文 献 综 述
摘要 当前，在全球范围内的能源枯竭问题和环境污染问题日益严峻，各国迫切需要寻求新的可再生无污染的清洁能源替代化石能源，风能、水能、太阳能等得到大规模开发利用，然而，对于这些能源的开发利用存在很大的困难，主要在于这类新能源与传统能源相比具有很大不确定性。除水电相对稳定以外，风能、水能受季节、气候、天气影响十分显著，发电量具有很大不确定性，进而导致电力系统潮流的不确定性。本文主要介绍了对比分析了含风能、太阳能的分布式电力系统的建模和场景生成方法，简要介绍了DIgSILENT、PSS/E 和 PSASP等相关电力系统仿真软件，并基于IEEE 39节点改进型母线测试系统，采用DIgSILENT Powerfactory仿真软件对遵循正态分布的负荷、威布尔分布的风力发电、对数正态分布的太阳能发电进行最优潮流计算，从发电成本、碳排放量、电压偏差、功率损耗和线路负载水平几方面进行分析。
关键词 仿真软件 分布模型 随机潮流 发电成本 功率损耗
1概述
风能和太阳能在世界范围内已经得到广泛利用，其作为改善我国能源结构的两种重要能源，在我国具有很广阔的前景，同时也在大规模的开发利用，但是由于相关输电设施还不完善，存在大量的弃风弃光问题。在已投入运行的含风电和太阳能发电电网中，由于分布式发电有别于传统发电方式，分布式发电通常呈概率分布，采用合适的仿真软件对其进行建模，并进行概率潮流计算，分析其各项指标，对电力系统的规划、稳定运行有重要意义。
在分布式电源发电方面，国内外许多学者进行了深入研究，并取得了丰硕的成果。在文献[1]中，作者分析了高比例可再生能源电力系统的基本特征，围绕“多时空强不确定性与电力系统形态演化”和“电力系统电力电子化”两个关键科学问题，从电力系统结构形态与预测、输电系统和配电系统规划等５个方面，详细阐述高比例可再生能源电力系统的研究框架与关键技术。分布式新能源发电的概率分布造成传统潮流计算不再适用，而采用概率潮流计算则能很好解决这一问题。概率潮流(PLF)在1974年首次提出，
并不断发展，具有扎实的数学背景，已广泛应用于不同领域的电力系统中[2]。在文献[3]中，提出了一种解决网络中随机风能和太阳能发电的最优潮流（OPF）解决方案。对发电成本随不确定源成本系数的变化进行研究。采用最先进的进化算法SHADE算法与有效的约束处理技术SF相结合进行优化。在文献[4][5]中介绍了利用具有渗透功能的改进型 IEEE 39节点测试系统在DIgSILENT PowerFactory电力系统仿真软件中建模并利用其中的DPL语言对随即功率计算进行编程。在文献[6]中，利用文献[4]中的相关理论，将负载、风能、太阳能发电分布概率化，利用Powerfactory对含分布式与不含分布式电源两种情况，从发电成本、功率损耗、电压偏差、线路负载等系统性能关键指标进行分析比较，探讨可再生能源发电并网的影响。在文献[7]中，提出了一种多目标SOPF，其包括运行成本，电压稳定性等作为目标函数，将风能不确定性公式化并用于场景生成的技术。在文献[8]中，出了一种基于随机响应面法（SRSM）的包含风能和EVCL的配电系统PLF方法，风能和电动汽车充电被看作为随即功率计算中的随机过程。在文献[9]中，提出了一个基于概率潮流（PPF）且考虑相关变量的复杂多目标RCEM模型和一种新的克隆选择算法（CSA），将区域碳排放纳入目标函数中，可用于管理城市内部碳排放和电网规划。本文将介绍相关电力系统仿真软件、分布式电源建模及其场景生成，采用文献[4][5]中的相关原理，对改进型IEEE 39 节点测试系统进行最优潮流计算，对比分析发电成本、功率损耗、碳排放等相关指标。
2 电力系统仿真软件
目前，国内外电力系统的仿真软件种类很多，主要有PSASP、PSS/E、EMTP/ATP、PSCAD、DIgSILENT等，这些仿真软件根据不同的需要可以分为很多类型，根据研究对象的动态过程的作用时间时间长短，电力系统暂态过程分为为机电暂态过程和电磁暂态过程两大类。根据仿真研究的对象，分为输电网和配电网仿真。根据对元件描述的精细程度，分为集总元件仿真和分布参数电磁场仿真[10]。由于本文所用软件主要用于潮流计算，故只对使用率较高的PSASP、PSS/E、DIgSILENT三款软件在潮流计算方面作简要对比。
从仿真时间上看，相差不大，但在潮流计算的收敛性上，PSS/E相比其他两款软件较差，会出现不收敛情况[11]。PSASP和DIgSILENT相差不大，但PASAP必须在DOS环境下输入数据,不适宜搭建算法非常复杂的模型[11]。DIgSILENT能进行最优潮流计算，其主要采用内点法，并提供了多种约束条件和控制手段。
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