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光伏发电是绿色低碳能源,具备显著的环保和高效的经济效益。目前光伏发电等新能源的发展是解决雾霾等环境问题有效的手段之一,根据世界自然基金会(WWF)研究结果表明:实现1平方米光伏发电系统的安装相当于绿化造林100平方米。同时根据我国不同地区日均太阳辐照强度,光伏发电1千瓦可以产生年发电量1200度电,可以有效减少煤炭使用量约400千克,同时减少二氧化碳排放量约1吨。因此光伏发电作为优质的绿色能源,在未来配电网中的高渗透趋势会日渐明显,未来光伏发电系统在主动配电网的工作模式将实现向常规发电能源的转变。针对光伏发电系统的随机波动性,采取集中式光伏电站出力区间预测和分布式光伏发电并网区间优化相结合,实现分布式光伏接入的配电系统运行优化,建立光伏发电系统输出功率的区间预测模型与光伏发电系统并网的区间优化模型。论文主要研究光伏发电系统并网中的两个主要问题:光伏发电功率的短期区间预测:基于统计学理论实现光伏发电的随机波动特性分析,将线性回归分析和加权马尔可夫链相结合,完成光伏发电功率的区间预测,实现光伏发电的区间可调节性并网。光伏发电系统并网的确定性优化和区间优化:基于配电网降损效果理想的"2/3原则"实现分布式光伏接入配电系统的确定性优化,提出有功功率匹配调节的并网理论,基于有功功率并网约束调节,实现光伏发电系统并网的区间优化非线性建模。传统配电网与新能源发电系统的有机结合是目前配电网规划的主流趋势,采用匹配合理的功率调节实现光伏发电系统的并网运行,将光伏功率预测可调节性能与约束并网功率调节相结合。论文提出基于光伏发电系统的随机波动特性的短期区间预测建模,实现分布式光伏接入配电系统后调节并网的区间优化分析。主要的研究内容及成果如下:(1)光伏电站出力的随机波动特性分析:采用基本统计学理论,对光伏电站的出力随机波动特性进行描述性统计分析,针对其随机特性分布曲线与其正态分布性检验,描述光伏电站出力的随机特性分布趋势;实现对光伏出力特性有影响的外界因素(如环境温度、辐照强度、风向等)进行单因素方差分析,提出影响因素对光伏出力的随机波动性的显著性分析;再利用其筛选的影响因素作为自变量,光伏电站出力作为因变量,建立多重线性回归模型,实现光伏电站出力与诸多影响因素间的线性回归分析建模,实现光伏电站出力的线性预测,提供光伏电站出力随机波动特性的变化趋势。(2)利用最小二乘法(Least Squares Method)和加权马尔可夫链(Weighted Markov Chain)相结合的方法实现光伏电站输出功率的短期区间预测:采用最小二乘法的直线拟合曲线取代传统K均值有序聚类的分类方法,实现光伏电站日出力与太阳辐照度的线性拟合关系,以该线性拟合曲线为对称中心进行平行分区,完成光伏电站日出力的状态分类;利用对不同延迟时间段光伏电站日出力进行自相关系数描述和权重分析,完成各段不同步长(延迟时间)状态转移概率矩阵的计算,建立加权马尔可夫链的预测模型,按照各段不同步长的自相关系数加权求和"概率最大"为原则,确定预测区间的状态,从而实现光伏电站日出力状态的短期预测区间范围的确定。(3)基于有功功率调节实现光伏发电系统并网的确定性优化:参考配电网降损效果理想的"2/3原则"配置光伏发电并网系统的初始配置点,以配电网有功损耗最小为优化目标,实现光伏发电并网系统的定址和定容的优化配置,为新能源在传统配电网中的"主动"并网提供理论依据;基于牛顿拉夫逊(Newton-Raphsonmethod)潮流计算,获取光伏发电并网系统稳态运行的静态分析数据,由雅可比(Jacobian)矩阵计算获得光伏发电并网系统的节点电压-功率的灵敏度矩阵,基于其稳态运行的约束条件,即系统节点均满足极限并网条件,实现光伏注入节点有功功率匹配调节,实现分布式光伏接入的系统并网确定性优化。(4)提出分布式光伏接入配电系统的并网运行区间优化(interval optimization,1O)方法,实现以光伏发电并网节点电源容量为目标函数,配电网支路功率特性为约束条件,建立光伏发电并网系统区间优化的非线性模型,综合考虑接入电力系统的光伏出力和并网节点电压的区间不确定性,实现光伏发电系统并网的区间优化配置方案,满足鲁棒性的最优解,IEEE33节点配电系统计算验证,末端节点电压提升3.3%～11.8%;系统有功损耗降低63.8%～66.8%,首端功率优化目标[30.446,354.59],实现首端有功功率最大调峰354.59KW,该方法具备高精度求解和快速收敛的特点。(5)设计光伏并网优化系统可视化仿真平台,验证分布式光伏接入的配电系统优化方案,虚拟分布式光伏接入配电系统的调控和显示:①根据输入电力系统的已知参数信息,自动生成虚拟配电系统的拓扑结构图,显示系统稳态运行的潮流分布,包括网络节点电压和馈线支路功率信息;②根据系统初始运行状态,实现分叉馈线支路的动态寻址,确定光伏发电系统并网的合理位置和容量;动态演示单节点光伏注入的动态寻址功能。③根据分布式光伏发电系统接入配电系统的不同情况,系统自动绘制运行曲线界面,呈现节点电压和功率的变化趋势,基于系统节点电压的约束条件,实现光伏发电系统注入有功功率的容量调节。