CN103971173A - 主动配电网变电站容量控制方法与系统 - Google Patents
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Abstract
本发明主动配电网变电站容量控制方法与系统，一方面，考虑负荷的不确定性，分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，另一方面，考虑电网中分布式能源出力情况，计算电网中分布式能源可信出力值，根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算出规划年变电站的总容量，再根据规划年变电站的总容量，对电网变电站容量进行控制。整个过程中，充分考虑负荷的不确定性及分布式能源出力情况，确保规划年变电站的总容量计算结果的准确，从而能够对电网变电站容量准确控制，确保资源的有效利用和电网的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力电网技术领域，特别是涉及主动配电网变电站容量控制方法与系统。
背景技术
随着经济不断发展和社会用电需求的增长，电网最大负荷利用小时数不断下降，尖峰负荷问题日益突出，由此而产生了可中断型负荷等新型可控负荷，同时，为了充分利用清洁能源，分布式电源渗透率也在不断增大，但分布式发电出力的随机性大、波动性强、出力不可控等特点使得在电力规划中无法将其与常规发电机组同等对待，需要原有配电系统引入对分布式发电的主动协调控制能力。即原有的以负荷、电网侧为主的传统配电网正在向着以新型可控负荷、分布式能源和电网侧为主的主动配电网发展。
目前传统的变电站容量确定方法都是基于传统的配电网规划数据，主要是考虑规划年负荷情况来确定电网侧变电站的规划容量，并未考虑由新型可控负荷引起的负荷不确定性及分布式能源发电的情况。然而对可控负荷的调峰控制及大量分布式能源发电均会在一定程度上削减最大负荷，若仍按照传统规划方法确定规划年变电站的容量将造成资产的浪费。
传统变电站规划方法以及包含不确定性负荷的变电站规划，并没有综合地考虑新型可控负荷及分布式能源出力下的电力电量平衡，导致变电站容量偏大，以及电网变电站容量难以准确控制，这样一方面会造成资源的浪费，另一方面会影响电力电网的安全运行。
发明内容
基于此，有必要针对现有主动配电网变电站容量控制方法无法对电网变电站容量准确控制，导致资源浪费和影响电网安全运行的问题，提供一种能够对电网变电站容量准确控制的方法，确保资源的有效利用和电网的安全运行。
一种主动配电网变电站容量控制方法，包括步骤：
根据电网规划年数据，计算电网的总体负荷；
分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值；
定义不可控负荷的预测值为电网的最大负荷预测值；
根据电网规划年数据和预设电网可靠性系数，对电网中分布式能源进行可信出力计算，获取电网中分布式能源可信出力值；
根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算规划年的电力电量平衡，获取规划年变电站的总容量；
根据规划年变电站的总容量，对电网变电站容量进行控制。
一种主动配电网变电站容量控制系统，包括：
电网总体负荷预测模块，用于根据电网规划年数据，计算电网的总体负荷；
负荷区分模块，用于分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值；
定义模块，用于定义不可控负荷的预测值为电网的最大负荷预测值；
可信出力值计算模块，用于根据电网规划年数据和预设电网可靠性系数，对电网中分布式能源进行可信出力计算，获取电网中分布式能源可信出力值；
变电站总容量计算模块，用于根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算规划年的电力电量平衡，获取规划年变电站的总容量；
控制模块，用于根据规划年变电站的总容量，对电网变电站容量进行控制。
本发明主动配电网变电站容量控制方法与系统，一方面，考虑负荷的不确定性，分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，另一方面，考虑电网中分布式能源出力情况，计算电网中分布式能源可信出力值，根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算出规划年变电站的总容量，再根据规划年变电站的总容量，对电网变电站容量进行控制。整个过程中，充分考虑负荷的不确定性及分布式能源出力情况，确保规划年变电站的总容量计算结果的准确，从而能够对电网变电站容量准确控制，确保资源的有效利用和电网的安全运行。
附图说明
图1为本发明主动配电网变电站容量控制方法第一个实施例的流程示意图；
图2为光伏系统日出力累积分布函数曲线；
图3为本发明主动配电网变电站容量控制方法第二个实施例的流程示意图；
图4为本发明主动配电网变电站容量控制系统第一个实施例的结构示意图；
图5为本发明主动配电网变电站容量控制系统第二个实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
如图1所示，一种主动配电网变电站容量控制方法，包括步骤：
S100：根据电网规划年数据，计算电网的总体负荷。
电网规划年数据可以根据电网总体规划的参数数据、电网运行历史数据以及电网行业标准等数据中选取，根据电网规划年数据，预测出电网的总体负荷。
S200：分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值。
在计算电网的总体负荷后，对电网的总体负荷进行分析，根据各种负荷参与电网调度程度，将总体负荷分类为可控负荷和不可控负荷，并分别计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值。在这里可控负荷是指电力公司与用户签订，在系统峰值时和紧急状态下，用户按照合同规定中断和削减负荷，或者是能够在电网公司政策引导(价格等政策)下进行调整、控制的电荷，不可控负荷是指在电网运行中，规划区域内各种负载(工厂、家庭等用电设备)所需要固定带来的负荷，其中，不可控负荷占据电网总体负荷的大部分。
S300：定义不可控负荷的预测值为电网的最大负荷预测值。
S400：根据电网规划年数据和预设电网可靠性系数，对电网中分布式能源进行可信出力计算，获取电网中分布式能源可信出力值。
由于分布式能源出力的波动性，仅用其装机容量不能代表其真实出力，因此在对规划区规划年分布式能源总装机容量进行预测的基础上，对其进行可信出力计算。可信出力Pβ是指分布式能源在一定概率(置信度)β内至少能够达到的出力水平，例如β＝90％时其可信出力为P90％，表示分布式能源的出力有90％的概率在P90％以上。并定义分布式能源出力风险度α＝1-β。主动配电网的可靠性水平与α相关，因此分布式能源出力的置信度是由主动配电网可靠性要求决定的。
下面以光伏可信出力值计算为实例并结合图2，详细说明电网中分布式能源可信出力值计算过程和原理。
Pβ可由分布式能源出力的概率密度函数或累计分布函数计算。如图3所示。其中α表示光伏出力的风险度，P1-α表示风险度α对应的光伏可信出力，即光伏出力P位于[0,P1-α]的概率为α。PN表示光伏额定出力，当风险度达到100％时，可信出力为PN。设光伏出力的累积分布函数为F(P)，建立方程式F(P)＝α，即可得到风险度α下光伏的可信出力P1-α。在本实施例中，电网可靠性系数是根据电网规划需求预设的。根据电网规划年数据和预设电网可靠性系数，对电网中分布式能源进行可信出力计算，即可分析、计算出电网中分布式能源可信出力值。
S500：根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算规划年的电力电量平衡，获取规划年变电站的总容量。
具体来说，规划年变电站的总容量乘以电网中分布式能源可信出力值才等于电网的最大负荷预测值，在本实施例中，已知了电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，即可计算出规划年变电站的总容量。
S600：根据规划年变电站的总容量，对电网变电站容量进行控制。
在计算获得规划年变电站的总容量之后，结合电网规划的实际情况，即可对电网变电站容量规划进行精准控制。
本发明主动配电网变电站容量控制方法，一方面，考虑负荷的不确定性，分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，另一方面，考虑电网中分布式能源出力情况，计算电网中分布式能源可信出力值，根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算出规划年变电站的总容量，再根据规划年变电站的总容量，对电网变电站容量进行控制。整个过程中，充分考虑负荷的不确定性及分布式能源出力情况，确保规划年变电站的总容量计算结果的准确，从而能够对电网变电站容量准确控制，确保资源的有效利用和电网的安全运行。
如图3所示，在其中一个实施例中，所述步骤S100具体包括：
S120：获取电网规划年数据。
正如之前所述，电网规划年数据可以根据电网总体规划的参数数据、电网运行历史数据以及电网行业标准等数据中选取。
S140：根据电网规划年数据，采用先远后近的典型配电网负荷预测法，计算电网的总体负荷。
在本实施例中，选用先远后近的典型配电网负荷预测法，对电网的总体负荷进行计算，确保计算结果的精准。
如图3所示，在其中一个实施例中，所述S200具体包括步骤：
S220：根据远景年可控负荷指标，采用负荷预测模型，分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度；
S240：根据负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值。
在得到远景年总体负荷预测结果的基础上，结合远景年可控负荷指标，采用常用负荷预测模型，可得到规划年可控负荷的总量预测。其中远景年的可控负荷指标包括：(1)可中断负荷预期总量(比例)；(2)电动汽车及换电站总量以及电动汽车分类比例；(3)可调负荷总量及负荷响应系数μ。其中，可中断负荷指标可以负荷行业分类中签订可中断协议的发展预期得到；电动汽车指标可结合远景年电动汽车发展规划得到；可调负荷中的可控部分指标可依据实时电价发展规划，通过试点区域进行一定时期内的试运行统计得到，或者参照国内外电价机制较完善的先进规划区借鉴获得。
在其中一个实施例中，所述根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算规划年的电力电量平衡，获取规划年变电站的总容量具体为：
根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，扣除所述规划年的变电站电量总量中上级变电站直供负荷、下级变电站直供负荷和本级电源所供负荷，对规划年的变电站电量总量进行电力电量平衡处理，获取规划年变电站的总容量。
电力平衡过程中，根据规划区负荷水平，扣除上下级变电站直供负荷及本级电源(包括分布式能源)所供负荷，同时考虑规划区负责供电的区外负荷或由外区对本区供电的负荷，即可计算所需变电站总容量。具体为：Pz＝(P1-P2-P3-P4+P5-P6)×σ-P0；其中，Pz是规划水平年所需的某个电压等级(例如110kV)下的变电站总容量；P1是规划水平年的预测负荷，与传统配电网预测负荷不同，此处的P1为考虑了友好负荷后的主动配电网峰值负荷；P2是规划水平年大于本电压等级的上级主变直供的本电压等级以下(如220kV变电站对35kV及以下)的负荷；P3是规划水平年由本电压等级以下(如35kV及以下电源，含DGR)的电源所供的负荷，此处的P3中分布式能源出力采用上述的可信可信出力值Pzα；P4是规划水平年本电压等级及以上(如220kV以及110kV)对本区大用户直供负荷；P5是规划水平年本区所负责供电的区外负荷水平；P6是规划水平年本区内由外区供电的负荷水平；σ是规划所采用的容载比；P0是规划区现有该电压等级变电容量；在考虑友好负荷和分布式能源可信出力对配电网尖峰负荷的削减作用后，相对于传统配电网，主动配电网的变电站新增总容量有所减少。
在其中一个实施例中，所述根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算规划年的电力电量平衡，获取规划年变电站的总容量之后还有步骤：
存储所述规划年变电站的总容量。
存储规划年变电站的总容量，确保数据的安全，以便在后续的操作校验中，提取查阅。
如图4所示，一种主动配电网变电站容量控制，包括：
电网总体负荷预测模块100，用于根据电网规划年数据，计算电网的总体负荷；
负荷区分模块200，用于分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值；
定义模块300，用于定义不可控负荷的预测值为电网的最大负荷预测值；
可信出力值计算模块400，用于根据电网规划年数据和预设电网可靠性系数，对电网中分布式能源进行可信出力计算，获取电网中分布式能源可信出力值；
变电站总容量计算模块500，用于根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算规划年的电力电量平衡，获取规划年变电站的总容量；
控制模块600，用于根据规划年变电站的总容量，对电网变电站容量进行控制。
本发明主动配电网变电站容量控制系统，一方面，考虑负荷的不确定性，分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，另一方面，考虑电网中分布式能源出力情况，计算电网中分布式能源可信出力值，根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算出规划年变电站的总容量，再根据规划年变电站的总容量，对电网变电站容量进行控制。整个过程中，充分考虑负荷的不确定性及分布式能源出力情况，确保规划年变电站的总容量计算结果的准确，从而能够对电网变电站容量准确控制，确保资源的有效利用和电网的安全运行。
如图5所示，在其中一个实施例中，所述电网总体负荷预测模块100具体包括：
数据获取单元120，用于获取电网规划年数据；
电网总体负荷预测单元140，用于根据电网规划年数据，采用先远后近的典型配电网负荷预测法，计算电网的总体负荷。
如图5所示，在其中一个实施例中，所述负荷区分模块200具体包括：
可参与程度分析单元220，用于根据远景年可控负荷指标，采用负荷预测模型，分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度；
计算单元240，用于根据负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值。
在其中一个实施例中，所述变电站总容量计算模块具体用于：
根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，扣除所述规划年的变电站电量总量中上级变电站直供负荷、下级变电站直供负荷和本级电源所供负荷，对规划年的变电站电量总量进行电力电量平衡处理，获取规划年变电站的总容量。
在其中一个实施例中，本发明主动配电网变电站容量控制系统还包括：
存储单元，用于存储所述规划年变电站的总容量。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种主动配电网变电站容量控制方法，其特征在于，包括步骤：
根据电网规划年数据，计算电网的总体负荷；
分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值；
定义不可控负荷的预测值为电网的最大负荷预测值；
根据电网规划年数据和预设电网可靠性系数，对电网中分布式能源进行可信出力计算，获取电网中分布式能源可信出力值；
根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算规划年的电力电量平衡，获取规划年变电站的总容量；
根据规划年变电站的总容量，对电网变电站容量进行控制。
2.根据权利要求1所述的主动配电网变电站容量控制方法，其特征在于，所述根据电网规划年数据，计算电网的总体负荷具体包括步骤：
获取电网规划年数据；
根据电网规划年数据，采用先远后近的典型配电网负荷预测法，计算电网的总体负荷。
3.根据权利要求1或2所述的主动配电网变电站容量控制方法，其特征在于，所述分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值具体包括步骤：
根据远景年可控负荷指标，采用负荷预测模型，分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度；
根据负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值。
4.根据权利要求1或2所述的主动配电网变电站容量控制方法，其特征在于，所述根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算规划年的电力电量平衡，获取规划年变电站的总容量具体为：
根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，扣除所述规划年的变电站电量总量中上级变电站直供负荷、下级变电站直供负荷和本级电源所供负荷，对规划年的变电站电量总量进行电力电量平衡处理，获取规划年变电站的总容量。
5.根据权利要求1或2所述的主动配电网变电站容量控制方法，其特征在于，所述根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算规划年的电力电量平衡，获取规划年变电站的总容量之后还有步骤：
存储所述规划年变电站的总容量。
6.一种主动配电网变电站容量控制系统，其特征在于，包括：
电网总体负荷预测模块，用于根据电网规划年数据，计算电网的总体负荷；
负荷区分模块，用于分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值；
定义模块，用于定义不可控负荷的预测值为电网的最大负荷预测值；
可信出力值计算模块，用于根据电网规划年数据和预设电网可靠性系数，对电网中分布式能源进行可信出力计算，获取电网中分布式能源可信出力值；
变电站总容量计算模块，用于根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，计算规划年的电力电量平衡，获取规划年变电站的总容量；
控制模块，用于根据规划年变电站的总容量，对电网变电站容量进行控制。
7.根据权利要求6所述的主动配电网变电站容量控制系统，其特征在于，所述电网总体负荷预测模块具体包括：
数据获取单元，用于获取电网规划年数据；
电网总体负荷预测单元，用于根据电网规划年数据，采用先远后近的典型配电网负荷预测法，计算电网的总体负荷。
8.根据权利要求6或7所述的主动配电网变电站容量控制系统，其特征在于，所述负荷区分模块具体包括：
可参与程度分析单元，用于根据远景年可控负荷指标，采用负荷预测模型，分析电网的总体负荷中，负荷可参与电网调度程度；
计算单元，用于根据负荷可参与电网调度程度，计算电网的总体负荷中可控负荷和不可控负荷的预测值。
9.根据权利要求6或7所述的主动配电网变电站容量控制系统，其特征在于，所述变电站总容量计算模块具体用于：
根据电网的最大负荷预测值和电网中分布式能源可信出力值，扣除所述规划年的变电站电量总量中上级变电站直供负荷、下级变电站直供负荷和本级电源所供负荷，对规划年的变电站电量总量进行电力电量平衡处理，获取规划年变电站的总容量。
10.根据权利要求6或7所述的主动配电网变电站容量控制系统，其特征在于，还包括：
存储单元，用于存储所述规划年变电站的总容量。
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| 许丹 等: "基于经济调度的微电网蓄电池容量优化", 《电力系统保护与控制》 * |
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