含風電隨機激勵的暫態穩定分析理論研究

《含風電隨機激勵的暫態穩定分析理論研究》是依託上海交通大學，由汪可友擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：含風電隨機激勵的暫態穩定分析理論研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：汪可友
• 依託單位：上海交通大學

項目摘要

為了提高風電併網的安全穩定運行，本項目著眼於風電大規模併網所引起的隨機性和間歇性對電力系統動態行為的影響，通過隨機微分方程和福克-普朗克方程為基礎的數學模型，研究含風電隨機激勵的電力系統暫態穩定分析的計算框架，探索電力系統非線性隨機動力學理論，提出風險分析指標，提高電力系統隨機穩定性量化分析算法的功能和速度。本項目在選題和研究目標上的宗旨是套用價值和理論價值兼顧，重點研究以下關鍵技術：（1）考慮波動性和間歇性的風電場隨機動態等效建模；（2）基於隨機微分方程的含風電場暫態穩定時域仿真；（3）基於福克-普朗克方程的含風電場暫態穩定機率密度計算；（4）隨機暫態穩定分析實用化技術：包括減少抽樣次數算法和改進單機等效技術。項目研究成果將為風電併網的電力系統隨機暫態穩定分析提供理論依據和技術支持。

結題摘要

針對風電大規模併網所引起的隨機性和間歇性，本項目重點研究了隨機激勵對電力系統穩定性的影響。研究內容包括（1）考慮波動性和間歇性的風電場隨機動態等效建模；（2）基於隨機微分方程的含風電場暫態穩定時域仿真；（3）基於福克-普朗克方程的含風電場暫態穩定機率密度計算；（4）隨機暫態穩定分析實用化技術（相關性處理與高效採樣）。取得的研究結果包括： （1）通過隨機微分方程和福克-普朗克方程為基礎的數學模型，研究隨機激勵下電力系統狀態機率密度演化分析的計算框架，探索了隨機激勵對電力系統非線性穩定性的影響，提出風險分析指標，提高電力系統隨機穩定性量化分析算法的功能和速度。通過仿真與理論分析得出“在原確定性系統穩定或者臨近穩定的情況下，噪聲更多是有助於提高系統狀態停留在穩定域內機率”的結論。 （2）分析風場功率的時空分布特性，基於隨機微分方程，構建風功率隨機激勵模型。在風功率隨機激勵模型基礎上，建立隨機暫態穩定的隨機微分代數方程模型，分析現有的隨機微分方程數值計算方法的計算量與數值穩定性以及與現有確定性微分方程數值方法的兼容性，提出相應的數值計算方法。 （3）基於風場功率時空分布特性，採用基於高維降維的高效配點法進行隨機潮流計算，建立相應的平衡點處機率模型，分析系統靜態平衡點漂移。進而，研究高效採樣方法，進行隨機暫態穩定的時域仿真，提高計算效率。 項目研究成果可以從多個方面為風電併網的電力系統分析提供理論依據和技術支持： 成果之一的“電力系統隨機穩定機率演化計算方法”探索了利用Fokker-Planck方程直接計算系統穩定性機率的可行性，為電力系統動態安全分析提供了新的計算工具；成果之二的“考慮風場時空相關特性的不確定性模型”，不僅可以套用在動態安全分析（隨機暫態穩定分析），也可推廣套用於靜態安全分析（潮流分析、電壓穩定）、最佳化調度（最佳化潮流OPF，魯棒機組組合）等方面。