CN103872680A - 一种评估柔性负荷互动能力的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种评估柔性负荷互动能力的方法,包括:步骤1,对柔性负荷互动能力的评估类型进行划分;步骤2,针对各评估类型,分别建立相应的具体表征指标;步骤3,计算各个表征指标的值,综合评估柔性负荷的互动能力;对柔性负荷互动能力的评估类型包括响应特性、互动效果、电网安全和经济性四个维度。本发明提供的一种评估方法,将柔性负荷互动能力分为响应特性、互动效果、电网安全和经济性四个维度评估类型进行评估,针对各维度的评估特点,建立相应的具体表征指标,实现综合评估柔性负荷的互动能力,根据各个具体表征指标,给出判断互动对系统性能、安全、经济等各方面的影响的大小的依据。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统控制技术领域,具体涉及一种评估柔性负荷互动能力的方法。
背景技术
柔性负荷是智能电网框架下的重要互动资源,柔性负荷参与电网调度运行能够为电网提供一种维持电力供需平衡的更为经济的手段,且有利于提升电网接纳可再生能源的能力,是智能电网发展的必然趋势。但随着柔性负荷的快速发展和渗透率的不断提高,将导致电网的负荷特性及行为特征与目前有很大不同。当这些负荷的渗透率达到一定比例时,如果带有强不确定性的无序响应行为占主导因素的话,将会给系统运行带来不利影响,导致系统的运行工况随时可能发生改变,甚至影响系统的安全稳定运行。因此,迫切需要对柔性负荷参与“源-网-荷”互动的能力进行量化评估,掌握柔性负荷参与电网调控运行的能力。其中,建立柔性负荷互动能力量化评估指标是重点之一。
目前尚未有统一的指标对柔性负荷互动能力进行描述。由于柔性负荷响应的自主性以及互动过程和电网运行的复杂性,任何一类单一指标都难以完备地描述柔性负荷的互动能力。目前现有技术中没有一套开放的综合评估表征指标,为电力系统中评估互动方案提供参考依据。
发明内容
本发明针对现有技术的不足,提供一种评估柔性负荷互动能力的方法,包括:
步骤1,对柔性负荷互动能力的评估类型进行划分;
步骤2,针对各评估类型,分别建立相应的具体表征指标;
步骤3,计算各个表征指标的值,综合评估柔性负荷的互动能力;
对柔性负荷互动能力的评估类型包括柔性负荷响应特性、柔性负荷互动效果、互动环境下电网安全和互动环境下经济性四个维度。
本发明提供的第一优选实施例中:所述步骤2中根据所述四个种类的评估类型分别建立的具体表征指标包括:
所述柔性负荷响应特性评价的表征指标:最大响应潜力、响应程度和单位响应量;
所述柔性负荷互动效果评价的表征指标:峰谷差变化比、互动贡献比和可再生能源波动支撑水平;
所述互动环境下电网安全的表征指标:电网重载率水平、电网越限率水平和互动潮流熵;
所述互动环境下经济性的表征指标:互动资源调度成本。
本发明提供的第二优选实施例中:所述最大响应潜力表示各类柔性负荷参与互动后负荷增加或减小的最大能力;
当所述柔性负荷互动后增加出力时,其响应潜力表征为正向最大响应潜力;当所述柔性负荷互动后减小出力时,其响应潜力表征为反向最大响应潜力;
所述最大响应潜力的计算公式为:
式中,Li-max(t)、Li-min(t)和Li-0(t)分别为t时刻第i类柔性负荷可达到的最大功率、最小功率和自然功率值;
所述柔性负荷的响应程度表示某一时刻各类柔性负荷参与互动的实际水平,计算公式为:
ΔLi(t)为t时刻第i类柔性负荷的实际互动量,其中,ΔLi(t)=Li(t)-Li-0(t),Li(t)为t时刻第i类柔性负荷的实际功率值;
所述柔性负荷的单位互动量表示各类柔性负荷的单位自然功率经互动后的功率互动量其计算公式为:
ξi(t)=Poti(t)×Ii(t)(3)
互动资源参与互动后功率的变化量ΔLi(t)表示为:
ΔLi(t)=Li-0(t)×ξi(t)(4)。
本发明提供的第三优选实施例中:所述峰谷差变化比表示互动后系统峰谷差较无互动时的变化情况,其计算公式为:
所述柔性负荷的互动贡献比表示某一时刻不同种类的柔性负荷参与互动在系统总互动水平中所占的比例,其计算公式为:
ΔLi(t)为t时刻第i类柔性负荷的实际互动量,n表示系统中柔性负荷的种类数;
所述可再生能源波动支撑水平表示由柔性负荷参与互动提高可再生能源消纳的能力,其计算公式为:
Cp-v=L(tpeak)-L(tvalley) (6)
柔性负荷互动后系统在t时刻的总负荷的计算公式为:
式中,Lg(t)为刚性负荷,n表示系统中柔性负荷的种类数,Lh(t)为n种柔性负荷参与互动后实际功率值的总和。
本发明提供的第五优选实施例中:所述电网重载水平表示柔性负荷参与互动后系统线路的重载率情况,其计算公式为:
NLF表示线路负载率超过设定门槛值的线路数,K表示总支路数;
所述电网越限率水平表示柔性负荷参与互动后系统出现线路功率越限的情况;其计算公式为:
NLR表示越限线路数;
所述互动潮流熵表示柔性负荷互动后系统的线路负载率分布情况,其计算公式为:
本发明提供的第六优选实施例中:所述互动资源调度成本表示调用柔性负荷参与互动而产生的费用,其计算公式为:
IC=min(ΣCk) (14)
式中,Ck表示互动资源k的调用成本。
本发明提供的一种评估柔性负荷互动能力的方法,相对于最接近的现有技术的有益效果包括:
本发明提供的一种评估柔性负荷互动能力的方法,将柔性负荷互动能力分为响应特性、互动效果、电网安全和经济性四个维度评估类型进行评估,针对各维度的评估特点,建立相应的具体表征指标,实现综合评估柔性负荷的互动能力,根据各个具体表征指标,给出判断互动对系统性能、安全、经济等各方面影响大小的依据。
整个表征体系具有物理意义明确、易操作、较全面且易扩展的特点,可弥补单一评估类型难以完备描述柔性负荷互动能力的不足,量化结果可为电力系统中评估互动方案提供参考依据。
附图说明
如图1所示为本发明提供的一种评估柔性负荷互动能力的方法的结构框图;
如图2所示为本发明提供的典型柔性负荷最大响应潜力的示意图;
如图3所示为本发明提供的柔性负荷互动能力评估的计算流程图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明提供一种评估柔性负荷互动能力的方法,该评估方法包括:
步骤1,对柔性负荷互动能力的评估类型进行划分。
步骤2,针对各评估类型,分别建立相应的具体表征指标。
步骤3,计算各个表征指标的值,综合评估柔性负荷的互动能力。
对柔性负荷互动能力的评估类型包括柔性负荷响应特性、柔性负荷互动效果、互动环境下电网安全和互动环境下经济性四个维度。
进一步的,本发明提供的一种评估柔性负荷互动能力的方法的结构框图如图1所示,由图1可知,步骤2中根据该四个种类的评估类型分别建立的具体表征指标包括:
柔性负荷响应特性评价的表征指标:最大响应潜力、响应程度和单位响应量。
柔性负荷互动效果评价的表征指标:峰谷差变化比、互动贡献比和可再生能源波动支撑水平。
互动环境下电网安全的表征指标:电网重载率水平、电网越限率水平和互动潮流熵。
互动环境下经济性的表征指标:互动资源调度成本。
1、柔性负荷响应特性评价的表征指标:
(1)最大响应潜力
最大响应潜力表示各类柔性负荷参与互动后负荷增加或减小的最大能力,如图2所示为本发明提供的典型柔性负荷最大响应潜力的示意图,实线为基于负荷出力曲线提取出的柔性负荷的自然功率曲线,考虑到柔性负荷的双向互动特性,当增加出力时为正向响应潜力,反之则为反向响应潜力。因此,t时刻第i类柔性负荷互动后增加出力时,其响应潜力表征应该为正向最大响应潜力,t时刻第i类柔性负荷互动后减小出力时,其响应潜力表征应该为反向最大响应潜力,正向最大响应潜力和反向最大响应潜力分别表示该类柔性负荷参与互动后增加或减小负荷的最大范围与其自然功率之比,其计算公式如式(1)所示。
式中,Li-max(t)、Li-min(t)和Li-0(t)分别为t时刻第i类柔性负荷可达到的最大功率、最小功率和自然功率值。
(2)响应程度
柔性负荷的响应程度表示某一时刻各类柔性负荷参与互动的实际水平。t时刻第i类柔性负荷的响应程度定义为该类柔性负荷的实际互动量与其最大响应潜力下的负荷值之比,其计算公式如式(2)所示。
ΔLi(t)为t时刻第i类柔性负荷的实际互动量,其中,ΔLi(t)=Li(t)-Li-0(t),Li(t)为t时刻第i类柔性负荷的实际功率值。
(3)单位响应量
柔性负荷的单位互动量表示各类柔性负荷的单位自然功率经互动后的功率互动量,能更加方便地体现柔性负荷资源整体的功率值。t时刻第i类柔性负荷的单位响应量的计算公式如式(3)所示。
ξi(t)=Poti(t)×Ii(t) (3)
因此,互动资源参与互动后功率的变化量ΔLi(t)也可表示为:
ΔLi(t)=Li-0(t)×ξi(t) (4)
2、柔性负荷互动效果评价的表征指标:
(1)峰谷差变化比
柔性负荷参与互动后,将会改变系统的总负荷曲线,峰谷差变化比表示的是互动后系统峰谷差较无互动时的变化情况,用以评估互动对系统削峰填谷的作用。峰谷差变化比为由互动带来的峰谷差变化量与无互动时峰谷差的比值,其计算公式如式(5)所示。
Cp-v=L(tpeak)-L(tvalley) (6)
柔性负荷互动后系统在t时刻的总负荷的计算公式如式(8)所示。
式中,Lg(t)为刚性负荷,n表示系统中柔性负荷的种类数,Lh(t)为n种柔性负荷参与互动后实际功率值的总和。
(2)互动贡献比
柔性负荷的互动贡献比表示某一时刻不同种类的柔性负荷参与互动在系统总互动水平中所占的比例。由于各种不同种类柔性负荷的互动程度是不同的,则对系统的贡献也是不一样的。在t时刻,各类柔性负荷的互动贡献比的计算公式如式(9)所示。
(3)可再生能源波动支撑水平
可再生能源波动支撑水平表示由柔性负荷参与互动提高可再生能源消纳的能力,用于评估其对可再生能源的支撑能力。定义为用于消纳可再生能源波动的柔性负荷的总互动量与可再生能源波动量的比值,其计算公式如式(10)所示。
式中,ΔPRE为某一类可再生能源的波动量。
该指标是一个通用的表征形式,具有很强的扩展性和应用多样性。由于可再生能源的多样性,因此该指标可用于评估柔性负荷互动对任意一类可再生能源的支撑情况。例如情景:在风电资源过剩时,利用储能、或电动汽车集中充电等柔性负荷资源互动来消纳风电。
3、互动环境下电网安全评价的表征指标:
(1)电网重载率水平
电网重载水平表示柔性负荷参与互动后系统线路的重载率情况,用以反映电网安全运行的程度。设定线路负载率超过一定门槛值时定为线路重载(如0.8为例),电网重载率水平为统计的重载线路数NLF与总支路数K之比,其计算公式如式(11)所示。
当LF(t)=0说明电网的线路负载情况良好,0<LF(t)≤1则说明本网内存在一定的输电隐患,值越大说明系统的隐患越大,需要通过互动来转移或降低高负载线路的压力。
(2)电网越限率水平
电网越限率水平表示柔性负荷参与互动后系统出现线路功率越限的情况,用以反映电网存在的风险。电网越限率水平为统计的越限线路数NLR与总支路数K之比,其计算公式如式(12)所示。
(3)互动潮流熵
互动潮流熵表示柔性负荷互动后系统的线路负载率分布情况,用以评估互动对电网潮流分布均衡度的影响。互动潮流熵为互动后系统的电网潮流熵与总互动量之比,其计算公式如式(13)所示。
式中,表示对不同负载率区间内的线路条数进行概率化的比值,lj为负载率μk∈(Uj,Uj+1]的线路数,其中给定常数序列U={U1,U2,...,Uj,...UJ},因此有J-1个负载率区间,C为一定常数,此处取ln10。
4、互动环境下经济性评价的表征指标:
(1)互动资源调度成本。
互动资源调度成本表示调用柔性负荷参与互动而产生的费用,用以评估互动的经济性。定义互动资源调度成本为该互动方案下最小调用成本,其计算公式如式(14)所示。
IC=min(ΣCk) (14)
式中,Ck表示互动资源k的调用成本,可根据实际情况而定。
最后,柔性负荷的响应特性由负荷自身属性和互动机制决定,其它指标可以通过电网稳态分析进行评估。图3给出了柔性负荷互动能力评估的计算流程图,大致可分为初始条件输入、电网稳态分析和表征指标计算。其中,系统运行工况、互动响应机制建模、经济优化调度均设为已知,不在本发明的范畴。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种评估柔性负荷互动能力的方法,其特征在于,所述方法包括:
步骤1,对柔性负荷互动能力的评估类型进行划分;
步骤2,针对各评估类型,分别建立相应的具体表征指标;
步骤3,计算各个表征指标的值,综合评估柔性负荷的互动能力;
对柔性负荷互动能力的评估类型包括柔性负荷响应特性、柔性负荷互动效果、互动环境下电网安全和互动环境下经济性四个维度。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤2中根据所述四个种类的评估类型分别建立的具体表征指标包括:
所述柔性负荷响应特性评价的表征指标:最大响应潜力、响应程度和单位响应量;
所述柔性负荷互动效果评价的表征指标:峰谷差变化比、互动贡献比和可再生能源波动支撑水平;
所述互动环境下电网安全的表征指标:电网重载率水平、电网越限率水平和互动潮流熵;
所述互动环境下经济性的表征指标:互动资源调度成本。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,
所述最大响应潜力表示各类柔性负荷参与互动后负荷增加或减小的最大能力;
当所述柔性负荷互动后增加出力时,其响应潜力表征为正向最大响应潜力;当所述柔性负荷互动后减小出力时,其响应潜力表征为反向最大响应潜力;
所述最大响应潜力的计算公式为:
式中,Li-max(t)、Li-min(t)和Li-0(t)分别为t时刻第i类柔性负荷可达到的最大功率、最小功率和自然功率值;
所述柔性负荷的响应程度表示某一时刻各类柔性负荷参与互动的实际水平,计算公式为:
ΔLi(t)为t时刻第i类柔性负荷的实际互动量,其中,ΔLi(t)=Li(t)-Li-0(t),Li(t)为t时刻第i类柔性负荷的实际功率值;
所述柔性负荷的单位互动量表示各类柔性负荷的单位自然功率经互动后的功率互动量,其计算公式为:
ξi(t)=Poti(t)×Ii(t) (3)
互动资源参与互动后功率的变化量ΔLi(t)表示为:
ΔLi(t)=Li-0(t)×ξi(t) (4)。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于,
所述互动资源调度成本表示调用柔性负荷参与互动而产生的费用,其计算公式为:
IC=min(ΣCk) (14)
式中,Ck表示互动资源k的调用成本。
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