[发明专利]基于非参数核密度估计的时序概率潮流计算方法

说明书

本发明属于电力系统分析领域，公开了一种基于非参数核密度估计的时序概率潮流计算方法；该方法首先将高渗透率新能源接入的配电网进行典型场景划分，将其划分为若干个时序；其次，利用非参数核密度估计拟合每个时序下新能源出力分布；最后，利用半不变量数学解析法计算获得随机输入变量的各阶半不变量，通过Cram‑Charlier级数展开公式输出状态变量概率密度函数和累积密度函数。该方法不受经验参数的限制，可以准确的拟合时间尺度更短的新能源出力特性，可以进行更为精确的时序概率潮流的计算。提供更为精确的计算结果，利于调度人员实时的获取电网的信息。

技术领域

本发明属于电力系统分析技术领域，尤其涉及一种基于非参数核密度估计的时序概率潮流计算方法。

背景技术

由于光伏和风电等新能源受自然条件的影响，其出力具有波动性和随机性，这类分布式电源大规模的接入配电网会对配电网的安全可靠运行带来巨大的挑战，会给电力系统带来诸多不确定性，使得传统的确定性潮流计算方法不再适用于配电网的潮流计算。分布式电源会给配电网系统结构、功率等方面带来很多影响。与传统的配电网中单向负荷潮流方向不同，新能源发电并入配电网时，网络中的潮流已经不是简单的单向流动，而有可能是双向随时变化的，因此需要对配电网络中的潮流分布进行重新计算。配电网中含有光伏发电系统、风力发电系统等新能源发电系统时，存在着三相不对称的问题，同时它们的出力受天气的影响很大，并且不同的时间段出力特性变化较大，具有时序变化的特性。

传统潮流计算的方法，如牛顿-拉夫逊法，简化梯度法，无法准确应对高渗透率新能源接入后的不确定性和随机性。而基于参数估计的概率潮流计算方法，虽然具有一定的参考价值，但是其对新能源的出力分布特性进行拟合时是利用经验参数进行拟合，会导致较大的误差，甚至偏离实际潮流分布结果。除此之外，基于参数估计的概率潮流计算方法通常适用于时间尺度较大的时间段内，新能源出力较为稳定的区域的潮流计算。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非参数核密度估计的时序概率潮流计算方法。该方法不受经验参数的限制，可以准确的拟合时间尺度更短的新能源出力特性，可以进行更为精确的时序概率潮流的计算。

为实现上述目的本发明提供了一种基于非参数核密度估计的时序概率潮流计算方法，包括以下步骤：S1：对高渗透率新能源接入的配电网进行典型场景的时序划分，划分为N个时序场景；

S2：利用非参数核密度估计方法对第k个时序的新能源出力分布特性进行拟合；

S3：对所述第k个时序下进行确定性潮流计算，求得在基准运行点上的状态变量、雅克比矩阵、灵敏度矩阵；

S4：通过半不变量数学解析法和Cram-Charlier级数求解所述第k个时序的潮流；

S5：重复步骤S2、S3、S4直至计算完N个时序的潮流计算，然后输出不同时序的节点电压和线路潮流分布。

作为进一步技术改进，所述步骤S2中通过非参数核密度法建立新能源出力特性的概率密度模型，具体包括以下步骤：

S2.1非参数核密度估计：根据历史实际数据，对随机变量的概率分布进行拟合，所述随机变量包括光伏、风电和负荷等，得到非参数核密度估计概率密度函数，所述非参数核密度估计概率密度函数f(x)表示为：

式中：K(·)X₁,X₂,...,X_n为随机变量实测数据，x为非参数核密度估计的自变量，n为样本容量，h为和函数带宽，K(·)为核函数；

选取高斯函数作为所述概率密度模型的核函数，表示为：

式中，u＝(x-X_i)/h；