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计及不确定性的孤岛微电网潮流算法研究

摘要

distrbutedgenerationDG

微电网是分布式电源（，）安全可靠并入电网的有效方式，

能够提高可再生能源的渗透率，为电网的运行提供更大的灵活性。而交直流混合微电网

兼顾了交流电网和直流电网的优势，受到广泛关注。潮流计算通过求取稳态运行状态参

数确定电网的运行状态，在系统规划运行、调度优化等方面具有重要意义，是微电网的

一个重要研究领域。对于孤岛运行的微电网，由于其低惯量特性和缺乏主网功率支撑，

一次调压和调频由下垂控制自主完成，不存在平衡节点，加之三相不平衡、交直流微电

网之间的功率耦合、可再生能源发电的不确定性等，都增加了分析、计算的难度，使得

传统思路的潮流算法不再适用。针对上述问题，本文从模型和算法出发，在充分考虑可

再生能源发电与负荷需求的不确定性条件下提出了交直流混合孤岛微电网的潮流计算

方法。具体研究内容如下：

(1)计及可调DG逆变器下垂特性和负荷静态特性的影响，引入频率变量，建立了

无平衡节点微电网潮流计算模型，采用内外双层迭代计算框架，修正系统频率和节点电

压；进一步地，针对重复接地的三相四线制微电网，建立了三相不平衡潮流计算模型。

(2)考虑交、直流微电网之间存在潮流耦合关系，研究了三相平衡和三相不平衡的

孤岛交直流混合微电网潮流计算算法，对ILC装置节点进行处理，该算法将交直流混合

电网划分为两个耦合的微电网。对于每个微电网，相应的下垂特性被嵌入到传统的直接

潮流计算方法中，运用交替迭代的方法进行潮流求解。最后，算例应用验证所提方法的

正确性和有效性。

(3)考虑负荷功率、可再生能源出力的不确定性，并计及下垂控制对模型的影响，

建立了孤岛交直流混合微电网概率潮流计算模型。基于半不变量理论进行概率潮流模型

求解，采用矢量线性化方法将交替迭代方程进行线性化处理，得到各节点电压的半

不变量，再利用Gram-Charlier级数展开，获得潮流状态变量的概率密度函数和概率分

布函数。通过与蒙特卡洛法模拟法仿真结果比较，验证本方法的可行性与实用性。

(4)基于概率潮流结果，进行微电网风险评估研究。依据运行变量越限的概率，运

用效用理论根据风险偏好建立严重度函数，从微电网安全运行角度建立综合评估指标，

定量分析孤岛微电网系统的电压越限风险。进一步地，通过并联无功补偿电容器组作为

无功调控手段，对微电网进行静态无功优化，降低系统风险。

哈尔滨工程大学硕士学位论文

本文以不同的算例系统对上述研究中所提出的方法进行了仿真分析，验证了方法的

有效性。

关键词：孤岛交直流微电网；下垂控制；潮流计算；概率潮流；风险评估

计及不确定性的孤岛微电网潮流算法研究

ABSTRACT

Microgridisaneffectivewaytointegratedistrbutedgeneration(DG)safelyand

reliablyintothepowergrid.Itcanincreasethepenetrationrateofrenewableenergyand

providegreaterflexibilityfortheoperationofthegrid.Ac-dchybridmicrogridtakesinto

accounttheadvantagesofACpowergridandDCpowergrid,andhasbeenwidely

concerned.Powerflowcalculationisthebasisofsteady-stateoperationanalysisand

transientanalysisofthesystem,anditisofgreatsignificancetocarryoutsystematic

researchonit.Formicrogridsoperatinginisolatedislands,