CN108336767B - 一种低压并网分布式电源出力容量可信度评价方法 - Google Patents

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Abstract

一种低压并网分布式电源出力容量可信度评价方法，从分布式电源接入可减少的配变容量需求角度出发，利用配变设备故障引起的能量不足期望值求解分布式电源接入可替代的负荷量，以量化分布式电源在电力平衡方面对配电网的支撑能力。所述方法包括：（1）计算设备故障引起的能量不足期望值；（2）计算分布式光伏接入后的净负荷曲线；（3）计算分布式光伏接入后的能量不足期望；（4）求解分布式电源接入前后等能量不足期望下的可替代负荷量；（5）求解分布式电源接入前后等能量不足期望下的可替代负荷量。本发明可更好地反映分布式电源在容量上对配电网支撑能力。

Description

一种低压并网分布式电源出力容量可信度评价方法
技术领域
本发明涉及一种低压并网分布式电源出力容量可信度评价方法，属电力经济技术领域。
背景技术
相对于传统的集中式线性发电，分布式电源出力具有明显的波动性和间歇性，目前尚不参与电力平衡，被认为是一种只提供电量价值、不提供容量价值的电源。但实践证明光伏发电与电网负荷具有较强的相关性，多数情况下可发挥削峰作用，忽略其容量价值将导致严重的资源浪费。因此，随着分布式发电在部分电网中穿透功率水平的不断提高，其置信容量评估问题逐渐成为电网规划中关注的新热点。分布式电源出力容量可信度是指在等可靠性前提下分布式电源可以替代的常规机组或负荷容量占分布式电源总容量的比例。但可靠性与网络拓扑结构及电源、负荷分布有关，求解复杂，作为评价指标通用性和可比性较差。因此，大多文献方法仅考虑发电侧系统的可靠性，即对系统的充裕度进行评估。但是，系统充裕度评估指标主要针对独立的、自给自足的大系统，配电网电力由主网供给，发电容量的充裕度对其影响极小。
因此，亟需从可降低配变容量需求的角度出发提出一种分布式电源容量可信度评价指标，以更好地反映分布式电源在容量上对配电网支撑能力。
发明内容
本发明的目的是，为了更好衡量分布式电源在容量上对配电网的支撑能力，从可降低配变容量需求的角度出发，提出一种低压并网分布式电源出力容量可信度评价指标。
本发明的技术方案如下：一种低压并网分布式电源出力容量可信度评价指标，所述方法根据分布式电源接入前后能量不足期望相等约束，利用配变设备故障引起的能量不足期望值求解分布式电源接入可替代的负荷量，以量化分布式电源在电力平衡方面对配电网的支撑能力。
所述方法包括以下步骤：
(1)计算设备故障引起的能量不足期望值。假设分布式电源接入前地区的最大负荷为Pmax，平均负荷为Pa，配变设备年故障停运率为λ，平均故障修复时间r，则由于设备故障引起的能量不足期望值EENS1＝Paλr。
(2)计算分布式电源接入后的净负荷曲线。假设分布式电源接入容量为G，将典型年8760小时各点负荷扣除对应时刻的分布式电源出力值，得净负荷Pni，其中i为8760小时中的某个时间点。
(3)计算分布式电源接入后的能量不足期望。假设分布式电源接入可替代的负荷量为Pr，则分布式电源接入后的能量不足期望EENS2为：
Figure GDA0002885676080000021
Figure GDA0002885676080000022
其中，EENS2v为分布式电源接入前产生的能量不足期望，EENS2u为设备故障引起能量不足期望。
(4)求解分布式电源接入后能量不足期望下的可替代负荷量Pr。根据
Figure GDA0002885676080000023
求解可替代负荷量Pr。
(5)求解基于设备故障率的分布式电源出力容量可信度评价指标Iu。定义可替代负荷量占分布式电源接入容量的比例作为基于设备故障率的分布式电源出力容量可信度评价指标，即Iu＝Pr/G。
所述分布式电源可替代负荷量是从分布式电源接入可减少的配变容量需求角度出发，通过配变设备故障引起的能量不足期望值进行求解。
本发明的有益效果是，本发明从可降低配变容量需求的角度出发提出的一种低压并网分布式电源出力容量可信度评价指标，可以更好地反映分布式电源在容量上对配电网支撑能力。
附图说明
图1为本发明分布式电源出力容量可信度评价流程框图；
图2为典型年8760小时负荷值；
图3为典型年8760小时分布式电源出力值；
图4为典型年8760小时净负荷值。
具体实施方式
图1所示为本实施例实现分布式电源出力容量可信度计算的流程图：具体步骤如下：
I、计算设备故障引起的能量不足期望值
假设分布式电源接入前最大负荷为Pmax，平均负荷为Pa，配变设备年故障停运率为λ，平均故障修复时间r，则由于设备故障引起的能量不足期望值EENS1＝Paλr。
II、计算分布式电源接入后的净负荷曲线
将典型年负荷曲线标幺化，根据规划年最大负荷Pmax，估算该地区规划年8760小时的负荷值；将该典型年分布式电源出力曲线标幺化，根据分布式电源接入规模G，估算该地区规划年8760小时的分布式电源出力值；将8760小时的负荷值减去分布式电源出力值，即得出某个小时i的净负荷值Pni。
III、计算分布式电源接入后的能量不足期望
设分布式电源接入后可替代的负荷量初始为Pr，计算其对应的能量不足期望EENS2。其中，
Figure GDA0002885676080000041
Figure GDA0002885676080000042
IV、求解分布式电源接入前后等能量不足期望下的可替代负荷量
设步长为d；若EENS2>EENS1，令Pr＝Pr-d；若EENS2<EENS1，则令Pr＝Pr+d；将Pr带入重新计算EENS2，直至EENS2＝EENS1，此时的Pr即为最大可替代负荷量。
V、求解基于设备故障率的分布式电源出力容量可信度评价指标Iu
根据基于设备故障率的分布式电源出力容量可信度评价指标定义，得Iu＝Pr/G。
本实施例根据本发明方法，对基于设备故障率的分布式电源出力容量可信度评价指标进行计算。
根据规划，预测某地区2020年全社会最大负荷Pmax＝1735兆瓦，年平均负荷Pa＝1040兆瓦，分布式电源接入规模G＝200兆瓦，8760小时分布式电源出力曲线和最大负荷曲线分别如图2、图3所示。
由图可知，该地区负荷有早、晚两个高峰，早高峰大于晚高峰，最大负荷发生在8月12日11点。根据统计，该地区配变设备年故障停运率为λ＝0.556次/百台年，平均故障修复时间r＝10小时。
1、设备故障引起的能量不足期望值
由于设备故障引起的能量不足期望值EENS1＝Paλr＝1040000╳1.556╳10/100＝161826度电。
2、计算分布式电源接入后的净负荷曲线
将8760小时的最大负荷值减去对应时刻的分布式电源出力值，即得出8760小时的净负荷值Pni，如图4所示。
3、计算分布式电源接入后的能量不足期望
设分布式电源接入后可替代的负荷量初始Pr＝2MW，步长d＝2MW，计算其对应的能量不足期望EENS2，结果如下表所示。
表1分布式电源接入后不同可替代负荷量下的能量不足期望
可替代负荷量(MW) 2 4 6 8 10 12
能量不足期望(度电) 161639 161453 161266 161080 161893 163707
由表可知，在Pr≤8兆瓦之前，随着可替代负荷Pr的增加，能量不足期望随之下降。这是由于分布式电源可以抵消8兆瓦尖峰负荷，随着Pr由2增长到8，EENS2u一直等于0；而随着剩余负荷，即Pmax-Pr的降低，由设备故障引起能量不足期望EENS2u也随之降低。
4、计算分布式电源接入前后等能量不足期望下的可替代负荷量
由计算可知，当Pr＝10兆瓦时，剩余负荷的尖峰无法通过分布式电源供给，产生了分布式电源接入前能量不足期望EENS2v，其与设备故障引起能量不足期望EENS2u之和为161893度电，仍低于EENS1。当Pr＝12时，EENS2＝163707，已明显高于EENS1。
因此，分布式电源接入后最大可替代负荷Pr＝10兆瓦。
5、求解基于设备故障率的分布式电源出力容量可信度评价指标Iu
根据定义，Iu＝Pr/G＝10/200＝5％。假设规划年配变负载率k为40％，若不考虑分布式电源，则需配置配变容量Pmax/k＝1735/0.4＝4338兆伏安；若考虑分布式电源支撑作用，则需配置配变容量(1735-10)/0.4＝4313兆伏安，节约配变容量25兆伏安。

Claims (2)

1.一种低压并网分布式电源出力容量可信度评价方法，其特征在于，所述方法从分布式电源接入可减少的配变容量需求角度出发，利用配变设备故障引起的能量不足期望值求解分布式电源接入可替代的负荷量，以量化分布式电源在电力平衡方面对配电网的支撑能力；所述方法包括以下步骤：
(1)计算设备故障引起的能量不足期望值，假设分布式电源接入前的最大负荷为Pmax，平均负荷为Pa，配变设备年故障停运率为λ，平均故障修复时间r，则由于设备故障引起的能量不足期望值EENS1＝Paλr；
(2)计算分布式电源接入后的净负荷曲线，假设分布式电源接入容量为G，将典型年8760小时各点负荷扣除对应时刻分布式电源的出力值，得净负荷Pni，其中i为8760小时中的某个时间点；
(3)计算分布式电源接入后的能量不足期望，假设分布式电源接入可替代的负荷量为Pr，则分布式电源接入后的能量不足期望为：
Figure FDA0002813120190000011
式中，
Figure FDA0002813120190000012
(4)求解分布式电源接入后能量不足期望下的可替代负荷量Pr，根据
Figure FDA0002813120190000013
求解可替代负荷量Pr；
(5)求解基于设备故障率的分布式电源出力容量可信度评价指标，定义可替代负荷量占分布式电源接入容量的比例作为基于设备故障率的分布式电源出力容量可信度评价指标Iu，即Iu＝Pr/G。
2.根据权利要求1所述的一种低压并网分布式电源出力容量可信度评价方法，其特征在于，所述分布式电源可替代负荷量是从分布式电源接入可减少的配变容量需求角度出发，通过配变设备故障引起的能量不足期望值进行求解。
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