一種基于分布式電源置信容量的配電網供電能力評估方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種城網規劃管理的配電網供電能力評估方法。特別是設及一種基于 分布式電源置信容量的配電網供電能力評估方法。
【背景技術】
[0002] 隨著電源安全問題日益突出，水電、太陽能、風能等可再生資源在電源布局中占據 著越來越重要的位置。同時，隨著分布式發電技術的快速發展，大量的分布式電源接入電 網。分布式發電可W高效利用風、光等可再生電源、減少電能的傳輸損耗，是未來城市電網 中不可或缺的組成部分。 W03] 目前置信容量評估可從兩個角度進行：從電源側計算等效固定容量EFC巧ffectiveFirmCapacity),即保持系統可靠性指標不變新投入機組的等效虛擬機 組容量，等效固定容量假設虛擬機組是100%可靠的，當虛擬機組的強迫停運率不為零時， 此時求得的虛擬機組容量稱為等效常規容量ECC(EffectiveConventionalCapacity)， 當不考慮負荷側僅保持發電側的可靠性水平不變，求得虛擬機組的容量稱為保證容 量GC(GuaranteedCapacity);或是從負荷側計算有效載荷能力ElLCC巧ffectiveLoad CarryingCap油ility)，即在維持系統可靠性水平不變的前提下，新增電源可承載負荷的 能力。其計算方法主要分為兩類，即時序方法和概率方法。時序方法則主要通過計算某時 段的容量系數CF(CapacityFactor)來近似估計可再生發電的容量置信度。例如美國的 RMATS和PJM根據研究結果取20 %作為風電的容量置信度，GE/NYSE畑A則將岸上風電的置 信容量取為裝機容量的9%而將海上風電的置信容量取為裝機容量的40%。概率方法的計 算通過計算系統可靠性和進行負荷調整評估可再生電源發電的置信容量。時序方法的評估 結果更適用于系統運行，而概率方法則為系統規劃提供參考。
[0004] 雖然分布式發電接入配電網可W對負荷進行部分消納，減輕配電網的負荷承載壓 力，延緩配電網的升級改造，但是在分布式電源滲透率較低的有源配電網中，由于風能等可 再生電源出力的隨機性和不確定性，具有較低的容量置信度，其出力波動也容易被負荷波 動所淹沒，常被作為負的負荷考慮其電量價值。現階段雖然分布式發電在我國電網中所占 的比例較低，尚不參與電力平衡，認為其不提供容量價值；但在未來有源配電網的建設中必 將有大量的分布式電源接入電網。所W，有必要考察分布式電源的置信容量價值，分析其對 電網負荷承載能力的提升作用，科學評估有源配電網的供電能力。因此，提出一種基于分布 式電源置信容量的配電網供電能力評估方法，有利于挖掘分布式電源的供電潛力、更大地 發揮配電網的資源利用效能，對分布式電源的規劃和配電網的運行等具有重要指導意義。
【發明內容】
陽〇化]本發明所要解決的技術問題是，提供一種基于分布式電源置信容量的配電網供電 能力評估方法，能夠從求解可再生電源置信容量的角度出發，分析分布式電源置信容量的 價值，為合理有效評估有源配電網的供電能力提供依據。
[0006] 本發明所采用的技術方案是：一種基于分布式電源置信容量的配電網供電能力評 估方法，包括如下步驟：
[0007] 1)建立分布式電源的出力模型，包括風機出力模型和光伏出力模型；
[0008] 2)建立基于分布式電源置信容量的配電網供電能力計算模型，模型中負荷由配電 網和接入的分布式電源共同出力供應；
[0009] 3)約束條件校驗，所述約束條件是W配電網可靠性和基于缺電時間期望的計算方 法為主要約束條件；
[0010] 4)含分布式電源的配電網可靠性評估，是使用序貫蒙特卡洛模擬的方法對含分布 式電源的配電網進行可靠性評估；
[0011] 5)饋線區負荷優化調整，是指在系統可靠性前提下，通過迭代調整饋線分區負荷， 得到分布式電源的有效載荷能力；
[0012] 6)系統供電能力計算，是基于配電系統供電能力計算模型，利用Matl油求解系統 最大供電能力，所述配電系統供電能力計算模型是：
[0015] 步驟1)所述的建立分布式電源的風機出力模型，包括：
[0016] (1)采用時間序列的ARMA模型模擬產生風速的時序數據：
[0017]Vt=Jit+OtYt(1) 陽 01 引 Yt= 4 而l+&2yt2+Wn+at_at1 目 1-0t2 目 2-----曰tm目m似
[0019] 式中，Vt為實時風速；yt為評估區域內歷史風速數據的平均值，Ot為歷史風速分 布的標準差，yt為時間序列，4 1為自回歸系數，1 = 1，一n; 0S為滑動平均系數，S= 1，… m;at為白噪聲系數，服從均值為0、方差為的獨立正態分布；
[0020] (2)建立風機出力模型
陽02引式中，P歷風機的實時出力，A、B、C為出力曲線非線性部分的擬合函數的系數，Vt為第t個小時的實時風速數據，Vu、Vf和V。。分別為風機的切入風速、額定風速和切出風速， Pf為風機的額定輸出功率。
[0023] 步驟1)所述的建立分布式電源的光伏出力模型，包括：
[0024](1)通過已知地理位置下的太陽福射進行折算生成光照的時序數據： (4)
[0026] 式中，Is。為太陽常數，實際數值通過地外人造衛星測得，取值范圍為1367W/ m 2±7W/m2, rid為表不某一日在一年中的次序；
[0027] (2)求水平面太陽入射角：
[0028]
(5)
[0029] 式中，0 H代表水平面太陽入射角，0為水平面所在地締度，5為太陽赤締，O為 太陽時角；
[0030] (3)求實時光福射度1〇:
[003^1] I。= IeqCos目H(6)
[0032] (4)建立光伏出力模型：
[0034] 式中，Pb為光伏的實時出力；P g。為光伏的額定功率；G Std為額定光福射度，單位為 kW/m2;R。為出力曲線開始變為線性的光照強度值；Gbt為第t個小時的實時光福射度，單位 為 kW/m2,其中 Gbt= 1。/1〇〇〇。
[0035] 步驟2)所述的配電網供電能力計算模型如下：
[0036] 尸/,( =WaxV 乂 （沿 i
[0037] 式中，Ppsc為所計算配電系統的供電能力；f 1為饋線分區i供應的負荷；同時設配 電網供應的負荷為fi'，di為饋線分區內分布式電源的出力，則fi=fV +山。
[0038] 步驟3)所述的約束條件包括：
[0039] (1)饋線容量約束，是指配電網供應的負荷正常運行時，饋線不過載，表示為：
[0040] max(J],/；)<^ 巧) 切t;
[0041] 式中Rf,為饋線j的容量，S。為正常運行時饋線j包含饋線分區的集合；
[0042] (2)主變容量約束，是指配電網供應的負荷正常運行時，主變壓器不過載，表示 為：
[0043]議X芭馬 （.說)
[0044] 式中Rt,為主變j的容量，S t,為正常運行時主變j包含饋線分區的集合；
[0045] (3)可靠性約束，是指配電網的可靠性到達目標可靠性要求，表示為：
[OOW Y瞧;含瞧'站川） i
[0047] 式中，LOLEi為饋線分區i的缺電時間期望，LOLE"b,為目標缺電時間期望；饋線分 區i的缺電時間期望LOLE康示為：
[0048] 二 /;X巧'/7+V於 _ 巧"） （啟： 'k居識 W例式中，Sf,為與饋線分區i聯絡的饋線j包含的饋線分區集合，fk為饋線分區k供 應的負荷，Pi為饋線分區i負荷通過聯絡轉供的概率，E(X)為變量大于0的時間期望。
[0050] 步驟4)所述的對含分布式電源的配電網可靠性評估，包括：
[0051] (1)根據有源配電系統網絡結構，建立主變站內聯絡關系、饋線分區互聯關系、主 變饋線連接關系，生成主變饋線連接關系矩陣，根據步驟1)建立的模型模擬生成分布式電 源出力的時序數據；
[0052] (2)初始化模擬時鐘，對于一個包含m個元件的系統，隨機產生m個區間[0, 1]內 的隨機數，根據各元件故障率參數A生成m維的系統元件正常運行時間向量，時間向量的 元素為TTF"; 陽化引 做找出最小的TTFi,當最小TTFi多于一個時，隨機選擇其中任一個TTF。，在區間
[0, 1]內產生隨機數，確定元件W的故障持續時間，表示為TTR。，并將模擬時鐘推進到TTF"; [0054] (4)判斷故障類型，所述故障包括主變故障，非電源元件故障，分布式電源故障，分 別進行故障影響分析，找出存在負荷失電情況的饋線分區，并記錄饋線分區的停電時間和 缺供電量信息； 陽化5] (5)更新本次故障元件的正常運行時間；
[0056] (6)判斷精度是否達到終止判據要求，若達到則執行步驟（7)，否則返回步驟（3);
[0057] (7)統計模擬周期內負荷失電信息，計算有源配電網的可靠性指標。
[0058] 步驟（7)所述的計算有源配電網的可靠性指標是電量不足期望L0EE，電量不足期 望的計算式為： 陽化9] LOEE =公Ci. R. T (M