CN108416539A - 基于输电介数的配电网公共储能选址规划方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于输电介数的配电网公共储能选址规划方法，包括：确定配电网中间歇波动分布式电源节点集合G，以及负荷节点集合D；计算所有节点的输电介数；对所有节点的输电介数进行排序；对输电介数数值越大的节点，优先安装公共储能设施。本发明提出了仅计及具有波动间歇特性分布式发电与负荷供电关系的输电介数，通过该输电介数量化网络中所有节点受间歇波动的冲击影响，该输电介数越高，则越优先安装储能设备，该输电介数数值越大，则所部署储能容量越大，为平抑分布式发电间歇波动的公共储能优化选址，以达到在有限的资源下有效的优化改善配电网的运行，提高配电网运行效率和安全稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及对配电网储能设施的规划部署，具体涉及一种基于输电介数的配电网公共储能选址规划方法。
背景技术
随着智能电网与能源互联网概念的提出，部署分布在传统配电网的分布式发电成为一种必然趋势。为了有效的利用可再生能源，这些分布式发电设施大多是具有间歇波动特性的可再生能源发电，例如风电和太阳能光伏。这种波动和间歇对电网的安全稳定运行会造成严重冲击和威胁。为了应对这种间歇波动，系统必须增加可控备用电源，但是又可能造成资源浪费。
因此，为了有效平抑这种间歇波动，利用储能与这些分布式电源协同充放电，被认为是解决该问题的有效途径。理论上，为每一台分布式发电设备部署一台专用储能设备与其协同运行，是解决间歇波动的最理想方案。但是，这种方式对应的储能成本过高，不具备可行性。因此，在某些节点安装公共储能设施，就成为较为现实可行的方法。
但是，目前对公共储能的选址规划多基于当前负荷和电源条件，进行基于状态的仿真。因为负荷与电源的运行状态可以不断变化，其容量和分布也不断发展，因此这种方式很难应对系统运行状态变化的多样性和发展的不确定性。
在复杂网络理论纯拓扑模型中，某节点A的介数定义为网络中任一节点到另外任一节点最短路径经过节点A的次数总和。介数表征了节点A介于网络中任意两节点之间的程度，介数越高，则该节点对网络内物理量的传输越重要。
在具有间歇波动的分布式电源的配电网中，电能由分布式电源节点流向负荷节点，电能潮流经过输电路径上的其它节点。因此，输电路径上某一节点A介于分布式电源节点与负荷节点之间，且经过该节点的输电路径越多，则该节点受到的间歇波动冲击越大，如图1所示。因此，这种属性与介数的含义相吻合，利用介数可以合理的表达该节点受间歇波动潮流的影响程度，介数越高的节点越应该优先部署公共储能设施。
但是，传统的纯拓扑介数概念对于储能选址具有以下不足：
1.纯拓扑介数仅考虑两节点之间最短路径，而电能潮流几乎流经两点间所有可能的输电路径。
2.各输电路径在电能传输中的比重贡献不同。
3.公共储能仅需要考虑任一具有间歇波动的电源到任一负荷节点，不考虑可控电源到负荷节点的供电情境。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明目的是：提供一种基于输电介数的配电网公共储能选址规划方法，基于网络结构和资源分布等较为稳定的因素，采用复杂网络理论的输电介数，从统计视角选取部署公共储能的节点，简单易行，为平抑分布式发电间歇波动的公共储能优化选址，以达到在有限的资源下有效的优化改善配电网的运行，提高配电网运行效率和安全稳定性。
本发明的技术方案是：
一种基于输电介数的配电网公共储能选址规划方法，包括以下步骤：
S01：确定配电网中间歇波动分布式电源节点集合G，以及负荷节点集合D；
S02：计算所有节点的输电介数T(A)：
其中，A≠g≠d，G为所有具有间歇波动特性的分布式电源节点集合，D为所有负荷节点集合，g为具有间歇波动特性的分布式电源节点，d为负荷节点，lA为所有与节点A连接的线路集合，l为线路，Cg d为从节点g到节点d的等效传输容量，fl gd为从节点g到节点d线路l的功率传输分布因子；
S03：对所有节点的输电介数进行排序；
S04：对输电介数数值越大的节点，优先安装公共储能设施。
优选的，所述步骤S01之前还包括，
对于一个具有间歇波动分布式电源的配电网，根据其结构参数确定每一条线路的物理阻抗和功率传输容量等参数；
基于所有线路的物理阻抗和功率传输容量，计算功率传输分布因子，计算所有节点之间的等值阻抗和等效传输容量；
节点v和w间的等值阻抗Zvw的计算公式为Zvw＝Z'vv-2Z′vw+Z'ww，v和w之间的等效传输容量Cvw的计算公式为其中，Z’vv(Z’ww)为阻抗矩阵第v(w)行第v(w)列的元素，Z’vw为阻抗矩阵第v行第w列的元素，Plmax表示在正常情况下输电线路l允许输送的最大功率，Fl vw表示当单位功率的电能从母线v流入并从母线w流出时，输电线路l上的潮流变化。
与现有技术相比，本发明的优点是：
1、本发明基于网络结构和资源分布等较为稳定的因素，采用复杂网络理论的输电介数，该输电介数考虑了从任一间歇波动分布式电源到任一负荷节点的供电情境，并计及所有线路对电能传输的不同权重和线路的容量，从统计意义上衡量节点A受到间歇波动潮流冲击的影响。因此，该输电介数数值越高，则该节点越优先部署公共储能设施，以平抑潮流的间歇波动，改善电网运行。
2、本发明从统计视角选取部署公共储能的节点，简单易行，为平抑分布式发电间歇波动的公共储能优化选址，以达到在有限的资源下有效的优化改善配电网的运行，提高配电网运行效率和安全稳定性。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为现有基于介数的储能节点示意图；
图2为本发明的流程图。
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明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例：
本发明提出以下专用的输电介数定义：
其中，A≠g≠d，G为所有具有间歇波动特性的分布式电源节点集合，D为所有负荷节点集合，g为具有间歇波动特性的分布式电源节点，d为负荷节点，lA为所有与节点A连接的线路集合，l为线路，Cg d为从节点g到节点d的等效传输容量，fl gd为从节点g到节点d线路l的功率传输分布因子。
该输电介数仅计及所有具有间歇波动特性的分布式电源(例如风电、太阳能光伏)到任一负荷节点的供电关系，而不考虑可控电源(例如柴油发电机或微型燃气轮机)到负荷的供电关系。
该输电介数考虑了从任一间歇波动分布式电源到任一负荷节点的供电情境，并利用功率传输分布因子计及所有线路对电能传输的不同权重和线路的容量，从统计意义上衡量节点A受到间歇波动潮流冲击的影响。因此，该输电介数数值越高，则该节点越优先部署公共储能设施，以平抑潮流的间歇波动，改善电网运行。
如图2所示，本发明基于输电介数的配电网公共储能选址规划方法包括以下步骤：
1.首先，对于一个具有间歇波动分布式电源的配电网，根据其结构参数确定每一条线路的物理阻抗和功率传输容量等参数。
2.基于所有线路的物理阻抗和功率传输容量，计算所有节点之间的等值阻抗、等效传输容量和功率传输分布因子(PTDF)：
Zvw＝Z'vv-2Z'vw+Z'ww；
其中，Z’vv(Z’ww)为阻抗矩阵第v(w)行第v(w)列的元素，Z’vw为阻抗矩阵第v行第w列的元素，Zvw为节点v和w之间的等值阻抗，Cvw为v和w之间的等效传输容量。Plm ax表示在正常情况下输电线路l允许输送的最大功率，Fl vw表示当单位功率的电能从母线v流入并从母线w流出时，输电线路l上的潮流变化。
功率传输分布因子(Power Transfer Distribution Factor)的计算为电力工程经典算法，这里不再赘述。
3.确定间歇波动分布式电源节点集合G，以及负荷节点集合D。
4.计算所有节点的输电介数：
5.根据所有节点的输电介数，对所有节点进行排序。
6.输电介数数值越大的节点，越优先安装公共储能设施。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (2)
1.一种基于输电介数的配电网公共储能选址规划方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01：确定配电网中间歇波动分布式电源节点集合G，以及负荷节点集合D；
S02：计算所有节点的输电介数T(A)：
其中，A≠g≠d，G为所有具有间歇波动特性的分布式电源节点集合，D为所有负荷节点集合，g为具有间歇波动特性的分布式电源节点，d为负荷节点，lA为所有与节点A连接的线路集合，l为线路，Cg d为从节点g到节点d的等效传输容量，fl gd为从节点g到节点d线路l的功率传输分布因子；
S03：对所有节点的输电介数进行排序；
S04：对输电介数数值越大的节点，优先安装公共储能设施。
2.根据权利要求1所述的基于输电介数的配电网公共储能选址规划方法，其特征在于，所述步骤S01之前还包括，
对于一个具有间歇波动分布式电源的配电网，根据其结构参数确定每一条线路的物理阻抗和功率传输容量等参数；
基于所有线路的物理阻抗和功率传输容量，计算功率传输分布因子，计算所有节点之间的等值阻抗和等效传输容量；
节点v和w间的等值阻抗Zvw的计算公式为Zvw＝Z′vv-2Z′vw+Z′ww，v和w之间的等效传输容量Cvw的计算公式为其中，Z′vv(Z′ww)为阻抗矩阵第v(w)行第v(w)列的元素，Z′vw为阻抗矩阵第v行第w列的元素，Plmax表示在正常情况下输电线路l允许输送的最大功率，Fl vw表示当单位功率的电能从母线v流入并从母线w流出时，输电线路l上的潮流变化。
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