計(jì)及相關(guān)性的含風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站電力系統(tǒng)可靠性評(píng)估.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及近年來(lái)環(huán)境污染的加劇，氣候資源開(kāi)發(fā)利用，特別是對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，成為可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略決策之一。風(fēng)能與太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用的巨大潛力推動(dòng)著風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的大規(guī)模建設(shè)，由于風(fēng)能與太陽(yáng)能的隨機(jī)性和間斷性特點(diǎn)，使得風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站對(duì)電力系統(tǒng)可靠性產(chǎn)生與常規(guī)能源不同的影響。因此，研究風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站對(duì)電力系統(tǒng)可靠性的影響，對(duì)實(shí)際電力系統(tǒng)規(guī)劃具有重要的理論指導(dǎo)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　隨著風(fēng)電場(chǎng)

2、和光伏電站數(shù)量的增加以及容量的增大，迫切需要建立更加準(zhǔn)確的風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的可靠性模型。本文首先對(duì)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速的概率分布模型進(jìn)行了研究，提出了一種風(fēng)速的非參數(shù)核密度估計(jì)模型，并且提出了兩個(gè)多變量相關(guān)性模型，并將它們分別應(yīng)用于含風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電和發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)估，以及含風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)估中。
　　風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速概率分布描述了風(fēng)能資源的統(tǒng)計(jì)特性，是風(fēng)電場(chǎng)規(guī)劃和可靠性評(píng)估的基礎(chǔ)。本文提出了一種基于非參數(shù)核密度估計(jì)的風(fēng)速概率

3、分布模型。該模型不需要風(fēng)速概率分布的任何假設(shè)，因而不需要評(píng)估概率分布的特性參數(shù)?；诰哂胁煌撕瘮?shù)的兩個(gè)非參數(shù)核密度估計(jì)函數(shù)之間的均方積分誤差最小的原理，提出了一種計(jì)算該模型中最優(yōu)帶寬的方法?；谑畟€(gè)風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際風(fēng)速數(shù)據(jù)，考查了已有學(xué)者提出的十個(gè)傳統(tǒng)參數(shù)分布函數(shù)和該模型的適用性。進(jìn)行了兩個(gè)統(tǒng)計(jì)量的擬合優(yōu)度，風(fēng)速數(shù)據(jù)離散分布和理論概率密度分布之間的均方根差，分布模型與實(shí)際風(fēng)速直方圖直觀上的匹配水平等方面的對(duì)比分析。這些統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)和后驗(yàn)檢驗(yàn)

4、表明，風(fēng)速的非參數(shù)核密度估計(jì)模型比傳統(tǒng)參數(shù)分布模型有更好的適用性。
　　隨著風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)，一個(gè)地區(qū)常常出現(xiàn)多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)。距離較近的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速之間存在相關(guān)性。因此，在對(duì)含多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)進(jìn)行可靠性評(píng)估時(shí)，模擬多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速樣本應(yīng)該考慮風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速之間的相關(guān)性，風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速之間的相關(guān)性經(jīng)常采用線性相關(guān)矩陣來(lái)表達(dá)。本文提出了風(fēng)速變量服從任意概率分布的風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速改進(jìn)相關(guān)性矩陣模型。該模型首先將非正態(tài)風(fēng)速分布的相關(guān)矩陣轉(zhuǎn)換成一個(gè)

5、正態(tài)分布的相關(guān)矩陣，然后通過(guò)隨機(jī)抽樣產(chǎn)生滿足這個(gè)正態(tài)分布相關(guān)矩陣的正態(tài)變量，最后通過(guò)反變換法將正態(tài)變量轉(zhuǎn)換成服從原非正態(tài)分布相關(guān)矩陣的風(fēng)速變量。該模型消除了目前被廣泛使用的傳統(tǒng)相關(guān)矩陣法中要求正態(tài)分布的假設(shè)。同時(shí)把該模型應(yīng)用于含風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電系統(tǒng)可靠性的蒙特卡洛模擬過(guò)程中。算例表明：與傳統(tǒng)相關(guān)矩陣法相比，所提出的模型和方法能更好地表達(dá)風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速之間的相關(guān)性，提高了含風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電系統(tǒng)可靠性評(píng)估精度。
　　在含多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)中，大多

6、數(shù)情況下線形相關(guān)性很好地表達(dá)了風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速間的實(shí)際相關(guān)性。但是某些情況下，風(fēng)速之間可能包含非線性的相關(guān)結(jié)構(gòu)，發(fā)展能處理非線性相關(guān)性的多風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速相關(guān)模型是必要的。本文建立了一種基于Copula函數(shù)的多元風(fēng)速相關(guān)性模型。該模型的特點(diǎn)是把風(fēng)速變量邊緣分布和風(fēng)速變量間的相關(guān)結(jié)構(gòu)分開(kāi)表達(dá)。該模型通過(guò)分步參數(shù)估計(jì)法分別估計(jì)出邊緣分布的參數(shù)和各個(gè)常用Copula函數(shù)中的參數(shù)，然后通過(guò)經(jīng)驗(yàn)Copula函數(shù)與理論Copula函數(shù)之間的最小歐式距離來(lái)選擇最

7、優(yōu)Copula函數(shù)，最后用這個(gè)最優(yōu)Copula函數(shù)通過(guò)一種條件抽樣法來(lái)產(chǎn)生相關(guān)風(fēng)速樣本。并把該模型應(yīng)用于含風(fēng)電場(chǎng)發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)估的蒙特卡洛模擬過(guò)程中。算例表明：與傳統(tǒng)相關(guān)矩陣法相比，用Copula函數(shù)法產(chǎn)生風(fēng)速數(shù)據(jù)時(shí)，可以更好地保持歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)的概率分布特性，基本統(tǒng)計(jì)量以及相關(guān)結(jié)構(gòu)。兩種方法分別應(yīng)用于含多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評(píng)估中，結(jié)果表明：傳統(tǒng)相關(guān)矩陣法會(huì)造成對(duì)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的過(guò)低估計(jì)。
　　目前隨著我國(guó)大型光伏電站的

8、建設(shè)，和大型風(fēng)電場(chǎng)一樣，一些光伏電站也已經(jīng)陸續(xù)接入電力系統(tǒng)中。所以需要對(duì)同時(shí)含有風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的電力系統(tǒng)進(jìn)行研究。在同時(shí)含有風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站的發(fā)輸電系統(tǒng)中，其可靠性決定于多個(gè)因素，包括風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速和光伏電站光照的概率分布函數(shù)，可再生能源的滲透水平，以及風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速、光伏電站光照和節(jié)點(diǎn)（或地區(qū)）負(fù)荷之間的相關(guān)性等。本文把改進(jìn)相關(guān)矩陣法擴(kuò)展并建立了模擬風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速、光伏電站光照和節(jié)點(diǎn)（或地區(qū)）負(fù)荷之間相關(guān)性的模型。算例表明：在含風(fēng)電場(chǎng)和光伏電站