Uncertainty Quantification and Control in Power System Security and Operation Via Data-Driven Polynomial Chaos Expansion Based Methods
Notice bibliographique
Résumé
The global energy situation is shifting towards renewable energy sources (RESs) to promote sustainability and reduce fossil fuel reliance.This shift brings uncertainties from volatile RESs and new forms of loads (e.g., electric vehicles), challenging power system operation and security.Addressing these challenges, this thesis aims to leverage a surrogate modeling method, namely the polynomial chaos expansion method, to systematically investigate and mitigate the impacts of uncertainties on power system transfer capability and economic dispatch (ED).The overarching goal is to offer vital guidance for ensuring and enhancing the security of power systems while maximizing the utilization of transmission assets and economic benefits, considering the high uncertainty level of current and future power grids.The thesis first studies the impacts of uncertainties brought by volatile RESs, random loads, and unforeseen equipment outages on power system available transfer capability (ATC), a crucial index in power system security analysis.By exploiting polynomial chaos theory and moment-based methods, a data-driven sparse polynomial chaos expansion (DDSPCE) method is developed for probabilistic total transfer capability (PTTC) and ATC assessment.Notably, without requiring preassumed probability distributions of random inputs, the proposed DDSPCE directly exploits data for estimating the probabilistic characteristics of PTTC (e.g., mean, variance, probability density function (PDF), and cumulative distribution function (CDF)), based on which the ATC with a certain confidence level can be readily calculated.An integrated sparse framework further enhances its computational efficiency and accuracy.Simulations on the modified IEEE 118-bus system and the modified PEGASE 1354-bus system validate the DDSPCE method's efficacy in PTTC evaluation.Furthermore, the results underscore the significance of incorporating discrete uncertainties, like equipment outages, in both PTTC and ATC assessments.The thesis then delves into the impacts of uncertainties, especially from wind power, on ED, a critical aspect of the power system daily operation.A DDSPCE-based surrogate modeling method is developed to estimate the probabilistic characteristics of ED solutions, including their mean, variance, and distribution functions.The developed method can handle extensive random inputs without their predefined probability distributions.Extensive simulation results on an integrated electricity and gas system (IEGS) using real-life wind power data validate the efficiency and effectiveness of the proposed method in quantifying the impacts of uncertainties on the ED solutions, even when the ED solutions are multimodal.These results highlight the DDSPCE method's efficacy and efficiency in addressing general and complex scenarios.viii my Ph.D. studies has been invaluable.Most of all, my Ph.D. studies would not have been completed without the support of my family.I would like to
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,002 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».