團(tuán)隊(duì)介紹

武漢大學(xué)劉開(kāi)培教授、樂(lè)健副教授團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期從事“電力電子化電力系統(tǒng)的分析與控制（柔性直流系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電）”方面的研究工作，近5年來(lái)，已參與、主持了20多項(xiàng)相關(guān)項(xiàng)目研究，完成了863計(jì)劃項(xiàng)目“保障直流配網(wǎng)可靠性的多端柔性直流控制保護(hù)關(guān)鍵技術(shù)”和5項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目，課題組成員正在參與“柔性直流電網(wǎng)故障電流抑制的基礎(chǔ)理論研究”和“高壓大容量柔性直流電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”等5項(xiàng)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目的研究工作及電力公司橫向課題10余項(xiàng)，發(fā)表SCI收錄論文20余篇，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利20余項(xiàng)，培養(yǎng)從事相關(guān)研究方向的博士生6名、博士后1名。

樂(lè)健，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師。分別于1997年和2000年在原武漢水利電力大學(xué)獲學(xué)士和碩士學(xué)位，于2006年在清華大學(xué)獲博士學(xué)位。主要研究方向?yàn)樾履茉窗l(fā)電運(yùn)行與控制技術(shù)、電能質(zhì)量分析與控制技術(shù)。主編出版著作1部；近5年發(fā)表論文30余篇；獲得國(guó)家發(fā)明專利20余項(xiàng)。

廖小兵，武漢大學(xué)博士畢業(yè)，現(xiàn)在在武漢工程大學(xué)任教。主要研究方向?yàn)樾履茉措娏ο到y(tǒng)分析與控制、電力系統(tǒng)規(guī)劃。

波動(dòng)性可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)成為了電力系統(tǒng)新的重要不確定性因素，準(zhǔn)確評(píng)估這種不確定性對(duì)電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響，有利于提系統(tǒng)運(yùn)行安全水平。為此，本文基于擴(kuò)展放射算術(shù)建立了靜態(tài)電壓穩(wěn)定性區(qū)間評(píng)估模型，利用解析化方差分解的全局靈敏度指標(biāo)來(lái)辨識(shí)輸入變量對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性影響的重要程度。

項(xiàng)目研究背景

傳統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性分析以確定性潮流方程或擴(kuò)展潮流方程為基礎(chǔ)，忽略了可再生能源出力的波動(dòng)性和負(fù)荷功率的時(shí)變性。確定性靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的評(píng)估結(jié)果已無(wú)法全面準(zhǔn)確反映系統(tǒng)電壓的運(yùn)行態(tài)勢(shì)。

根據(jù)建模方式的不同，不確定性靜態(tài)電壓穩(wěn)定性分析方法主要包括概率評(píng)估方法和區(qū)間評(píng)估方法。靜態(tài)電壓穩(wěn)定性概率評(píng)估需要建立不確定量精確的概率分布模型，而實(shí)際應(yīng)用中輸入樣本數(shù)據(jù)往往不足，導(dǎo)致所建立的概率分布模型精度不高，因而，多數(shù)研究中需假設(shè)輸入不確定量服從某種概率分布，在一定程度上限制了靜態(tài)電壓穩(wěn)定性概率評(píng)估方法的應(yīng)用。

相比概率評(píng)估方法，靜態(tài)電壓穩(wěn)定性區(qū)間評(píng)估方法僅需輸入不確定量的邊界信息，將不確定量波動(dòng)范圍的上下邊界描述為區(qū)間變量，所需的統(tǒng)計(jì)信息較少，建模相對(duì)容易。

論文所解決的問(wèn)題及意義

已有的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性區(qū)間評(píng)估方法仍存在如下兩個(gè)主要問(wèn)題：

1）常用仿射算術(shù)以一階區(qū)間泰勒展開(kāi)為基礎(chǔ)構(gòu)建，導(dǎo)致其在求解靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度的過(guò)程中抑制區(qū)間擴(kuò)張效應(yīng)的能力有限，需要研究新的評(píng)估方法以降低評(píng)估結(jié)果的保守性；

2）常用仿射算術(shù)借助噪聲元的類同位素追蹤功能來(lái)定性分析各輸入?yún)^(qū)間變量對(duì)系統(tǒng)輸出區(qū)間變量的影響，目前尚未可量化評(píng)估各輸入不確定量對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性影響重要程度的方法。

本文基于二階區(qū)間泰勒展開(kāi)的擴(kuò)展仿射算術(shù)提出了不確定性靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的全局靈敏分析方法。首先根據(jù)擴(kuò)展仿射算術(shù)構(gòu)建基于L指標(biāo)的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性評(píng)估模型。然后利用基于解析化方差分解的全局靈敏度分析方法定量評(píng)估各輸入?yún)^(qū)間變量對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性影響的重要性。

論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

基于方差分解的全局靈敏度分析是通過(guò)單個(gè)輸入變量的方差貢獻(xiàn)來(lái)反映各個(gè)輸入不確定量的影響程度，把單個(gè)輸入變量或者多個(gè)輸入變量的方差貢獻(xiàn)除以輸出響應(yīng)的總方差，即為全局靈敏度指標(biāo)。通過(guò)比較輸入擾動(dòng)源的全局靈敏度指標(biāo)大小便能清晰地辨識(shí)出對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性影響的主要因素和次要因素。

結(jié)論

考慮新能源場(chǎng)站自身輸出功率的波動(dòng)性和場(chǎng)站間輸出功率的相關(guān)性，本文利用擴(kuò)展仿射方法構(gòu)建了系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性評(píng)估的擴(kuò)展仿射模型，可得到系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性L指標(biāo)的區(qū)間邊界，同時(shí)能辨識(shí)出系統(tǒng)中的薄弱節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步將基于解析化方差分解的全局靈敏度分析方法和靜態(tài)電壓穩(wěn)定性評(píng)估的擴(kuò)展仿射模型相結(jié)合，提出了基于擴(kuò)展仿射模型的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性全局靈敏度分析方法。

引用本文

樂(lè)健， 廖小兵， 李奔， 周子恒， 彭學(xué)林. 基于擴(kuò)展仿射模型的不確定性靜態(tài)電壓穩(wěn)定性全局靈敏度分析[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào)， 2021, 36(13): 2821-2831. Le Jian, Liao Xiaobing, Li Ben, Zhou Zhiheng, Peng Xuelin. Global Sensitivity Analysis of Uncertain Static Voltage Stability Based on Extended Affine Model. Transactions of China Electrotechnical Society, 2021, 36(13): 2821-2831.