CN105656033B - 一种电力系统协调性评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力系统协调性评价方法，包括：采集电力系统在不同电压等级下的数据信息，根据所述数据信息计算电力系统的等效输入容量和等效输出容量；计算不同电压等级下电力系统的等效输入容量和等效输出容量比；通过电力系统的等效输出容量和输入容量比值，并根据电力系统供电负荷的增长速度，评价电力系统等效输入容量和等效输出容量协调度。本发明将求取被评价电力系统的等效输出容量与输入容量比值，得到能够反映电力系统客观协调性水平的指标；且能够从宏观上评价电力系统等效输入容量和等效输出容量水平，并从客观上反映电力系统的协调度情况和匹配水平，使得各电力系统之间等效输出输入容量能够按照统一的评价指标进行横向评价。

Description

一种电力系统协调性评价方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统容量协调性的评价方法，尤其涉及一种针对不同电压等级等效输入容量与等效输出容量对比的电力系统协调度评价方法。
背景技术
电能在当今社会发挥着重要的作用。随着电力工业和电力系统的建设发展，电压等级不断增高，由不同设备连接而成的电力系统变得日益复杂，电力系统作为电能的传输载体，对于电力系统输出输入协调度的评估是人们关注的重要问题。不同电压等级电力系统的协调发展是供电能力充分发挥等重要基础，避免出现因某电压等级电力系统与其他等级电力系统因不协调而出现的供电能力“卡脖子”等问题。提出电力系统协调性评价方法一方面能够判断电力系统不同电压等级的协调性水平，另一方面能够根据电力系统协调度评价结论发现不同电力系统供电能力上的薄弱环节，指导电力系统等发展规划和投资建设。协调发展的电力系统能够有效地满足用户对经济、安全电能的需要，服务于社会的发展进步。电力系统协调度评价方法对于科学电力系统规划发展和合理投资建设电力系统意义重大。
在电力系统协调性评价方面，对电力系统等效输入能力和等效输出能力进行考量是必要的，将两者进行对比分析能够实现对电力系统协调度的评价。现有技术通过统计电力系统接入电源装机容量和变电站变电容量数据，采用变机比进行统计和分析电力系统的发展协调性，但随着直流输电技术发展和电压等级越来越高，电力系统规模越来越大，联系日益紧密，变机比指标存在较大的局限性和片面性，由于无法考虑实际电力系统中等效输入输出能力大小，已不能真实地反映电力系统的协调性水平。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种考虑实际等效输入能力与等效输出能力对比的电力系统协调性评价方法，该方法基于不同电压等级实际电力系统接入的输入设备容量与输出设备的容量进行归纳统计，并对电力系统整体的等效输入输出容量进行计算，本发明能够从电力系统等效输出与输入容量两方面的比值对其协调度进行整体评价。
本发明的目的通过以下的技术方案来实现：
一种电力系统协调性评价方法，包括：
A采集电力系统在不同电压等级下的数据信息，根据所述数据信息计算电力系统的等效输入容量和等效输出容量；
B计算不同电压等级下电力系统的等效输入容量和等效输出容量比值；
C通过电力系统的等效输出容量和输入容量比值，并根据电力系统供电负荷的增长速度，评价电力系统等效输入容量和等效输出容量协调度。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
1、某一电压等级电力系统连接着各种电力一次设备，但总体来说可以分为两类，一类是将电力输送至该电力系统内，另一类是将电力从该电力系统外送出去。两者输入和输出容量的对比反映了连接该电力系统上游输入能力和下游输出能力的协调性水平，本发明将求取被评价电力系统的等效输出容量与输入容量比值，得到具有实际物理意义、能够反映电力系统客观协调性水平的指标，即等效输出输入容量比W，因此本发明填补了评价分析电力系统协调度的空白。2、本发明由于通过计算某一电力系统的等效输出输入容量比W，并结合给定的不同电压等级不同发展速度下协调度评价参考范围，对该电力系统输出输入容量协调度进行评价。因此本发明能够从宏观上评价电力系统等效输入容量和等效输出容量水平，并从客观上反映电力系统的协调度情况和匹配水平，使得各电力系统之间等效输出输入容量能够按照统一的评价指标进行横向评价。基于以上优点本发明可以广泛应用于电力系统容量协调性的评价中。
附图说明
图1是电力系统协调性评价方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述。
如图1所示，为电力系统协调性评价方法，该方法包括：
步骤10采集电力系统在不同电压等级下的数据信息，根据所述数据信息计算电力系统的等效输入容量和等效输出容量；
上述不同电压等级下的数据信息包括：电力系统不同电压等级层次、接入电源装机容量、变电站变电容量、直流换流站换流容量、交流输电通道输送能力、年最大直供负荷、电力系统的设备电力传输方向及统计期(一般为1个自然年)内输入或输出电力方式运行的时间占比、近3-5年供电负荷增速数据。根据采集的数据信息，计算电力系统的等效输入容量和等效输出容量，具体过程如下：
根据下述公式(1)，计算电力系统的等效输入容量EI：
E1H为电力系统中上级电力系统的等效降压输入容量，等于上级电力系统等效输入容量减去直供负荷、直流换流站和交流输电通道等效输出容量，S1b为电力系统中第b个变电站的变电容量；TIc为该电力系统与外部电力系统第c个交流输电通道输入容量，a、b、c分别为直流输电通道换流站、变电站和交流输电通道数量，kRa、k1b、kIc统计期内第a个电力系统直流输电通道、第b个变电站和第c个交流输电通道以电力输入方式运行的时间占比。
根据下述公式(2)，计算电力系统的等效输出容量Eo：
e个变电站变电容量,S2f为上级电力系统中第f个变电站变电容量，Tof第f个交流输电通道输出容量，Ui为电力系统第i个直供用户年最大负荷,Ri为该直供用户变电容载比，如无法获取，可按合理参考范围选取，如500kV,220kV110kV容载比分别为1.8,1.9和2.0。u、v、w、x、y分别为直流输电通道换流站、变电站、上级电力系统变电站、交流输电通道数量和直供用户数量，hsd、hle、h2f、hog分别为统计期内电力系统中第d个直流输电通道换流站、第e个变电站、第f个上级电力系统变电站、第g个交流输电通道以电力输出方式运行的时间占比。
步骤20计算不同电压等级下电力系统的等效输入容量和等效输出容量比值；
上述容量比W通过下述公式(3)计算：
W＝Eo/Ei (3)
步骤30通过电力系统的等效输出容量和输入容量比值，并根据电力系统供电负荷的增长速度，评价电力系统等效输入容量和等效输出容量协调度；具体过程如下：
根据电力系统供电负荷增速确定电力系统发展阶段：
当不同电压等级电力系统供电荷增速小于7％时，电力系统处于缓慢发展阶段；
当某电压等级电力系统供电负荷增速处于7％～12％之间时，电力系统处于中速发展阶段；
当某电压等级电力系统供电负荷增速大于12％时，电力系统处于快速发展阶段。
根据下表给出的不同电压等级电力系统等效输出输入容量比评价参考范围，对该电力系统容量输入输出协调度进行评价。如下述表1为不同发展阶段电力系统等效输出输入比指标评价参考范围：
表1
如果电力系统等效输出输入容量比指标低于表1中给出的相应发展阶段的协调度评价参考范围的下限值，则评定该发展阶段电力系统等效输出的容量相对于电力系统等效输入容量过低；
如果电力系统等效输出输入容量比指标在表1中给出的相应发展阶段的电力系统协调度评价参考范围内，则评定该发展阶段电力系统输入输出容量协调性较好，等效输出输入容量协调度适中；
如果电力系统等效输出输入容量比指标高于表1中给出的相应发展阶段的该电压等级电力系统协调度评价参考范围的上限值，则评定电力系统等效输入容量较等效输出容量过低；
另外，计算不同地区同一电压等级的评价若干个电力系统协调度，将计算得到的若干个电力系统协调度数值横向对比，电力系统协调度数值越大，表明该地区电力系统的等效输出容量较等效输入容量大。
调研分析某地区不同电压等级电力系统包括着电源装机容量、交流输电通道输送容量、换流站换流容量、上级和本级变电站变压器变电容量以及年最大直供负荷、供电负荷增速等信息，同时统计了各设备输入和输出运行方式下的运行时间，获得各种运行方式下的时间占比。梳理同一电压等级输电线路连接着电力注入点与电力流出点，结合电力注入点与电力流出点输送能力计算电力系统的电力输入容量与输出容量，进一步计算反映电力系统输出输入的协调性评价指标，即等效输出容量与等效输入容量的比值，参照合理值表格进行评价，另外计算不同地区同一电压等级的若干电力系统协调度，并将计算得到的若干电力系统协调度数值横向对比，电力系统协调度数值越大，表明该地区电力系统的输出容量较输入容量越大。
下述为具体实施例1
对某省某年的电力系统进行输入输出容量协调性评价，电力系统电压等级序列为500/220/110kV，5年内的500kV供电负荷年均增速为9.37％，属于中等增速增长，220kV5年内供电负荷年均增速13.3％，属于高速增长。500kV变电站变电容量为84150MVA，其中一个变电站1500MVA变压器全年处于电力升压上网方式运行，其余82650MVA变压器全年均按电力负荷下网方式运行，由此获得500kV变压器等效输出和输入变电容量，其余类型设备也按此法统计获得，具体省级电力系统基本信息数值如下表2所示：
表2
单位：MVA
该电力系统500kV等效输入容量EI-500kV为：
EI-500kV＝G500kV+CR-500kV+S2u-500kV+TI-500kV＝33330+10200+14400+1500＝59430MVA
其中：G500kV为500kV电源装机，CR-500kV为直流输入换流容量，S2u-500kV为500kV等效输如变电容量，TI-500kV为相连电力系统等效输入通道的输电能力。
该电力系统500kV等效输出容量EO-500kV为：
EO-500kV＝S2d-500kV+TE-500kV+1.8×U500kV＝82560+3400+1.8×600＝87040MVA
其中，S2d-500kV为500kV变压器等效输出变电容量，TE-500kV相连外送通道等效输出能力,U500kV是500kV年最大直供负荷，1.8为用户变容载比。
500kV等效输出输入容量比W500kV为：
W500kV＝EO-500kV/EI-500kV＝87040/59430＝1.46
该电力系统220kV等效输入容量EI-220kV：
EI-220kV＝G220kV+EI-500kV-U500kV+S2u-220kV＝36920+59430-4000+2000＝94350MW
其中，G220kV为220kV电源装机，EI-500kV为500kV等效输入容量，S2u-220kV是220kV变压器等效输入变电容量。
该电力系统220kV等效输出容量EO-220kV：
EO-220kV＝S1d-220kV+S1u-500kV+1.9×U220kV＝145420+1500+1.9×7470＝161113MW
其中，S1d-220kV是220kV变压器等效输出变电容量(220kV降压至110kV等效变电容量)，S2u-500kV是500kV变压器等效输入容量(220kV升压至500kV等效变电容量)，U220kV是220kV年最大直供负荷，1.9为用户变容载比。
220kV等效输出输入容量比W220kV为：
W220kV＝EO-220kV/EI-220kV＝161113/94350＝1.71
根据不同发展阶段电力系统协调度评价参考范围表，500kV和220kV电力系统协调度指标等效输出输入容量比均在参考范围内，500kV和220kV电力系统的输入输出容量基本是协调的。相比而言，220kV等效输出输入容量比值基本接近参考范围上限，说明输出容量较大，在下阶段电力系统发展规划中，可适当增大220kV电力系统的输入容量建立，以免造成220kV电力系统输出容量的低效和浪费。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (4)

1.一种电力系统协调性评价方法，其特征在于，所述方法包括：
A采集电力系统在不同电压等级下的数据信息，根据所述数据信息计算电力系统的等效输入容量和等效输出容量；
B计算不同电压等级下电力系统的等效输入容量和等效输出容量比值；
C通过电力系统的等效输出容量和输入容量比值，并根据电力系统供电负荷的增长速度，评价电力系统等效输入容量和等效输出容量协调度；
所述等效输入容量表示电力输入电力系统的容量水平，所述等效输入容量EI按下式进行计算：
<mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>I</mi> </msub> <mo>=</mo> <mi>G</mi> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>a</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>l</mi> </munderover> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>a</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>E</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>H</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>b</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>m</mi> </munderover> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>b</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>c</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>n</mi> </munderover> <msub> <mi>k</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>I</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，G为电源装机容量，CRa为第a个直流输电通道换流站换流容量，E1H为电力系统中上级电力系统的等效降压输入容量，等于上级电力系统等效输入容量减去直供负荷、直流换流站和交流输电通道等效输出容量，S1b为电力系统中第b个变电站的变电容量，TIc为该电力系统与外部电力系统第c个交流输电通道输入容量，a、b、c分别为直流输电通道换流站、变电站和交流输电通道数量，kRa、k1b、kIc分别为统计期内第a个电力系统直流输电通道、第b个变电站和第c个交流输电通道以电力输入方式运行的时间占比；
所述等效输出容量表示电力输出电力系统的容量水平，所述等效输出容量EO按下式进行计算：
<mrow> <msub> <mi>E</mi> <mi>O</mi> </msub> <mo>=</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>d</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>u</mi> </munderover> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>s</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>e</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>v</mi> </munderover> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>e</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mn>1</mn> <mi>e</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>f</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>w</mi> </munderover> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mn>2</mn> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>S</mi> <mrow> <mn>2</mn> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>g</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>x</mi> </munderover> <msub> <mi>h</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>T</mi> <mrow> <mi>o</mi> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munderover> <mo>&amp;Sigma;</mo> <mrow> <mi>i</mi> <mo>=</mo> <mn>1</mn> </mrow> <mi>y</mi> </munderover> <msub> <mi>R</mi> <mi>i</mi> </msub> <msub> <mi>U</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
其中，CSd为第d个直流输电通道换流站换流容量，S1e为该电力系统中第e个变电站变电容量，S2f为上级电力系统中第f个变电站变电容量，Tof第f个交流输电通道输出容量，Ui为电力系统第i个直供用户年最大负荷，Ri为该直供用户变电容载比，u、v、w、x、y分别为直流输电通道换流站、变电站、上级电力系统变电站、交流输电通道数量和直供用户数量，hsd、h1e、h2f、hog分别为统计期内电力系统中第d个直流输电通道换流站、第e个变电站、第f个上级电力系统变电站、第g个交流输电通道以电力输出方式运行的时间占比；
依据所述电力系统供电负荷的增速来确定电力系统的发展阶段，具体包括：
当不同电压等级电力系统供电负荷增速小于7％时，电力系统处于缓慢发展阶段；
当某电压等级电力系统供电负荷增速处于7％～12％之间时，电力系统处于中速发展阶段；
当某电压等级电力系统供电负荷增速大于12％时，电力系统处于快速发展阶段；
所述步骤C中，电力系统等效输入容量和等效输出容量协调度的评价具体包括：
如果电力系统等效输出输入容量比指标低于相应发展阶段的协调度评价参考范围的下限值，则评定该发展阶段电力系统等效输出的容量相对于电力系统等效输入的容量过低；
如果电力系统等效输出输入容量比指标落在相应发展阶段的电力系统协调度评价参考范围内，则评定该发展阶段电力系统输入输出容量协调性较好，等效输出输入容量协调度适中；
如果电力系统等效输出输入容量比指标高于相应发展阶段的该电压等级电力系统协调度评价参考范围的上限值，则评定电力系统等效输入容量较等效输出容量过低。
2.如权利要求1所述的电力系统协调性评价方法，其特征在于，所述不同电压等级下的数据信息包括：电力系统不同电压等级层次、接入电源装机容量、变电站变电容量、直流换流站换流容量、交流输电通道输送能力、年最大直供负荷、电力系统的设备电力传输方向及统计期内输入或输出电力方式运行的时间占比、近3-5年供电负荷增速数据。
3.如权利要求1所述的电力系统协调性评价方法，其特征在于，所述电力输入的来源包括：接入该电压等级的电源发电电力、受端直流换流站受入电力、上级变压器降压下网电力、下级变压器升压电力以及相连电力系统通过交流输电通道的输入电力。
4.如权利要求1所述的电力系统协调性评价方法，其特征在于，所述电力输出的去向包括：电压等级降压变下网电力、送端换流站整流外送电力、上级变压器升压上网电力、直供负荷供电电力、相连电力系统通过交流输电通道输出电力。
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