实现多重随机耦合电力系统鲁棒最优运行的渐近理论与方法

Discovering advance theory and method to deal with multiple strong stochastic attributes of electrical system is one of the key and difficult points in realizing large scale new energy power grid. The research results ensure the new electrical power system running in robust and optimal states.To realize above, this project explores stability features of new energy power output including wind and solar based on stochastic asymptotic theories.It is the fundamental of using and controlling new energy power.The aggregation features of spatial correlation power are investigated by employing Copula theory, which develops the researches from one dimension to multiple.Discrete scenarios generating methods are constructed to portray continuous probability distribution using asymptotic optimal generatin methods, which provide a new way to cope with stochastic of new energy power. Multi-time scale robust optimal runing models and methods including of unit commitment(Day/Hour), dynamic economic dispatch and probablity optimal power flow(Hour/Minute) and automatic generation control(Minute/Second)are established.The research results of this project will provide theory basis and technical support to advanced electrical power safety and stability runing.

研究具有多重强随机因素耦合的电力系统鲁棒优化调度运行的先进理论与方法,是实现大规模新能源发电并网的关键和难点之一。为此，本项目基于随机渐近理论,挖掘涵括风能、太阳能在内的新能源发电随机出力的稳定性特征，这是实现新能源发电可控的根本和基础研究；基于Copula理论，探究空间相关的新能源发电出力聚合的稳定概率特征，实现从一元随机到多元随机的延拓；基于渐近最优场景生成理论，建立精确刻画随机变量连续概率分布的有限离散场景方法体系，为应对新能源出力随机变化提供方法和途径；构建含机组组合（日/小时）、动态经济调度/概率最优潮流（小时/分）和自动发电控制（分/秒）等多时间尺度协调的电力系统鲁棒优化运行模型与方法，为实现新型电力系统安全稳定运行提供理论依据和技术支撑。

本项目以风电、光伏出力的随机特性为研究对象，以“认识和表征风电、光伏随机特性，并将所得特性应用到电力系统的规划调度运行中，实现对随机变化能源电力的主动调控”为研究目标，取得了以下结果：.（1）从时序特性、相关特性、波动特性、持续特性等多个维度建立了描述新能源随机特性的指标集合，为表征新能源出力随机特性提供了手段。获得了表征新能源出力随机特性指标的概率分布函数，为电力系统应对新能源随机特性，主动调控新能源电力提供了数学方法和途径。.（2）基于渐近最优场景生成理论，建立了精确刻画随机变量连续概率分布的离散场景模拟方法体系，包括单电源单时段、单电源多时段、多电源单时段、多电源多时段的新能源电力场景生成方法。研究成果有效地简化了电力系统优化计算与分析的复杂度。.（3）构建了含新能源电力系统优化规划与运行的框架；提出了处理新能源随机变化特性的优化运行理论与方法，包括场景分析方法，p-有效点机会约束处理方法和鲁棒优化方法；将所提的理论和方法应用于解决含新能源电力系统的电网规划，机组组合，经济调度，最优旋转备用配置，风险评估，调峰容量需求评估，储能容量评估以及电网可接纳新能源容量评估等相关问题中。.项目的研究成果的科学意义体现在：.（1）从不同的维度认识并用数学方法表征出新能源电力的随机特性，为主动调控新能源电力提供了重要的基础信息。.（2）实现了将少量的离散场景准确模拟大量样本的统计特性，大大提高了电力系统优化计算和分析的效率。.（3）实现了把含新能源电源的电力系统随机优化问题转化为常规的、易于解算的电力系统优化问题，为电力系统优化规划与运行提供有效的解算方法。