CN107230999B - 一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法 - Google Patents

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Abstract

一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法，包括以变电站为供电范围进行分区；对各电压等级电网适应性、各分区电网适应性评价和整体电网适应性进行三个层级的评价。评价指标有九项：变压器可靠性、线路可靠性、变压器满（过）载率、线路满满（过）载率、短路电流、电压偏差超标率、谐波畸变超标率；在供区电网适应性评价上，迭代地调整分布式电源装机规模，得到适应性评分接近0分的2个或以上分布式电源装机规模，再由试探+插值法确定区域电网最大接纳能力评价方法。本发明适用于分布式光伏电源在光伏并网前，配电网对分布式光伏消纳能力进行评估。

Description

一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法
技术领域
本发明涉及一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法，属太阳能发电技术领域。
背景技术
我国明确指出，到2020年非化石能源占一次能源消费总量的比重达到15％左右，所以发展低碳经济、利用低碳能源成为其实现“绿色崛起”是必然趋势。发展光伏、风电等可再生能源，是清洁低碳能源的发展途径。随着分布式电源在配电网中的深入发展，分布式光伏发电也得到越来越多的运用。光伏并入配电网时，会影响配电网的运行、维护。光伏发电的容量不同对配电网电能质量、潮流计算及网损也迥异。此外，分布式光伏电源也可能会引起线路上的保护设备误动或拒动。因此，在光伏并网前，配电网对分布式光伏消纳能力需要进行评估。影响分布式光伏并网容量因素主要有电能质量约束、支路潮流约束、短路电流约束、谐波约束等。
目前，对分布式电源最大接入容量研究方法主要有两种，一种利用工潮流计算和稳定计算软件对接入一定量的分布式电源电网系统进行稳定性和安全性仿真，校核系统的安全特性，对分布式电源接入容量不断进行修正，最后得到最大接入容量。该方法在实际工程中运用较多，但需要反复验算。另一种是采用数字优化，将问题转化为有约束的优化问题。
发明内容
本发明的目的是，为了解决上述问题，提高配电网运行性能，本发明提出一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法。
实现本发明的技术方案如下：一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法，以变电站为供电范围进行分区；对分区进行各电压等级的电网适应性评价。包括获取供区电力系统基础数据，获取分布式电源规模、模型，确定评价指标权重。根据电源接入方式、电网运行方式对含分布式电源的配电网建模。仿真计算潮流、短路、电能质量；在供区电网适应性评价上，区域电网最大接纳能力评价方法采用试探+插值法。
所述区域电网适应性评价包括各电压等级适应性评价、各分区电网适应性评价、和整体电网适应性评价三个层级，九项评价指标；其中，九项指标选择了变压器可靠性、线路可靠性、变压器满载率、线路满载率、短路电流、电压偏差超标率、谐波畸变超标率；权重值根据实际情况加以确定；
对分区进行电网适应性评价，先建立含分布式电源的电力系统计算模型，包括电源接入方案，电力系统模型以及电力系统运行方式；根据模型，进行潮流、短路、电能质量计算，并按下式计算分区电网适应性评分值：
Figure BDA0001352175670000021
其中，
Figure BDA0001352175670000022
是电压等级序号为i，分区序号为Aj的分区电网的适应性评分值；yk是分区电网的第k项具体指标数值；wk是分区电网的第k项具体指标权重；
按下式计算分区电网适应性评分值，评分权重可根据实际电网结构确定：
Figure BDA0001352175670000023
其中，Aj是序号为j的分区电网适应性评分；Wi j是电压等级序号为i，分区序号为Aj的分区电网的适应性评分权重；
按下式计算整体电网适应性评分值，评分权重可根据实际电网结构确定：
Figure BDA0001352175670000031
其中，MAREA是分布式电源接入后整体电网的适应性评分；Wi是分区序号为i的分区电网的适应性指标权重；
所得的评价结果应包括各电压等级接入的分布式电源装机规模、评分结论、受限指标；根据评价结论分为具备较强接纳能力、具备接纳能力、不具备接纳能力三级；得分大于0分的评价结果为“具备较强接纳能力”，0分为“具备接纳能力”，0分以下为“不具备接纳能力”。
所述区域电网最大接纳能力评价，根据区域电网适应性评价结果，迭代地调整分布式电源装机规模，得到适应性评分接近0分的2个或以上分布式电源装机规模；再采用线性插值法计算适应性评分为0分对应的分布式电源装机规模，即区域电网最大可接纳的分布式电源装机规模。
所述线性插值法为，当给定两种分布式电源装机规模CAP2、CAP1，且CAP2<CAP1；采用所述对分区进行电网适应性评价的方法得到对应的电网适应性指标M2、M1，具有M2>0、M1<0的特点，且CAP2与CAP1的规模数值差额很小，当1>(CAP2/CAP1)>0.95时，则M＝0对应的CAP值可由式下式计算：
Figure BDA0001352175670000032
本发明与现有技术比较的有益效果是，本发明提供的技术方案从整体电网和具体工程项目的角度，分析分布式电源与配电网的协调性，评价配电网对分布式电源的综合适应能力，分析该区域电网对分布式电源是否具备接纳能力或计算该区域电网对分布式电源的最大接纳能力，可以是村级、乡镇、县域、市域的各电压等级电网。
本发明适用于分布式光伏电源在光伏并网前，配电网对分布式光伏消纳能力进行评估。
附图说明
图1为区域电网适应性评价指标体示意图；
图2为区域电网适应性评价流程图；
图3为区域电网最大接纳能力评价流程图；
图4为线性插值法示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细描述。
本实施例一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法，具体包括：
1、对区域电网进行划分；如表1所示为分布式电源新增装机规模与区域电网评价范围建议表。
表1分布式电源新增装机规模与区域电网评价范围建议表
Figure BDA0001352175670000041
2、对区域电网进行电网适应性评价。如图2所示为区域电网适应性评价指标体系。区域电网适应性评价包括各电压等级适应性评价、各分区电网适应性评价、和整体电网适应性评价三个层级，九项评价指标。通过九项指标先对各电压等级电网适应性进行评价，在此基础上，在对各分区进行整体评价，最后在各分区的评分上得出整体区域电网的适应性评分。
九项指标分别为变压器可靠性、线路可靠性、变压器满(过)载率、线路满(过)载率、短路电流、电压偏差超标率、谐波畸变超标率。
表2所示为区域电网适应性评价指标含义及评分公式。这些评价这表的权重可以根据实地电网的情况进行调整。
表2区域电网适应性评价指标含义及评分公式
Figure BDA0001352175670000051
注：评分公式中的x为各指标值，y为各指标的得分，指标得分小数点后保留2位。
图2所示是区域电网适应性评价流程。
除确定评价电网对象外，区域电网适应性评价还包括的步骤如下：
(1)获取供区电力系统基础数据，获取分布式电源规模，模型，建立含分布式电源的电力系统计算模型，包括电源接入方案，电力系统模型以及电力系统运行方式。
(2)根据以上模型，进行潮流、短路、电能质量计算，并按式下式计算各电压等级电网适应性评分值：
Figure BDA0001352175670000061
其中，
Figure BDA0001352175670000062
—电压等级序号为i，分区序号为Aj的分区电网的适应性评分；yk—分区电网的第k项具体指标数值；wk—分区电网的第k项具体指标权重。图3是区域电网适应性评价指标含义及评分公式。
(3)按下式计算分区电网适应性评分值，评分权重可根据实际电网结构确定。
Figure BDA0001352175670000063
其中，Aj—序号为j的分区电网适应性评分；Wi j—电压等级序号为i，分区序号为Aj的分区电网的适应性评分权重。
(4)按下式计算整体电网适应性评分值，评分权重可根据实际电网结构确定。
Figure BDA0001352175670000071
式中，MAREA是分布式电源接入后整体电网的适应性评分；Wi是分区序号为i的分区电网的适应性指标权重。
(5)评价结果应包括各电压等级接入的分布式电源装机规模、评分结论、受限指标等。表3所示为区域电网适应性评价结果输出表。
表3区域电网适应性评价结果
Figure BDA0001352175670000072
3、在评价区域电网适应性的基础上，对区域电网最大接纳能力评价。
图3所示是区域电网最大接纳能力评价流程，除电网适应性评价流程外，还包括以下步骤：
(1)根据评价结果迭代地调整分布式电源装机规模，得到适应性评分接近0分的2个或以上分布式电源装机规模。
(2)采用插值法计算适应性评分为0分对应的分布式电源装机规模，即区域电网最大可接纳的分布式电源装机规模。图4是线性插值法示意图。
本实施例线性插值法表示：当给定两种分布式电源装机规模CAP2、CAP1(CAP2<CAP1)，采用以上介绍的评价方法得到对应的电网适应性指标(M2、M1)具有M2>0、M1<0的特点，且CAP2与CAP1的规模数值差额很小，例如1>(CAP2/CAP1)>0.95时，则M＝0对应的CAP值(CAP0)可由式下式计算：
Figure BDA0001352175670000081
如表4所示，区域电网最大接纳能力评价结果应包括接入各电压等级分布式电源装机规模、接入规划方案、需要配套的电网建设与改造工程等。
表4区域电网对分布式电源的最大接纳能力评价结果
Figure BDA0001352175670000082
本实施例提供的技术方案从整体电网和具体工程项目的角度，分析分布式电源与配电网的协调性，评价配电网对分布式电源的综合适应能力，分析该区域电网对分布式电源是否具备接纳能力或计算该区域电网对分布式电源的最大接纳能力，可以是村级、乡镇、县域、市域的各电压等级电网。

Claims (3)

1.一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法，其特征在于，所述方法以变电站为供电范围进行分区；对分区进行各电压等级的区域电网适应性评价，包括获取供区电力系统基础数据，获取分布式电源规模、模型，确定评价指标权重；根据电源接入方式、电网运行方式对含分布式电源的配电网建模；仿真计算潮流、短路、电能质量；在供区电网适应性评价上，区域电网最大接纳能力评价方法采用试探+插值法；
所述区域电网适应性评价包括各电压等级适应性评价、各分区电网适应性评价、和整体电网适应性评价三个层级，九项评价指标；其中，九项指标选择了变压器可靠性、线路可靠性、变压器满载率、线路满载率、短路电流、电压偏差超标率、谐波畸变超标率；权重值根据实际情况加以确定；
对分区进行电网适应性评价，先建立含分布式电源的电力系统计算模型，包括电源接入方案，电力系统模型以及电力系统运行方式；根据模型，进行潮流、短路、电能质量计算，并按下式计算分区电网适应性评分值：
Figure FDA0002306103570000011
其中，
Figure FDA0002306103570000012
是电压等级序号为i，分区序号为Aj的分区电网的适应性评分值；yk是分区电网的第k项具体指标数值；wk是分区电网的第k项具体指标权重；
按下式计算分区电网适应性评分值，评分权重可根据实际电网结构确定：
Figure FDA0002306103570000013
其中，Aj是序号为j的分区电网适应性评分；Wi j是电压等级序号为i，分区序号为Aj的分区电网的适应性评分权重；
按下式计算整体电网适应性评分值，评分权重可根据实际电网结构确定：
Figure FDA0002306103570000021
其中，MAREA是分布式电源接入后整体电网的适应性评分；Wi是分区序号为i的分区电网的适应性指标权重；
所得的评价结果应包括各电压等级接入的分布式电源装机规模、评分结论、受限指标；根据评价结论分为具备较强接纳能力、具备接纳能力、不具备接纳能力三级；得分大于0分的评价结果为“具备较强接纳能力”，0分为“具备接纳能力”，0分以下为“不具备接纳能力”。
2.根据权利要求1所述的一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法，其特征在于，所述区域电网最大接纳能力评价，根据区域电网适应性评价结果，迭代地调整分布式电源装机规模，得到适应性评分接近0分的2个或以上分布式电源装机规模；再采用线性插值法计算适应性评分为0分对应的分布式电源装机规模，即区域电网最大可接纳的分布式电源装机规模。
3.根据权利要求2所述的一种区域分布式光伏最大容量接入评价方法，其特征在于，所述线性插值法为，当给定两种分布式电源装机规模CAP2、CAP1，且CAP2<CAP1；采用所述对分区进行电网适应性评价的方法得到对应的电网适应性指标M2、M1，具有M2>0、M1<0的特点，且CAP2与CAP1的规模数值差额很小，当1>(CAP2/CAP1)>0.95时，则M＝0对应的CAP值可由式下式计算：
Figure FDA0002306103570000022
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