高渗透风电与电力系统交互作用的KuU不确定性建模机制研究

项目名称：国家自然科学基金面上“高渗透风电与电力系统交互作用的KuU不确定性建模机制研究”

项目经费：55W

项目负责人：石立宝副教授

项目成员：项目成员中具有高级职称的为3人；共有10名研究生参与，其中博士2人，硕士8人。

项目研究意义：不确定性本身就是一个复杂的、不确定的问题，尤其在电力系统领域中，不确定性问题显得尤为突出。近年来，随着风电装机容量和并网规模的不断扩大，因风速内在的不确定性所引发的风电出力的不确定性，使得大规模的风电并网给现代电网的安全稳定运行带来了一系列的风险和挑战，加之电力系统本身的不确定性（如电源、负荷的不确定性等），使得风电与电力系统之间的交互关系特性变得异常复杂且难以刻画和处理。其中，如何系统、准确地分析及描述风电与电力系统交互作用的不确定性将是智能电网发展过程中迫切需要解决的关键问题，且该方面的研究工作对进一步提高风电消纳能力、减少弃风现象以及降低由风电不确定性所引发的电网安全稳定问题的风险具有重要的现实意义。本研究将基于KuU不确定性分类方法，以风电与电力系统交互关系的不确定性为研究对象，以电力系统短期优化运行为应用目的，结合所研究领域的专门知识，对大规模风电接入电网后与电力系统交互作用的短期KuU不确定性建模机制进行细致的研究和探讨。

项目主要研究内容：本项目的主要研究内容包括：（i）短期K不确定性建模机制，包括多风电场出力概率解析建模、风-荷联合概率解析建模；（ii）短期Ku不确定性建模机制，包括基于证据理论和仿射算术的多种不确定性建模；（iii）短期U不确定性建模机制，包括场景缩减优化策略、考虑多风电场的场景生成智能化建模策略；（iv）短期KuU不确定性应用实例，包括含高渗透风电的电力系统不确定性最优潮流、含风-水-火复杂电源结构的电力系统协同动态经济调度；此外，本项目还进一步研究了考虑多风电场出力空间相关性的风-火动态经济调度、考虑多风场出力耦合特性的热电联合优化调度、含风-水-火-热的多能源系统动态经济调度、考虑多种不确定性融合的机组组合等。

研究成果和取得的效益：

       本项目组共发表相关学术论文29篇，其中SCI检索6篇、EI检索22篇（除同时被SCI检索论文外）、申请发明专利4项（受通）、计算机软件著作权正在申请中。其中，短期K不确定性建模机制研究方面所取得的成果发表在《IEEE ACCESS》、《中国电机工程学报》、《电力自动化设备》以及国际会议IET RPG、iSPEC论文集上；短期Ku不确定性建模机制研究方面所取得的成果发表在《IET Generation, Transmission & Distribution》、《IEEE ACCESS》以及国际会议IET RPG论文集上；短期U不确定性建模机制研究方面所取得的成果发表在《Journal of Modern Power Systems and Clean Energy》、《CSEE Journal of Power and Energy Systems》以及国际会议IEEE PES General Meeting、ISGT Asia、PowerCon、IET RPG论文集上。在短期KuU不确定性应用实例方面，除了潮流和的动态经济调度研究外，还拓展了含风电的多能源系统优化调度、含多种不确定因素的电力系统机组组合、考虑风电不确定性及系统调频作用的连锁故障风险评估等问题研究，成果发表在《IET Generation, Transmission & Distribution》、《IEEE ACCESS》、《Journal of Modern Power Systems and Clean Energy》、《CSEE Journal of Power and Energy Systems》、《中国电机工程学报》、《电力自动化设备》等领域内重要期刊上以及一些重要的国际会议上，包括IEEE PES GM、ISGT Asia、PowerCon、IET RPG等。值得一提的是，本项目在短期K不确定性建模机制研究方面所取得的成果为开展风电不确定性建模研究、并在此基础上探讨含大规模风电并网的多能源互补发电优化调度关键技术具有重要的现实意义和参考价值。

       在项目成果应用方面，我们尝试利用场景法来处理风电场和光伏电站出力的不确定性，并在与云南电网合作的含高渗透新能源的高周切机方案整定研究项目中进行了应用。