[发明专利]基于Markov模型的多能互补系统随机稳定性分析方法

说明书

本发明提供了一种基于Markov模型的多能互补系统随机稳定性分析方法，为了合理的刻画光照、风速的变化情况，通过对已有的光照、风速等数据进行聚类分析，得出各个聚类中心点，将每个聚类中心点作为一个Markov状态，并通过贝叶斯推理得出各个状态之间的转移率矩阵。根据基尔霍夫电压、电流定律建立Markov状态空间模型，在此基础上构建随机Lyapunov函数对系统进行随机稳定性分析。并通过检测并网点的电流值，设计电流控制器进行可调节负荷的就地消纳，根据新能源发电的波动情况，调节负荷的消纳量，保障传输到电网中功率的连续稳定。最后，通过建立仿真算例测试，验证本发明方法的有效性与实用性。

技术领域

本发明涉及一种多能互补系统，具体涉及一种多能互补系统随机稳定性分析方法。

背景技术

随着现代工业的快速发展，人们对能源的需求量迅速的增加，相比于传统的化石能源，可再生新能源具有清洁、可再生以及容易获取等特点。尤其针对当今突出的环境问题以及化石能源的枯竭，可再生新能源发电已经成为未来全球发电的主要方式。目前，新能源发电在电力系统中的渗透率也逐渐增加，随着大容量风电场、光伏电站的规划、建设和运行，新能源发电在电力系统中的比重逐步增加，新能源的随机性和波动性对电力系统的影响也随之加大，由于单一的风力发电或光伏发电稳定性较差，难以按照需求提供连续稳定的能量输出，很大程度上造成发电与用电在时间和空间上的不匹配，严重时可能出现有求无供和有供无求两种极端情况，这也是目前中国弃风弃光等问题的核心矛盾所在，严重的弃风弃光等问题不利于新能源行业健康的发展，也是对资源的浪费。此外，可再生新能源发电由于其随机、间歇性等特点导致其发电具有波动性，这将会对电力系统的安全、稳定运行带来巨大的威胁。另外，相对于单一的新能源开发利用，对多种新能源同时进行合理的开发更能提高能源的利用率，同时能够提高系统的经济性。因此，多能互补系统(multi-energycomplementary system，MCS)得到了广泛的关注。

多能互补就是多种能源之间的互补，目的是为了综合使用能源，提高能源的利用效率。通过风光等新能源的差异性进行互补，通过并入储能设备以此控制传输到电网的电量，另外在少数情况下可以选择引入备用能源与新能源配合进行多能互补，可以有效缓解我国长期存在的弃光弃风等问题，提升新能源发电的消纳能力，推进能源结构调整和合理发展。计及新能源的随机波动性，研究多能互补系统的随机稳定性并提出合理的控制策略具有重要的意义。

目前对于新能源发电稳定性的分析主要是小干扰分析，适用于风速和光照变化不大的情况，但是实际生活中往往会出现较大程度的变化。现有文献关于MCS的研究大致可分为以下几个方面：

1)含风电光伏的电力系统建模研究；2)含新能源电力系统的小干扰稳定性分析；3)储能系统的建模与控制研究；4)含储能系统的新能源电力系统控制策略研究。

对于新能源发电的随机波动情况，目前的主要方式是采用储能系统进行削峰平谷。储能系统主要有超级电容、飞轮储能、锂电池以及抽水蓄能等方式。由于抽水蓄能受到地理环境的限制，因此，超级电容和飞轮储能的研究更为广泛。然而受到储能系统容量和寿命的限制，现有的储能技术还不能完美的解决新能源出力波动的问题，尤其是针对波动幅值较大以及频繁出现波动的情况，储能系统的充放电过程难以及时的做出响应。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不同，提供了一种基于Markov模型的多能互补系统随机稳定性分析方法，该方法通过建立Markov模型分析风速、光照的波动情况，在此基础上建立耦合Markov模型，进一步得出基于耦合Markov模型的系统空间状态方程，并通过Lyapunov函数判定系统的随机稳定性，最后通过设计可调节负荷控制器保障系统安全稳定的运行。

技术方案：本发明提供了一种基于Markov模型的多能互补系统随机稳定性分析方法，包括以下步骤：

(1)风速的Markov建模；

(2)光照强度的Markov建模；