0025]可选的，所述利用模糊数学理论进行安全性综合评价，包括：
[0026]利用三角形和半梯形隶属度函数将各层面的指标数值映射到评价集，构建模糊关系矩阵，其中，所述评价集包括五级评语，且各级评语均对应一个分数；
[0027]根据预设的指标权重对所述模糊关系矩阵进行加权合成运算，确定模糊综合评价集；
[0028]根据所述模糊综合评价集和所述分数，确定最终综合评价分数；
[0029]根据所述最终综合评价分数进行安全性综合评价。
[0030]本申请第二方面公开了一种高比例新能源省级电网安全风险的评估装置，所述高比例新能源省级电网安全风险的评估装置应用于本申请第一方面公开的高比例新能源省级电网安全风险的评估方法，所述高比例新能源省级电网安全风险的评估装置包括：
[0031]预构建模块，用于获取预先构建的各风电场出力模型、各光伏电站出力模型和历史数据相关性矩阵，其中，所述各风电场出力模型用于模拟风电场各自的出力场景，所述各光伏电站出力模型用于模拟光伏电站各自的出力场景，所述历史数据相关性矩阵用于表征场站空间相关性；
[0032]场景模拟模块，用于根据所述各风电场出力模型、所述各光伏电站出力模型和所述历史数据相关性矩阵，利用拉丁超立方采样法和Cholesky分解方法模拟省级电网新能源场站时空出力场景；
[0033]曲线及规律确定模块，用于根据所述省级电网新能源场站时空出力场景，依据新能源随机波动下常规机组出力调节规则保证系统功率平衡，进行基于蒙特卡洛模拟的随机潮流计算，并根据所述随机潮流计算的采样结果，确定关键通道潮流及关键母线电压的概率密度曲线及统计学规律；
[0034]评估模块，用于根据所述关键通道潮流及关键母线电压的概率密度曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高比例新能源省级电网安全风险的评估方法，其特征在于，包括：获取预先构建的各风电场出力模型、各光伏电站出力模型和历史数据相关性矩阵，其中，所述各风电场出力模型用于模拟风电场各自的出力场景，所述各光伏电站出力模型用于模拟光伏电站各自的出力场景，所述历史数据相关性矩阵用于表征场站空间相关性；根据所述各风电场出力模型、所述各光伏电站出力模型和所述历史数据相关性矩阵，利用拉丁超立方采样法和Cholesky分解方法模拟省级电网新能源场站时空出力场景；根据所述省级电网新能源场站时空出力场景，依据新能源随机波动下常规机组出力调节规则保证系统功率平衡，进行基于蒙特卡洛模拟的随机潮流计算，并根据所述随机潮流计算的采样结果，确定关键通道潮流及关键母线电压的概率密度曲线及统计学规律；根据所述关键通道潮流及关键母线电压的概率密度曲线及统计学规律，从整体性能、稳态安全和暂态安全稳定三个层面，建立适用于高比例新能源省级电网的安全风险评估体系，并利用模糊数学理论进行安全性综合评价，评估不同运行方式下高比例新能源省级电网安全风险。2.根据权利要求1所述的高比例新能源省级电网安全风险的评估方法，其特征在于，构建所述各风电场出力模型的步骤包括：获取省级电网中各个风电场的历史出力数据；利用两参数Weibull分布模型模拟单一风电场出力情况，并根据所述省级电网中各个风电场的历史出力数据，进行参数拟合，构建各风电场出力模型。3.根据权利要求1所述的高比例新能源省级电网安全风险的评估方法，其特征在于，构建所述各光伏电站出力模型的步骤包括：获取省级电网中各个光伏电站的历史出力数据；利用两参数Beta分布模型模拟单一光伏电站出力情况，并根据所述省级电网中各个光伏电站的历史出力数据，进行参数拟合，构建各光伏电站出力模型。4.根据权利要求1所述的高比例新能源省级电网安全风险的评估方法，其特征在于，构建所述历史数据相关性矩阵的步骤包括：根据所述省级电网中各个风电场的历史出力数据和所述省级电网中各个光伏电站的历史出力数据，获取Spearman秩相关系数，并确定历史数据相关性矩阵。5.根据权利要求1所述的高比例新能源省级电网安全风险的评估方法，其特征在于，所述根据所述各风电场出力模型、所述各光伏电站出力模型和所述历史数据相关性矩阵，利用拉丁超立方采样法和Cholesky分解方法模拟省级电网新能源场站时空出力场景，包括：根据所述各风电场出力模型、所述各光伏电站出力模型和所述历史数据相关性矩阵，利用拉丁超立方采样法生成随机变量矩阵，并确定秩相关系数矩阵；对所述秩相关系数矩阵进行Cholesky分解，确定第一下三角阵，并根据所述第一下三角阵和所述随机变量矩阵消除随机变量间原有的相关性，确定独立样本矩阵；对所述历史数据相关性矩阵进行Cholesky分解，确定第二下三角阵，并根据所述第二下三角阵和所述独立样本矩阵确定随机变量相关性样本矩阵，实现省级电网新能源场站...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文博，周前，朱鑫要，贾勇勇，赵静波，李铮，王大江，贾宇乔，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：