【摘 要】
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在清洁能源大规模并网的发展趋势下,综合能源系统中的不确定性因素受风电的影响显著增大。其中,隶属于同区域且空间分布较近的风场间存在的相关性使电力系统以及通过耦合节点连接的天然气系统能量流计算结果与实际存在很大偏差,考虑风电场相关系数矩阵可以使综合能源系统运行工况结果更为合理。因此,采用Nataf变化结合最大熵原理法(Maximum entropy principle,ME)的概率能量流求解方法用于分
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在清洁能源大规模并网的发展趋势下,综合能源系统中的不确定性因素受风电的影响显著增大。其中,隶属于同区域且空间分布较近的风场间存在的相关性使电力系统以及通过耦合节点连接的天然气系统能量流计算结果与实际存在很大偏差,考虑风电场相关系数矩阵可以使综合能源系统运行工况结果更为合理。因此,采用Nataf变化结合最大熵原理法(Maximum entropy principle,ME)的概率能量流求解方法用于分析输入变量相关性情况下的电-气综合能源系统状态变量的概率分布特性。主要完成的研究内容如下:1)构建电-气综合能源系统的网络框架,分析电力系统、天然气系统以及耦合元件的物理模型进而梳理其数学模型,根据系统中变量的已知、未知条件及运行特性建立稳态多能流方程,利用牛拉法求解电-气综合能源系统运行状态方程。2)为应对大规模风电并网对电-气综合能源系统运行特性带来大量不确定性因素的影响,考虑将电、气负荷以及风电出力两种不确定性因素作为输入变量。为解决现有概率能量流算法的不足,本文在半不变量法的计算框架下,采用最大熵原理法计算含风电的电-气综合能源系统的概率能量流,以中心矩作为输入形式代入所提算法中拟合得到状态变量所对应的概率密度函数,最后通过IES30-20节点综合能源测试系统验证所提算法对于含大规模风电综合能源系统的适用性,并根据计算时间和计算精度的对比表明该算法的准确性和快速性。3)为解决具有相关性随机变量对电-气综合能源系统概率能量流的影响,本文采用的相关性随机变量处理方法包括了奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)的二次置换和Nataf变换的两个主要步骤。首先,二次置换实现了随机变量所形成的相关系数矩阵的分解,Nataf变换实现了随机变量和标准正态变量之间的转换,在获得满足指定要求的输入变量样本后进行半不变量计算,考虑到半不变量计算的前提条件,对节点注入矩阵中的灵敏度矩阵进行修改后代入半不变量的计算框架中,通过最大熵原理法拟合得到其概率分布特性,最后以IES118-20节点综合能源测试系统作为算例,在考虑输入变量具有相关性的情况下,该算法扩大了半不变量的适用范围并可以精准的拟合出状态变量的概率密度函数。从风速相关性对系统运行特性的角度分析,风速相关性会导致电-气综合能源系统有越限的风险,同时也证明了所提算法可以用于分析大规模风电并网后带来的波动特性,为正确决策的制定提供全面的信息。
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