在传统电力系统分析中,负荷的波动、电网运行方式的变化和发电机的停运等因素造成了电力系统一定程度上的不确定性。随着电力工业的发展,以太阳能和风能等为代表的新能源接入电网,给电网带了明显的间歇性和随机性;微网、分布式电源和电动汽车等配电网新概念的发展,大大增强了电源、负荷与电网之间的互动性川,其直接结果导致了电力系统的不确定性显著增加,用于电力系统分析的概率潮流算法的研究日益重要。
1974年,Borkowaka 提出概率潮流计算方法叫,用以解决电力系统中诸多不确定因素。在随后四十年的时间里,概率潮流理论与方法得到了发展。与其几乎同时出现的随机潮流叫和概率潮流相互补充融合,逐渐形成处理电力系统不确定因素的体系:一般认为对于电力系统短期不确定因素采用随机潮流处理,而对于长期的具备规律性的不确定因素采用概率潮流处理,后者更趋向于概率分布的计算。
概率潮流计算的提出与发展,其最显著的意义是在进行电力系统分析时,考虑了系统各种不确定因素的随机性,从而使得计算分析更加贴合实际电网的运行状态。概率潮流的研究问题,主要集中在3个层面:系统模型、计算模型和计算方法。
系统元件的不确定性是引入概率潮流的根本原因,主要体现在发电机、负荷、输电线路和变压器的随机性。近些年,随着可再生能源并网规模的日益提高和电力用户的市场行为日趋突出,发电机和负荷的功率模型越发复杂。
就概率潮流计算模型而言,以四大类模型为主。Borkowaka基于简化的直流模型团提出了概率潮流计算方法。为了提高潮流计算的精度,Allan 分别在1976年和1981年提出了线性化交流模型和分段线性化交流模型,Sokierajski在1978年提出保留非线性的交流模型 。目前概率潮流的计算方法都是基于这4种模型进行。
对概率潮流算法的研究是概率潮流分析中的热点,具备广阔的研究空间与研究意义。一种性能良好的概率潮流计算方法应满足以下指标:能够求出输出随机变量的数字特征(包括均值和方差)及概率分布;能够处理多个随机变量间的相关性;满足实用化要求,结果具有足够精度的情况下尽量减少计算时间;满足通用性要求,对输入变量的数学模型不应有太高要求。这4项指标构成概率潮流算法研究的重点和难点,专家学者们从一方面或多方面入手展开研究,形成了当前的多种概率潮流计算方法。就目前已有研究成果而言,概率潮流算法可以大致分为模拟法、近似法和解析法3类。解析法结合电力系统复杂卷积计算的简化特性,通过对卷积计算的特殊处理衍生而来,广义上也可归入近似法。纵观现有概率潮流算法,存在的突出问题是难以将计算准确度和时效性有机统一。
以模拟法、近似法和解析法为分类基准,综述各类方法中具体算法的原理步骤、优缺点评估以及发展趋势。以算法中现有的问题及不足为依托,结合当前电力系统的研究热点与新兴技术,对概率潮流的发展方向进行展望。