團隊介紹

武漢大學劉開培教授、樂健副教授團隊長期從事“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，已參與、主持了20多項相關項目研究，完成了863計劃項目“保障直流配網(wǎng)可靠性的多端柔性直流控制保護關鍵技術”和5項國家自然科學基金項目，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理論研究”和“高壓大容量柔性直流電網(wǎng)關鍵技術研究與示范”等5項國家重點研發(fā)計劃項目的研究工作及電力公司橫向課題10余項，發(fā)表SCI收錄論文20余篇，授權國家發(fā)明專利20余項，培養(yǎng)從事相關研究方向的博士生6名、博士后1名。

樂健，博士，副教授，碩士生導師。分別于1997年和2000年在原武漢水利電力大學獲學士和碩士學位，于2006年在清華大學獲博士學位。主要研究方向為新能源發(fā)電運行與控制技術、電能質(zhì)量分析與控制技術。主編出版著作1部；近5年發(fā)表論文30余篇；獲得國家發(fā)明專利20余項。

廖小兵，武漢大學博士畢業(yè)，現(xiàn)在在武漢工程大學任教。主要研究方向為新能源電力系統(tǒng)分析與控制、電力系統(tǒng)規(guī)劃。

波動性可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)成為了電力系統(tǒng)新的重要不確定性因素，準確評估這種不確定性對電力系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響，有利于提系統(tǒng)運行安全水平。為此，本文基于擴展放射算術建立了靜態(tài)電壓穩(wěn)定性區(qū)間評估模型，利用解析化方差分解的全局靈敏度指標來辨識輸入變量對靜態(tài)電壓穩(wěn)定性影響的重要程度。

項目研究背景

傳統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性分析以確定性潮流方程或擴展潮流方程為基礎，忽略了可再生能源出力的波動性和負荷功率的時變性。確定性靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的評估結果已無法全面準確反映系統(tǒng)電壓的運行態(tài)勢。

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估方法和區(qū)間評估方法。靜態(tài)電壓穩(wěn)定性概率評估需要建立不確定量精確的概率分布模型，而實際應用中輸入樣本數(shù)據(jù)往往不足，導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)定性概率評估方法的應用。

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

論文所解決的問題及意義

已有的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性區(qū)間評估方法仍存在如下兩個主要問題：

1）常用仿射算術以一階區(qū)間泰勒展開為基礎構建，導致其在求解靜態(tài)電壓穩(wěn)定裕度的過程中抑制區(qū)間擴張效應的能力有限，需要研究新的評估方法以降低評估結果的保守性；

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

本文基于二階區(qū)間泰勒展開的擴展仿射算術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)擴展仿射算術構建基于L指標的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性評估模型。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估各輸入?yún)^(qū)間變量對靜態(tài)電壓穩(wěn)定性影響的重要性。

論文方法及創(chuàng)新點

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

結論

考慮新能源場站自身輸出功率的波動性和場站間輸出功率的相關性，本文利用擴展仿射方法構建了系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性評估的擴展仿射模型，可得到系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性L指標的區(qū)間邊界，同時能辨識出系統(tǒng)中的薄弱節(jié)點。進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)定性評估的擴展仿射模型相結合，提出了基于擴展仿射模型的靜態(tài)電壓穩(wěn)定性全局靈敏度分析方法。

引用本文

樂健， 廖小兵， 李奔， 周子恒， 彭學林. 基于擴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]. 電工技術學報， 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.