本發明涉及配電網領域,特別是關于一種分布式電源接入方案技術評價與比選方法及系統。
背景技術:
隨著世界經濟的迅速發展,能源危機和環境污染已經成為人類社會可持續發展的嚴重阻礙,而這些問題與化石能源的大量使用有直接關系。化石能源占據世界能源消費的絕大部分,此類能源儲量有限,同時化石能源以碳、硫、氮等元素為主,燃燒時會產生大量的酸性氣體和溫室氣體,對生態環境有很大的破壞作用。在這種情況下,世界各國都在大力發展清潔能源,其中可再生能源以其更安全、更經濟、更靈活的特點受到世界各國關注。然而,由于可再生能源如風能、太陽能等具有分布分散且不平均的特點,導致可再生能源發電的出力具有間歇性和隨機波動等特點,為了充分利用各種可再生能源,可以將多種形式的分布式發電相結合,以實現不同種類、不同區域資源間的互補。
但是,分布式電源的發展也給電力系統帶來許多新的問題。一些可再生能源出力直接受到自然條件影響,具有較強的隨機性和不可控性,這不僅使得負荷預測以及理論系統規劃的難度增加,同時也給保護與控制系統帶來了新的問題。含分布式電源的配電網是一個結構復雜的、潮流大小和方向不確定的主動網絡,這給配電系統電壓調節、保護協調和供電質量控制帶來了新的問題。然而,現有理論對于分布式電源接入電網的評價方法較少,并且評價方法指標簡單,無法全面地對分布式電源和電網進行客觀評價,尤其缺乏對于二次系統的評價指標。因而,對分布式電源接入方案進行全面評價,對保障電網安全可靠運行具有重要意義。
技術實現要素:
針對上述問題,本發明的目的是提供一種分布式電源接入方案技術評價與比選方法及系統,同時考慮分布式電源接入系統后對一次系統和二次系統的共同影響情況,制定評價標準,給出比選方法,從而為分布式電源接入方案的設計與評價提供參考依據。
為實現上述目的,本發明采取以下技術方案:一種分布式電源接入方案技術評價與比選方法,其特征在于包括以下步驟:1)擬定若干待評價的分布式電源接入方案,并確定技術評價水平年以及電力系統的運行方式;2)根據擬定的各分布式電源接入方案,收集各分布式電源接入方案中分布式電源的相關數據,包括分布式電源的規模、模型及參數;3)根據分布式電源接入后對一次系統和二次系統造成的影響,建立分布式電源接入的評價指標體系,用于對接入分布式電源后的配電網運行數據進行評價;4)根據各分布式電源的接入方案中分布式電源的相關數據以及電力系統的運行方式,對含分布式電源的電力系統進行建模并仿真,得到各分布式電源接入方案下的配電網運行數據;5)根據得到的各分布式電源接入方案下的配電網運行數據以及步驟3)中建立的評價指標體系,對各分布式電源接入方案的具體評價指標值進行計算,得到各評價指標得分值;6)根據得到的各項評價指標得分值判斷各分布式電源接入方案是否為可行性方案;7)基于步驟3)中確定的各評價指標的指標權重和評價指標得分值,計算步驟6)中得到的各可行性分布式電源接入方案的綜合評價得分;8)剔除不可行性分布式電源接入方案,并對可行性分布式電源接入方案按照綜合評價得分進行排序,選取最優方案。
所述步驟3)中,建立的分布式電源接入的評價指標體系包括具體的評價指標,以及各項指標的指標權重和評分公式。
所述評價指標包括電壓質量、線路負載率、變電站負載率、諧波、短路電流、線損率、調度自動化、系統通信方式、系統保護和電能計量十類指標。
所述電壓質量指標包括電壓不平衡度、電壓偏差、電壓波動和電壓閃變四個指標;所述諧波指標包括諧波電壓和諧波電流兩個指標;所述調度自動化指標包括遠動信息和監控系統安全防護兩個指標;所述系統保護指標包括并網線路的繼電保護以及防孤島保護和電壓頻率保護兩個指標。
所述各項評價指標的指標權重根據其對電力系統影響的實際情況進行調整,且所有指標權重之和為1。
所述步驟5)中,對各分布式電源接入方案的具體評價指標值進行計算時,計算公式如下:
①電壓波動
電壓波動的計算值用分布式電源突然切除后pcc點的電壓變動來表征,計算公式為:
式中:rl為系統等值電阻,單位為ω;xl為系統等值電抗,單位為ω;p為有功變化量,單位為mw;q為無功變化量,單位為mvar;un為pcc點電壓,單位為kv;
②線路負載率
線路負載率是指正常方式下線路最大負荷與線路額定容量之比的百分數,用以衡量最大負荷與額定容量之間的差異程度,計算公式為:
式中:θ為線路負載率,用%表示;imax為線路最大電流值,單位為a;in為額定電流值,單位為a;
③變電站負載率
變電站負載量是指一定時間內變電站最大負荷與變電站額定容量之比的百分數,用以衡量最大負荷與額定容量之間的差異程度,計算公式為:
式中:β線路負載率,用%表示;smax為變電站最大負荷,單位為mva;sn為變電站額定容量,單位為mva。
所述步驟6)中,根據得到的各項評價指標得分值判斷各分布式電源接入方案是否為可行性方案的方法為:判斷所有限定性指標的得分值是否均不等于0:若不滿足,則判定該分布式電源接入方案為不可行性方案;若滿足,則判定該分布式電源接入方案為可行性方案。
所述步驟7)中,各可行性分布式電源接入方案的綜合評價得分的計算公式為:
式中:m為分布式電源接入方案的綜合評價得分;yk為分布式電源接入方案第k項具體評價指標得分值;wk為分布式電源接入方案第k項具體指標權重。
一種適用于所述方法的分布式電源接入方案技術評價與比選系統,其特征在于:其包括一方案擬定模塊、一數據獲取模塊、一評價指標體系構建模塊、一配電網建模仿真模塊、一評價指標計算模塊、一可行性判斷模塊、一綜合評分計算模塊以及一最優方案選擇模塊;所述方案擬定模塊用于擬定分布式電源接入方案;所述數據獲取模塊用于獲取擬定的各分布式電源接入方案中各分布式電源的規模、模型及參數;所述評價指標體系構建模塊用于建立分布式電源接入的評價指標體系;所述配電網建模仿真模塊用于對含分布式電源的電力系統進行建模并仿真,得到各分布式電源接入方案下配電網的運行數據;所述評價指標計算模塊用于根據配電網運行數據以及評價指標體系,計算各分布式電源接入方案的評價指標得分;所述可行性判斷模塊用于根據各分布式電源接入方案的評價指標得分,判斷各分布式電源接入方案的可行性;所述綜合評分計算模塊用于計算所有可行性的分布式電源接入方案的綜合評價得分;所述最優方案選擇模塊用于根據各可行性分布式電源接入方案的綜合評價得分,選擇得分最高的分布式電源接入方案為最優方案。
本發明由于采取以上技術方案,其具有以下優點:1、本發明建立了同時考慮分布式電源接入后對一次系統和二次系統造成的影響,對系統一次指標和二次指標進行加權求和進而給出分布式電源接入方案的綜合評價指標,為分布式電源接入系統的規劃提供了量化的評價標準,為方案比選提供客觀參考。2、本發明采用量化的限定性指標對分布式電源接入方案進行評價,具有一票否決權,從而保證了接入方案的技術可行性,同時,也保證了投運后系統運行的安全性和高效性。3、本發明不但可以對于單一分布式電源接入方案進行技術評價,判斷其是否可行;而且可以對多個分布式電源接入方案進行比選,以得到最優的分布式電源接入方案。因而,本發明可以廣泛應用于對分布式電源接入進行全面的技術評價中,保障分布式電源健康有序接入,保障電網安全可靠運行。
附圖說明
圖1是本發明方法流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
如圖1所示,本發明提供一種分布式電源接入方案技術評價與比選方法,包括以下步驟:
1)擬定若干待評價的分布式電源接入方案,并確定技術評價水平年以及電力系統的運行方式。
2)根據擬定的各分布式電源接入方案,收集各分布式電源接入方案中分布式電源的相關數據,包括分布式電源的規模、模型及參數。
3)根據分布式電源接入后對一次系統和二次系統造成的影響,建立分布式電源接入的評價指標體系,用于對接入分布式電源后的配電網運行數據進行評價,其中,評價指標體系包括具體的評價指標以及各評價指標的指標權重和評分公式。
本發明中建立的分布式電源接入的評價指標體系包括十大類共十六項指標。十大類指標包括電壓質量、線路負載率、變電站負載率、諧波、短路電流、線損率、調度自動化、系統通信方式、系統保護和電能計量十類指標。其中,電壓質量又包括電壓不平衡度、電壓偏差、電壓波動和電壓閃變四個指標。諧波包括諧波電壓和諧波電流兩個指標。調度自動化包括遠動信息和監控系統安全防護兩個指標。系統保護包括并網線路的繼電保護以及防孤島保護和電壓頻率保護兩個指標。
其中,電壓偏差指標應滿足gb/t12325要求,電壓波動和閃變應滿足gb/t12326要求,諧波電壓和諧波電流應滿足gb/t14549要求,遠動信息應滿足q/gdw11147要求,通信與信息、繼電保護與安全自動裝置、調度自動化、電能計量技術應滿足q/gdw1480、q/gdw11147的要求。
各項指標的指標權重和評分公式如下表1所示,其中,各項評價指標的指標權重根據其對電力系統影響的實際情況進行調整,但所有指標權重之和應為1。表中限定性指標是指待評價的分布式電源接入方案必須滿足的指標,如果所有限定性指標中有一項不滿足,則該分布式電源接入方案為不可行性方案。
表1分布式電源接入方案指標權重及評分公式
4)根據各分布式電源的接入方案以及電力系統的運行方式,對含分布式電源的電力系統進行建模并仿真,得到各分布式電源接入方案下的配電網運行數據,包括潮流分布、電壓水平、短路水平和諧波等數據。
對含分布式電源的電力系統進行建模并仿真屬于現有技術,本發明不再贅述。
5)根據得到各分布式電源接入方案下的配電網運行數據以及步驟3)中建立的評價指標體系,對各分布式電源接入方案的具體評價指標值進行計算,得到各評價指標得分值。
其中,除電壓波動、線路負載率、變電站負載率指標外,其他數據均可以根據電力系統的基礎數據和配電網運行數據直接得到,電壓波動、線路負載率、變電站負載率的具體計算方法如下。
①電壓波動
電壓波動的計算值用分布式電源突然切除后pcc點的電壓變動來表征,計算公式為:
式中:rl為系統等值電阻,單位為ω;xl為系統等值電抗,單位為ω;p為有功變化量,單位為mw;q為無功變化量,單位為mvar;un為pcc點電壓,單位為kv。
②線路負載率
線路負載率是指正常方式下線路最大負荷與線路額定容量之比的百分數,用以衡量最大負荷與額定容量之間的差異程度。計算公式為:
式中:θ為線路負載率,用%表示;imax為線路最大電流值,單位為a;in為額定電流值,單位為a。
導線的長期容許工作電流值取值條件:在環境溫度下25℃下,取導線最高容許溫度70℃的載流量。重載線路:重載線路指負載率大于80%的線路。輕載線路:輕載線路指負載率小于20%的線路。
③變電站負載率
變電站負載量是指一定時間內變電站(所有主變)最大負荷與變電站(所有主變)額定容量之比的百分數,用以衡量最大負荷與額定容量之間的差異程度。計算公式為:
式中:β線路負載率,用%表示;smax為變電站(所有主變)最大負荷,單位為mva;sn為變電站(所有主變)額定容量,單位為mva。
重載變電站:重載變電站指負載率大于80%的變電站。
輕載變電站:輕載變電站指負載率小于20%的變電站。
計算得到的各評價指標數值后,根據表1中各項評價指標的評分公式,計算得到各項評價指標得分值。
6)根據得到的各項評價指標得分值判斷各分布式電源接入方案是否為可行性方案。
具體的判斷方法為:判斷所有限定性指標的得分值是否均不等于0,若不滿足,則判定該分布式電源方案為不可行性方案;若滿足,則判定該方案為可行性方案。
7)基于步驟3)中確定的各評價指標的指標權重和評價指標得分值,計算步驟6)中得到的各可行性分布式電源接入方案的綜合評價得分。
分布式電源接入方案的綜合評價得分的計算公式為:
式中:m為分布式電源接入方案的綜合評價得分;yk為分布式電源接入方案第k項具體評價指標得分值;wk為分布式電源接入方案第k項具體指標權重。
8)剔除不可行性分布式電源接入方案,并對可行性分布式電源接入方案按照綜合評價得分進行排序,選取最優方案。
本發明還提供一種適用于上述方法的分布式電源接入方案技術評價與比選系統,其包括一方案擬定模塊、一數據獲取模塊、一評價指標體系構建模塊、一配電網建模仿真模塊、一評價指標計算模塊、一可行性判斷模塊、一綜合評分計算模塊以及一最優方案選擇模塊。
其中,方案擬定模塊用于擬定分布式電源接入方案;數據獲取模塊用于獲取擬定的各分布式電源接入方案中各分布式電源的規模、模型及參數;評價指標體系構建模塊用于建立分布式電源接入的評價指標體系;配電網建模仿真模塊用于對含分布式電源的電力系統進行建模并仿真,得到各分布式電源接入方案下配電網的運行數據;評價指標計算模塊用于根據配電網運行數據以及評價指標體系,計算各分布式電源接入方案的評價指標得分;可行性判斷模塊用于根據各分布式電源接入方案的評價指標得分,判斷各分布式電源接入方案的可行性;綜合評分計算模塊用于計算所有可行性的分布式電源接入方案的綜合評價得分;最優方案選擇模塊用于根據各可行性分布式電源接入方案的綜合評價得分,選擇得分最高的分布式電源接入方案為最優方案。
下面結合實施例對本發明做進一步描述。
某漁光互補光伏電站的推薦接入方案為:漁光互補光伏電站新建1回35kv線路接入110kv變電站,采用lgj-240型導線(采用電纜亙長約5.5km,采用鋼管桿亙長約3km,架空鐵塔2.5km),新建線路長度為11km。
110kv變電站現狀:電壓等級為110/35/10kv,主變容量:現狀2臺(31.5+40兆伏安)變壓器。
110kv單母線接線,遠景出線3回,現出線3回;
35kv單母線分段接線,遠景出線6回,現出線5回。35kv有備用間隔1回暫無規劃。采用單母線分段接線。
計算分布式電源接入配電網綜合評分值,各項指標得分見下表。
各項指標得分無一項等于0,具備評價條件。總分95.30分,評價結果為較高。
若該漁光互補光伏電站有多種接入方案,則逐一進行評價,對于具備評價條件的方案根據得分值進行排序,得到優化方案。
本領域內的技術人員應明白,本申請的實施例可提供為方法、系統、或計算機程序產品。因此,本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且,本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、cd-rom、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。