[发明专利]计及分布式光伏随机性的主动配电网概率稳定性分析方法

说明书

本发明公开了一种计及分布式光伏随机性的主动配电网概率稳定性分析方法，从分布式光伏随机波动的特性入手，基于概率分配法提出了一种分析主动配电网小干扰稳定性的新策略。该方法能够建立主动配电网关键模式阻尼比关于各光伏随机太阳辐照度的多项式估计模型，揭示太阳辐照度随机变化导致的光伏输出功率不确定性对主动配电网小干扰稳定性的影响；在此基础上，通过获取各光伏太阳辐照度数据，对系统关键模式阻尼比的概率密度函数进行估算并进一步计算出系统不稳定的概率。本发明采用非线性估计模型和概率分析方法，可以有效提高稳定性分析结果的准确性。

技术领域

本发明涉及主动配电网稳定性分析，具体涉及一种计及分布式光伏随机性的主动配电网稳定性分析方法。

背景技术

随着分布式光伏的大规模接入，配电网正逐步迈向电力电子化。分布式光伏接入改变了配电网的动态特性，其低惯性、快速响应等特点，可能会给电网带来更宽频段上的不稳定性。同时，分布式光伏自身的随机性、波动性等特征使得配电网的运行工作点更加多变，不确定性更加突出，稳定性分析更加困难。研究表明，分布式光伏高比例接入的主动配电网存在着潜在的动态稳定性风险，需要对其稳定性进行深入的研究。

虽然目前部分文献已较为深入地研究了逆变器及其所接入系统的建模和稳定性分析方法，但大多数研究都是基于确定性分析方法。在主动配电网中，由于分布式电源环境因素变化导致其功率输出持续波动并表现出随机性的特点，确定性的分析方法需要在多个具有代表性的工作点附近进行大量重复的分析，工作量较大且不切合实际。对于以上问题，概率性分析方法可能是一个可行的解决方案。然而目前文献对于分布式光伏及其所接入系统的概率稳定性公开较少，且一般局限于对单个逆变器的研究，因此急需一种考虑分布式光伏接入的主动配电网概率稳定性分析方法。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提出了一种计及分布式光伏不确定性的有源配电网小信号概率稳定性分析方法，用于快速准确地分析多个分布式光伏输出功率随机性对配电网动态稳定性的影响。

技术方案：一种计及分布式光伏随机性的主动配电网概率稳定性分析方法，包括如下步骤：

步骤(1)：建立包含分布式光伏发电系统、线路以及负荷的主动配电网系统仿真模型，将非线性模型分别线性化后建立各设备的小干扰线性化动态模型并组合生成用于主动配电网系统小干扰稳定性分析的状态空间模型；

步骤(2)：获取分布式光伏历史发电数据并进行分析，将其拟合成特定的概率分布曲线；输入主动配电网的电气参数；确定并输入各光伏太阳辐照度随机变量X的数目m和概率分布参数；

步骤(3)：基于概率分配法建立系数未知的多项式估计模型，用于表征系统关键模式阻尼比和各光伏太阳辐照度之间的复杂关系，并选择适当的多项式次数，在准确度和计算效率两方面达到平衡；

步骤(4)：为计算多项式系数，选择适当的分配点用于仿真。将每个分配点分别代入步骤(1)中主动配电网系统仿真模型中进行仿真得到系统的稳态工作点，在这些稳态工作点处分别对系统小干扰模型进行模态分析并取得关键模式阻尼比响应Y的值；进一步，基于各个分配点及其相应的关键模式阻尼比响应，确定多项式估计模型的系数，使得系统关键模式阻尼比Y能够表达为各分布式光伏太阳辐照度X的函数；

步骤(5)：利用所得的多项式估计模型，分析太阳辐照度各随机变量对主动配电网系统小干扰稳定性的影响，并估算出关键模式阻尼比的概率密度函数，进而估计系统不稳定的概率。

有益效果：

1、在引入概率稳定性分析的概念后，系统稳定性分析指标和结论不再是确定性的。由于主动配电网中分布式光伏的随机性很高，系统常常运行在不确定的工作状态下，难以判断光伏对系统提供正阻尼还是负阻尼。本发明采用概率分析方法可以提高稳定性分析结果的准确性，揭示主动配电网的稳定性特点和规律，并有利于进一步寻求提升概率稳定性的方法。