计及不确定性的电力系统区间分析

计及不确定性的电力系统区间分析

侯杰

内蒙古乌海亚东精细化工有限公司  内蒙古自治区乌海市   016030

摘要：计及不确定性的电力系统区间分析是一种有效的方法，可以应对电力系统中的不确定性挑战。本文的研究对于电力系统领域的决策者和研究人员具有重要意义，可以为他们提供有关该方法的全面了解，并为进一步研究和应用提供参考。

关键词：电力系统；区间不确定性；稳态；动态

引言：区间分析是一种有效的方法，可以处理不确定性因素并提供可行性和风险的评估。本文旨在探讨计及不确定性的电力系统区间分析方法及其应用，以期为电力领域的决策者和研究人员提供有价值的参考，促进电力系统的可持续发展和优化运营。

1.不确定性因素的区间预测方法

电力系统区间分析是一种能够考虑到电力系统运行中不确定性因素的预测和分析方法。传统的确定性分析方法在评估电力系统的稳定性、可靠性和经济性时，往往忽略了系统运行中不确定因素的影响。而区间分析方法则能够有效地处理这些不确定性，提供更全面和可靠的结果。

区间分析方法基于不确定性因素的范围和概率分布进行建模。例如，电力负荷的变化、可再生能源输出的波动性、电力市场价格的波动等因素都可以通过区间概率分布来描述其可能的取值范围。通过将这些不确定性因素转化为区间数据，可以建立一系列可能的情景，并在这些情景下对电力系统的性能进行评估。

区间分析方法的关键步骤包括区间建模、情景生成和结果评估。首先，需要确定不确定性因素的范围和概率分布，并将其转化为区间数据。然后，通过随机抽样或其他方法生成一系列可能的情景。每个情景代表一组不同的不确定性取值组合。最后，通过在每个情景下进行电力系统模拟和分析，评估系统的性能指标，并获得结果的区间范围。

通过区间分析方法，可以得到一系列可能的结果区间，而不是单一确定性的结果。这种结果的区间范围能够反映出不确定性因素对系统性能的影响，并提供了更全面的决策依据。同时，区间分析方法还可以帮助识别系统的脆弱性和风险，从而更好地制定应对策略和规划措施。

2.电力系统稳态区间分析

2.1电力系统稳态区间分析模型

电力系统稳态区间分析模型是一种用于评估电力系统稳态运行的方法，能够考虑各种不确定性因素对系统的影响。该模型的目标是确定电力系统中各个重要参数和变量的区间范围，以及这些参数和变量在不同情景下的可能取值，从而提供系统的稳态性能的区间估计。而在电力系统稳态区间分析模型中，首先需要建立系统的数学模型，包括各个组件（发电机、负荷、输电线路等）的数学描述和约束条件。然后，根据不确定性因素，例如电力负荷的波动、可再生能源输出的不确定性以及输电线路参数的不确定性等，将这些因素转化为区间数据或概率分布。这些区间数据或概率分布描述了不确定性因素的可能取值范围。

接下来，利用区间分析方法，对系统模型进行多次计算，每次使用不同的参数和变量取值组合，以覆盖不确定性范围内的所有情况。通过这种方式，可以得到一系列可能的稳态解，形成参数和变量的区间范围。最后，通过对这些区间范围进行分析和评估，可以得到电力系统在不同情景下的稳态性能指标的区间估计，例如功率流、电压稳定性、潮流限制等。

2.2电力系统区间潮流分析

电力系统区间潮流分析是一种用于评估电力系统潮流分布的方法，能够考虑各种不确定性因素对潮流结果的影响。该分析方法通过建立电力系统的数学模型，将不确定性因素转化为区间数据或概率分布，然后进行多次潮流计算，得到潮流分布的区间估计。

而在电力系统区间潮流分析中，首先需要建立电力系统的潮流模型，包括各个节点的功率平衡方程、节点电压的约束条件、输电线路的等效电路参数等。然后，考虑到电力负荷的波动性、可再生能源输出的不确定性、输电线路参数的不确定性等不确定性因素，将这些因素转化为区间数据或概率分布，描述了不确定性因素的可能取值范围。接下来，利用区间潮流计算方法，对系统模型进行多次潮流计算，每次使用不同的参数和变量取值组合，以覆盖不确定性范围内的所有情况。通过这种方式，可以得到一系列可能的潮流分布结果，形成节点功率和电压的区间范围。

最后，通过对这些区间范围进行分析和评估，可以得到电力系统各个节点的潮流分布的区间估计，包括节点功率、节点电压、潮流方向等。这些区间估计可以提供决策者关于电力系统潮流分布的不确定性情况下的可行性和风险评估，帮助制定系统调度、规划和运营决策。

2.3电力系统区间决策问题

电力系统区间决策问题涉及在电力系统运营和规划中考虑不确定性因素的决策过程[1]。这些不确定性因素可能包括电力负荷的波动性、可再生能源输出的不确定性、电力市场价格的波动等。区间决策方法能够帮助电力系统决策者在面对不确定性的情况下做出更可靠和鲁棒的决策。

在电力系统区间决策问题中，首先需要明确决策的目标和约束条件。这可能涉及电力系统的可靠性、经济性、环境影响等方面的考虑。然后，将不确定性因素转化为区间数据或概率分布，以描述这些因素的可能取值范围。接下来，利用区间决策方法，通过对不同决策方案在不同不确定性情景下的评估和比较，选择最优的决策方案。这可以通过建立决策模型和应用优化算法来实现。在决策模型中，不确定性因素被视为输入参数的区间或概率分布，而决策变量则是要优化的决策策略。

3.电力系统动态区间分析

3.1电力系统动态区间分析模型

电力系统动态区间分析模型是一种综合考虑不确定性因素的方法，用于评估电力系统在动态运行过程中的行为[2]。该模型结合了动态模拟和区间分析技术，旨在提供电力系统动态行为的区间估计，以应对系统中存在的不确定性。在电力系统动态区间分析模型中，首先需要建立系统的动态模型，包括发电机、负荷、输电线路以及控制设备等的数学描述和相互关系。这个模型可以考虑诸如负荷变化、可再生能源输出的波动、控制策略的效果等不确定性因素，将其转化为区间数据或概率分布，以描述不确定性的范围。

其次，利用动态模拟方法，对系统进行多次模拟。每次模拟中，采用不同的不确定性取值组合，并追踪系统的动态响应，如电压、频率、功率等。通过多次模拟，可以得到一系列可能的动态行为结果，形成参数和变量的区间范围。最后，通过对这些区间范围进行分析和评估，可以获得电力系统动态行为的区间估计，例如系统的稳定性、振荡特性以及动态限制等。这些区间估计可以为决策者在不确定性情况下做出合理决策提供参考，帮助他们制定系统的运行策略、控制方案和应急措施。

3.2电力系统波动区间分析

电力系统波动区间分析是一种用于评估电力系统波动性的方法，旨在考虑各种不确定性因素对系统波动行为的影响[3]。该分析方法结合了波动性建模和区间分析的技术，能够提供电力系统波动行为的区间估计。在电力系统波动区间分析中，首先需要建立波动性模型，该模型描述了电力系统中的波动性因素，包括负荷波动、可再生能源输出的波动、市场价格的波动等。这些波动性因素可以通过历史数据、统计分析或基于物理模型的方法进行建模，并将其转化为区间数据或概率分布，以描述不确定性的范围。

接下来，利用波动性模型进行区间分析，通过多次模拟和评估，获得电力系统波动行为的区间估计。在每次模拟中，考虑不同的波动性因素取值组合，并观察系统的响应，如电压、频率、功率等。通过多次模拟，可以形成参数和变量的区间范围，提供波动行为的可行性范围。

结论：总而言之，计及不确定性的电力系统区间分析是一种重要且有效的方法，用于评估电力系统在不确定性条件下的可行性和风险。通过综合考虑负荷波动、可再生能源输出的不确定性以及市场价格波动等因素，该方法能够提供电力系统行为的区间估计，为决策者提供更准确和可靠的信息。

参考文献：

[1]朱立轩，万灿，鞠平.计及不确定性的电力系统区间分析研究综述[J/OL].电力自动化设备：1-12[2023-05-24].

[2]禹洪波.计及不确定性的电力变压器风险评估研究[D].贵州大学,2022.

[3]李航.计及不确定性因素的电力系统静态安全分析研究[D].华中科技大学,2020.