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专利号: 2025105493253
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种适用于光伏并网接入系统的电网风险评估方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1、根据光照强度计算光伏电站的出力值,设定数据时间分辨率,计算出每一时刻断面光伏发电出力下电网的潮流结果,将每一时刻断面下的光伏电站的出力值和电网的潮流结果作为一个样本保存至数据库;

步骤2、计算光伏波动承载力指标PVCI、光伏‑负荷错配风险指标SLMRI、光伏无功支撑能力指标PVQSI和节点电压质量评估指标NYQI,计算公式如下:式中,ΔPpv(t)=Ppv(t)‑Ppv(t‑Δt),其表示光伏电站t时刻与(t‑Δt)时刻的出力值之差,时间间隔Δt取决于数据时间分辨率;Pflexible(t)表示t时刻电网中可调节资源的最大可用容量,包括可调节的发电机组;Pmin_flexible(t)表示t时刻可调节资源的最小技术出力;∑(Pflexible(t)‑Pmin_flexible(t))表示电网中可调节资源的调节能力,即全网发电资源能够提供的最大调节范围;

式中,Pload(t)和Pload(t‑Δt)分别表示在t时刻和t‑Δt时刻电网的负荷值;Ppv(t)和Ppv(t‑Δt)分别表示在t时刻和t‑Δt时刻光伏电站的出力值;ω(t)为时段权重因子,用于反映不同时段电网调度的难度;T为评估周期;

式中,Qi,PV,actual为节点i的光伏电站提供的无功功率;Qi,PV,max和Qi,PV,min为光伏逆变器在当前有功水平下的无功调节上限和下限;|ΔUi|为光伏电站接入节点的电压偏差绝对值;ΔUi,max为节点i允许的最大电压偏差极限;

式中,Ui表示节点i的实际工作电压;Uir表示节点i的额定工作电压;ωi表示节点i的权重系数,用于反映节点的重要性;n表示系统中的节点数;

将计算出的各原始指标值进行正向化处理并保存在对应时刻断面下数据库的样本序列中;

步骤3、对步骤2中正向化处理后的各指标数据进行标准化处理,然后计算信息熵权重、博弈权重和边界贡献权重,将三种权重进行综合,得到每个指标的综合权重;

对综合权重进行归一化处理后与标准化处理后的各指标数据相乘,采用加权求和的方式得到未归一化的电网运行风险状态值E′;将E′进行归一化处理,得到最终的电网运行风险状态值E,根据E判断电网整体所处的运行风险状态。

2.根据权利要求1所述的一种适用于光伏并网接入系统的电网风险评估方法,其特征在于,所述步骤1中光伏电站出力值的计算过程如下:对于光伏电站的大规模并网,整个场站的出力为:

Psolar=MAηηinv;

式中,M为光伏电站所在地区的模拟光照强度,A为整个光伏电站光伏板的总阵列面积,ηinv为光伏逆变器的转换效率,η为光伏电池板的转换效率,其数学表达式为:式中,Mk表示光照强度阈值。

3.根据权利要求1所述的一种适用于光伏并网接入系统的电网风险评估方法,其特征在于,所述步骤2中对各原始指标值进行正向化处理的过程如下:首先,定义光伏波动承载力指标PVCI、光伏‑负荷错配风险指标SLMRI和节点电压质量评估指标NYQI为正向型指标,光伏无功支撑能力指标PVQSI为负向型指标;

然后,对负向型指标进行正向化处理,公式为:

xi′=max(xi)‑xi;

式中,xi为负向型指标的原始指标值,xi′为正向化处理后的指标值。

4.根据权利要求1所述的一种适用于光伏并网接入系统的电网风险评估方法,其特征在于,所述步骤3中对正向化处理后的各指标数据进行标准化处理的公式为:式中,xij为数据库中第i个样本在第j个指标上的原始值;x′ij为xij标准化后的值;min(xj)为第j个指标的最小值;max(xj)为第j个指标的最大值;通过标准化处理,将各指标数据映射到[0,1]区间。

5.根据权利要求1所述的一种适用于光伏并网接入系统的电网风险评估方法,其特征在于,所述步骤3中信息熵权重的计算过程如下:(1)将标准化的指标值转为概率形式,概率矩阵各元素的计算公式为:式中,pij为第i个样本在第j个指标上的概率值, 为第j个指标的标准化值之和,m为样本总数;xij为数据库中第i个样本在第j个指标上的原始值;x′ij为xij标准化后的值;

(2)计算信息熵,其计算公式为:

式中,ej为第j个指标的信息熵;ln(m)为样本数量的自然对数,为归一化因子;pij ln(pij)为信息量的基本计算单元;信息熵越大,表示指标的不确定性越高,提供的有效信息越少;

(3)计算信息效用度,其计算公式为:

dj=1‑ej;

式中,dj为第j个指标的信息效用度,ej为第j个指标的信息熵;信息效用度表示指标的确定性程度,即提供有效信息的能力,效用度越高,表示指标区分样本的能力越强;

(4)计算信息熵权重,其计算公式为:

式中, 为第j个指标的信息熵权重, 为所有指标的信息效用度之和,n为指标总数;信息效用度越高的指标,其权重也越高,表示该指标对评价对象的区分能力越强。

6.根据权利要求1所述的一种适用于光伏并网接入系统的电网风险评估方法,其特征在于,所述步骤3中博弈权重的计算过程如下:(1)计算Shapley值,其基本公式如下:

式中,φj为第j个指标的Shapley值,S为不包含指标j的指标子集,N为所有指标的集合,|S|为子集S中的指标数量,n为指标总数,v(S)为指标子集S的联盟价值函数,v(S∪{j})‑v(S)为指标j对指标子集S的边际贡献;

(2)计算联盟价值函数,其计算公式为:

式中,v(S)为指标子集S的联盟价值;CVj为第j个指标的变异系数,其中, σj为第j个指标的标准差,μj为第j个指标的平均值;R为子集S中指标间的相关系数矩阵;I为单位矩阵; 为相关系数矩阵与单位矩阵差的绝对值的平均值;

(3)计算博弈权重,其计算公式为:

式中, 为第j个指标的博弈权重,φj为第j个指标的Shapley值, 为所有指标Shapley值之和。

7.根据权利要求1所述的一种适用于光伏并网接入系统的电网风险评估方法,其特征在于,所述步骤3中边界贡献权重的计算过程如下:(1)采用中心差分法计算样本在各指标方向上的梯度,当样本为边界点时,使用前向差分法或者后向差分法,梯度计算公式如下:式中, 为第i个样本在第j个指标上的梯度,x′i+1,j为第i+1个样本在第j个指标上的标准化值,x′i‑1,j为第i‑1个样本在第j个指标上的标准化值;

(2)计算梯度平方和,其计算公式如下:

式中,gj为第j个指标的梯度平方和, 为第i个样本在第j个指标上的梯度平方;

(3)计算边界贡献权重,其计算公式如下:

式中, 为第j个指标的边界贡献权重,gj为第j个指标的梯度平方和, 为所有指标的梯度平方和之和。

8.根据权利要求1所述的一种适用于光伏并网接入系统的电网风险评估方法,其特征在于,所述步骤3中计算综合权重并对其进行归一化处理的过程如下:(1)利用加权求和的方式计算综合权重,计算公式为:

式中,ωj为第j个指标未归一化的综合权重, 为第j个指标的信息熵权重, 为第j个指标的博弈权重, 为第j个指标的边界贡献权重,α为信息熵权重的比例系数,β为博弈权重的比例系数,γ为边界贡献权重的比例系数;

其中,α、β和γ需满足约束条件:

α+β+γ=1;

α,β,γ≥0;

(2)对综合权重进行归一化处理,计算公式为:

式中, 为归一化后的第j个指标的综合权重,ωj为第j个指标未归一化的综合权重。

9.根据权利要求1所述的一种适用于光伏并网接入系统的电网风险评估方法,其特征在于,所述步骤3中最终的电网运行风险状态值E的计算过程如下:(1)计算未归一化的电网运行风险状态值E′,其计算公式为:式中,x′ij为数据库中第i个样本在第j个指标上标准化的样本指标值;

(2)对E′进行归一化处理,将E′映射到[0,1]区间,得到E;E的值越接近于1,电网所处的风险程度越高,系统的运行状态越危险;反之,E的值越接近于0,电网所处的风险程度越低,系统的运行状态越安全。