针对电力系统新型能源风电场概率潮流分析
风力发电作为一种新的电力能源，是一种可再生性能源，国家能源局目前正在大力开展其风能的技术应用，进一步促进装机容量逐渐增大，从低电压等级也缓慢发展到高电压等级，风力发电对电力系统稳定性的影响越来越大。风力发电具有随机性、间歇性和难于控制的特点，大规模的风电并网会给电力系统的安全运行造成一定的影响。概率潮流方法能充分考虑风电场出力的随机性，能为含风电场的电力系统规划运行人员提供更全面有用的信息。
标签：风能；概率潮流；稳定性
Abstract： Wind power， as a new power source， is a kind of renewable energy. The National Energy Administration （NEA） is now making great efforts to develop the application of wind energy technology to further promote the gradual increase of installed capacity. From the low voltage level to the high voltage level， wind power generation has increasing influence on the stability of power system. Wind power generation has the characteristics of randomness， intermittence and difficulty in control. Large-scale wind power grid will have a certain impact on the safe operation of the power system. Probabilistic power flow method can fully consider the randomness of wind farm output force， and can provide more comprehensive and useful information for power system planning and operation with wind farm.
Keywords： wind energy； probabilistic power flow； stability
潮流計算是进行电力系统分析其稳定的基本前提，也是首要任务，风电场加入电网，进一步加大电网的潮流的复杂性，因为风能具有不确定性，如何优化潮流计算，并使其结果预测准确，误差不会超过允许的范围，是非常重要的功能，所以在这里引进了概率潮流计算的方法。目前，风电机组加入电网的规模越来越大，对电网的影响不容忽视，国内外学者在概率潮流计算方面做了很多研究，其研究可以分为三个类型：第一种是概率潮流算法的改进；第二种是算法有效性的研究；第三种是概率潮流的应用及拓展。目前国内大部分学者是以研究风电机组发出有功功率概率密度函数为基础的，分析风电场出力的随机性对电力系统的影响，求解电网中线路功率以及节点电压的概率密度函数，并以此作为评估风电机组的并网所带来的影响的指标。
通常对潮流计算方法进行分析，是根据电力系统的稳态运行要求以及运行状态的分类的，并且要求在潮流模型中计及约束条件与相关制约参数，进而建立了稳态潮流控制模型，使潮流分布可以按需调节。潮流模型中的等式约束包含支路潮流的约束，不等式约束包含电压幅值的稳态运行范围。因此，针对约束条件，可以通过调节控制变量，改变潮流分布，从而控制节点电压与支路潮流。这也是目前潮流计算的基本方法与分析模式。
1 概率潮流计算
概率潮流计算是分析像风机这样不确定因数加入电网之后对电网的影响，然而，风电场的输出功率和风电场所在地的风速有很大关系，风速太小可能不能使风机叶片旋转，所以风电场建设的地点也要根据该地方的风速规律来选择，要选择风速呈现一定规律的地点作为风电场的地址，风电场所在地的风速变化规律的可预测性也很重要，在此又一次强调，概率分布对研究风速的重要性，它是目前最能体现风力资源的可统计性特征的重要指标。经过大量研究与分析，很多地方的风速大多服从几个分布，比如瑞利分布、对数正态分布还有威布尔分布，其中最常见也是用的最多的是威布尔分布。风电场中风力发电机的输出功率和该地的风速有着密切的关系，经过大量实验与聚聚采集整理分析，风速和风力发电机的输出功率之间存在函数关系，因此，可以求出风机输出功率的概率分布。
2 风电场随机变量分布
2.1 （0，1）分布
2.2 正态分布
正态分布在很多工程领域特别是电力系统中运用得很广泛，有些母线负荷或者节点注入功率的取值点都和正态分布的取值点非常相近。
2.3 威布尔分布
研究大规模风电机组加载到电网，分析电网的概率潮流计算方法，所以在此要研究风速的分布规律，很多学者对于各地区的风速的分布情况做了大量实验和深入的研究。很多数据显示，风速分布一般服从正偏态分布，总结来说，风速越大的地方，相应的风速分布曲线越趋于平缓，峰值降低且峰值点右移。上文表明，一般风速中大风速所占比例相对来说较多的地区，该地区整体风力也比较大。正如前面所说，由于各个地区的气候、地理、环境等特点有所不同，这就会导致各种风速所占的比例随地区的不同而不同。
大量研究显示，通常许多线型分布都可以被用来拟合风速的分布，常见的有对数正态分布、瑞利分布、皮尔逊曲线分布、双参数威布尔分布、三参数威布尔分布以及？祝分布等。通过大量数据对比拟合分析，研究结果显示，普遍认为，用双参数威布尔分布拟合风速，最接近于风速的概率密度也即PDF的描述，下文将具体给出统计计算过程。4 风电场计算方法简述
为了提高计算速度，对计算含有风电场的电力系统线路潮流的概率密度函数的方法。首先就要获取风速的PDF，经过大量统计计算分析，可知风速是服从威布尔分布的，然后根据风速与风电机组发出功率的函数关系求解风电机组发出功率的PDF，利用风机的功率曲线的二次近似模型以及卷积或者傅里叶变换等数学技术求解风机注入电网后的电网中各线路功率的概率密度函数以及电力系统中各节点的概率密度函数。基于这种数学模型，考虑发电机注入功率以及母线负荷消耗功率具有随机性，以概率潮流的方式分析风电场注入电力系统对电力系统的
影响。正确运用风机功率曲线的特点求解风机投入电网后电力网络中线路功率和节点电压的PDF。母线负荷的PDF服从正态分布，一组发电机的发出功率的PDF服从0-1分布，风电机组的分布下文将会详细求解，然后用Matlab编程实现仿真，进而仿真得出相关线路功率的PDF和节点电压的PDF，即可以得到其仿真结果。
5 结束语
风力发电作为一种新型的电力能源，机组技术不断进步，经济性逐渐提高，发电成本也持续下降。风电场会更多的接入电力系统的输电网，不可否认的是对电力系统稳定性的影响也越来越大。如何消除大规模风电接入后对电网所带来的影响，其最基本是稳定性的影响，如何减小其电力系统的稳定性， 是目前所有电力学者待以解决的课题。
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