CN108448609A - 一种考虑dg等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种考虑DG等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法，所述方法通过采集配网中各分布式电源某一时间段内的有功出力概率特性，计算得到各分布式电源的等值容量利用小时系数；并对各分布式电源全部以额定功率并网的配网进行潮流运算，从而通过潮流追踪算法推算得到各分布式电源额定功率下应分摊的网损大小；最后，结合各分布式电源的等值容量利用小时系数，从而推算得到并网的每一个分布式电源在该时间段内应分摊的网损总量，极大地简化了网损分摊计算的过程。

Description

一种考虑DG等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法

技术领域

本发明涉及含分布式电源的配网网损分摊领域，具体涉及一种考虑分布式电源等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法。

背景技术

由于我国正处于鼓励发展绿色能源的阶段，为分布式电源并网发电提供了很多优惠政策。因此，目前虽然分布式电源并网会影响配网线损，但受我国国情与政策的制约，分布式电源却不参与网损分摊。随着分布式电源接入容量的增加，分布式电源并网引起的网损分摊问题也逐渐受到供用电双方的重视。

配电网的网损指电流流经变、配、输电设备中的损耗，其随着负荷的变化而变化，与流过电流的平方成正比，因此，分布式电源的输出电流反映了其对配电网的使用程度，也反映了其对网损的影响。目前，在国内外受到广泛应用的网损分摊方法包括平均网损分摊法、边际网损系数法和潮流追踪法等。其中，平均网损分摊法将网损按照输电用户功率(电量)的比例进行分摊，但此法仅能实现网损的单向分摊，无法将网损合理地分摊到分布式电源用户和供电公司；边际网损系数法根据节点注入功率的单位变化引起全网网损变化量的大小来对各节点进行网损分摊，此法计算过程复杂，稳定性较差，且无法计及电源节点的网损分摊；潮流追踪法依据各节点使用线路的程度进行网损分摊，分摊思路清晰，但计算参数要求较高，且当分布式电源并网功率波动时，潮流追踪需多次迭代累计网损分摊值，计算过程复杂，计算量大，对数据获取能力、服务器运行能力要求较高，故较难应用于某一个时间段内含分布式电源的配电网网损分摊计算。因此，如何快速且较准确地计算出一个时间段内配网网损的分摊情况仍有待研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供了一种考虑分布式电源等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法，所述方法提出了分布式电源的等值容量利用小时系数的概念，即：分布式电源的出力在线路产生的电流平方折算到额定发电容量P_DG在线路产生的电流平方的调整系数，其反映了某一个时间段内分布式电源引起的网损与额定功率时分布式电源引起的网损的比值。首先，通过统计分析某一个时间段分布式电源的出力概率分布特性，计算分布式电源的等值容量利用小时系数；然后，在分布式电源额定功率出力的情况下，采取潮流追踪法计算得到此出力状态下分布式电源应分摊的网损量，最后结合分布式电源的等值容量利用小时系数，得到此时间段内分布式电源应分摊的总网损量。采用等值容量利用小时系数的大小来衡量某一时间段分布式电源的出力程度，依据分布式电源的等值容量利用小时系数，结合分布式电源在额定功率时潮流追踪运算即可得到分布式电源在该时间段内应分摊的网损量，极大地简化了网损分摊计算过程，方法简单易理解。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种考虑DG等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、对于含有n个分布式电源的配电网，根据采样频率，按一定的出力比m为步长，分别统计某一时间段T内n个分布式电源有功出力落在各区间的概率，得到分布式电源的有功出力概率特性，从而计算得到各分布式电源的等值容量利用小时系数X_Σi，其中，n为正整数，0<m<1且为整数；

步骤S2、针对该配电网，分别采集该配电网在所述n个分布式电源全部以额定功率并网状态下的数据，该数据包括配网的网络拓扑结构、每一条母线的电压以及每一处负载的大小；

步骤S3、对所述分布式电源全部以额定功率并网的配电网进行潮流计算，得到配电网中每一条线路的线损大小、每一条线路传输功率大小以及每一节点功率大小；

步骤S4、依据步骤S1、S2得到的数据，针对所述n个分布式电源全部以额定功率并网状态下的配电网，采用潮流追踪法分别计算n个分布式电源在此出力状态下需分摊的网损大小P_Ali；

步骤S5、结合分布式电源的等值容量利用小时系数求解并网的每一个分布式电源在该时间段内应分摊的网损总量W_Ali。

进一步地，步骤S1中所述各分布式电源的等值容量利用小时系数X_Σi的具体求解过程包括：

步骤S101、按一定的出力比m为步长，将所述n个分布式电源的有功出力分别划分为个区间：

式中，m为分布式电源出力比的步长，m<1且满足为整数，n为分布式电源数量，P_DGi为第i个分布式电源的额定有功出力，[(j-1)mP_DGi,jmP_DGi]为第i个分布式电源的第j个区间；

步骤S102、假设统计的T时间段内，总共对分布式电源出力值采集了f次，其中采集到第i个分布式电源的出力落在第j个区间的次数为N_ij，从而计算得到各分布式电源有功出力落在各个区间的概率：

式中，f为T时间段内的采样次数，P_ij为第i个分布式电源有功出力落在第j个区间的概率；T为统计时间段的总时长；

步骤S103、根据步骤S102得到的各分布式电源的出力概率分布，得到所述n个分布式电源各出力区间分别对应的时间，其中取出力比区间的最大值jmP_DGi代表该区间出力：

t_ij＝P_ij*T

式中，t_ij为第i个分布式电源出力处于第j个区间的时间；

步骤S104、所述n个分布式电源的等值容量利用小时系数分别为：

进一步地，步骤S4具体包括以下步骤：

S401、准备计算，其内容包括所述n个分布式电源均以额定功率接入时的配网潮流计算，并根据潮流的方向形成a节点的出线支路集Г+(a)，a节点的进线支路集Г-(a)，a节点的出线支路数d+(a)，a节点的进线支路数d-(a)，其中，a＝1,2,…,N，N表示节点的个数；

S402、搜寻出线支路数d+(a)＝0的节点a，由于节点a无出线，故P_a.loss＝0，P_a.loss为从电源输电到该节点引起的全部网损，即节点a的网损；或已按下式累积完毕，P_a.loss已知，作为待消去节点：

式中，α_a(k)为δP_b通过节点b的进线ba向节点a转移的网损系数，为节点b电源的功率，ΔP_ba为支路ba的网损大小；P_ba为支路ba传输的功率大小；支路ba的序号为k；

S403、根据下式计算节点a的电源应分摊的网损：

S404、对ba∈Г-(a)的所有节点b按步骤S402中的公式累计P_a.loss；并将节点a的出线数d+(a)减1；

S405、对d+(a)赋值-1，表示此节点已消去；

S406、返回步骤S402，寻找下一个出线为0的节点，直至出线为0的节点全部消去，计算完毕；

由此，根据上述步骤能够计算得到所述n个分布式电源(每一个分布式电源对应一个节点)在额定出力时应分摊的网损大小为P_Ali。

进一步地，结合步骤S1计算得到的各分布式电源的等值容量利用小时系数X_Σi和步骤S4计算得到的各分布式电源在额定出力时应分摊的网损大小P_Ali，最终得到各分布式电源在T时间段内应分摊的网损总量计算公式如下：

W_Ali＝X_Σi·P_Ali·T

式中，W_Ali表示第i个分布式电源T时间段内应分摊的网损总量大小。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明设计的一种考虑分布式电源等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法，该方法在潮流追踪法的基础上有所改进，克服了传统的潮流追踪法难以求解波动性强的分布式电源在某一时间段内的网损分摊总量的问题。

2、本发明提出的网损分摊方法通过计量自动化系统对配网中各分布式电源的出力进行实时采集或定时监测，从而计算得到各分布式电源的等值容量利用小时系数，此计算过程简便，等值容量利用小时系数的大小能充分体现各分布式电源出力程度的不同，从而间接体现分布式电源影响配网网损的大小。

3、本发明提出的网损分摊方法结合分布式电源的等值容量利用小时系数，仅需采用一次潮流追踪即可计算得到一段时间内分布式电源应分摊的网损，极大地简化了网损分摊计算过程，简单易理解，算法透明度高，适合应用到实际配电网网损分摊计算中，也适合作分布式电源的网损分摊结果验算，具有一定的工程应用价值。

附图说明

图1为本发明考虑分布式电源等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法流程图。

图2为本发明步骤S1所述的分布式电源等值容量利用小时系数的具体求解过程流程图。

图3为本发明步骤S4所述的采用潮流追踪法进行网损分摊的流程图。

图4为本发明实施例中IEEE33节点配电系统的网络拓扑图。

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的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

以IEEE33节点配网为例，该配电网电压等级为10kV，共有33个节点，具体的网络拓扑图如图4所示，各节点负荷参数如表1所示：

表1

图4中节点1为平衡节点，假设在节点22处接入额定容量为1200kW的光伏发电电源(DG)。

本实施例提供了一种考虑分布式电源等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法，所述方法流程图如图1所示，包括以下步骤：

步骤S1、按照如图2所示的步骤求解各分布式电源的等值容量利用小时系数，对于图4所示的配网，根据采样频率，按一定的出力比m为步长，分别统计某一时间段T内n个分布式电源有功出力落在各区间的概率，得到分布式电源的有功出力概率特性，从而计算得到各分布式电源的等值容量利用小时系数X_Σi；其中，出力比m取0.05，将配网中分布式电源的有功出力划分为20个区间，且此分布式电源的额定有功出力为1200kW。

通过统计一天(24h)内，分布式电源的有功出力落在上述各区间的次数，得到该光伏电源在24h内出力概率分布特性，根据光伏的不同出力(取出力比区间的最大值代表该区间出力)在24h内出现的概率，将其按24h折算成如表2所示的微时段时长进行分析：

表2

根据表2的统计数据，即可计算得到该分布式电源24h期间的等值容量利用小时系数为：

步骤S2、针对该配电网，分别采集该配电网在所述n个分布式电源全部以额定功率并网状态下的数据，该数据包括网络拓扑结构、每一条母线的电压以及每一处负载的大小；

步骤S3、对所述分布式电源全部以额定功率并网的配电网进行潮流计算，得到配电网中每一条线路的线损大小、每一条线路传输功率大小以及每一节点功率大小；

步骤S4、按照如图3所示的流程，依据步骤S1、S2得到的数据，针对所述n个分布式电源全部以额定功率并网状态下的配电网，采用潮流追踪法分别计算n个分布式电源在此出力状态下需分摊的网损大小P_Ali；具体包括以下步骤：

S401、准备计算，其内容包括所述n个分布式电源均以额定功率接入时的配网潮流计算，并根据潮流的方向形成a节点的出线支路集Г+(a)，a节点的进线支路集Г-(a)，a节点的出线支路数d+(a)，a节点的进线支路数d-(a)，其中，a＝1,2,…,N，N表示节点的个数；

S402、搜寻出线支路数d+(a)＝0的节点a，由于节点a无出线，故P_a.loss＝0，P_a.loss为从电源输电到该节点引起的全部网损，即节点a的网损；或已按下式累积完毕，P_a.loss已知，作为待消去节点：

式中，α_a(k)为δP_b通过节点b的进线ba向节点a转移的网损系数，为节点b电源的功率，ΔP_ba为支路ba的网损大小；P_ba为支路ba传输的功率大小；支路ba的序号为k；

S403、根据下式计算节点a的电源应分摊的网损：

S404、对ba∈Г-(a)的所有节点b按步骤S402中的公式累计P_a.loss；并将节点a的出线数d+(a)减1；

S405、对d+(a)赋值-1，表示此节点已消去；

S406、返回步骤S402，寻找下一个出线为0的节点，直至出线为0的节点全部消去，计算完毕；

由此，根据上述步骤能够计算得到所述n个分布式电源(每一个分布式电源对应一个节点)在额定出力时应分摊的网损大小为P_Ali。

在上述实施例中，根据潮流追踪法计算得到额定容量的分布式电源接入配网需分摊的网损P_Al为40.91kW。

步骤S5、结合分布式电源的等值容量利用小时系数求解并网的每一个分布式电源在该时间段内应分摊的网损总量W_Ali。

在上述实施例中，根据步骤S5计算得到24h内该分布式电源应分摊的网损电量为：

W_Al＝P_Al*T*X_Σ＝40.914×24×0.198＝194.42(kW·h)

而采用传统潮流追踪法对IEEE33节点配网模型进行网损分摊计算，得到各个微时段的网损分摊计算结果如表3所示：

表3

最终根据多个微时段的时间叠加，可以求得24h内DG应该分摊的网损电量总和为191.46kWh，占总网损的2.98％，潮流追踪法与本专利所提网损分摊方法计算得到的分布式电源网损分摊结果如表4所示：

表4

根据表4的分摊结果可知：采取潮流追踪法和本专利所提方法求得该分布式电源一天应分摊的网损分别为191.46kW·h和194.42kW·h，其占总网损的比例分别为2.98％和3.03％，误差率仅为1.67％，符合工程应用的要求，有效地验证了本专利所提方法的实用性。然而，本专利所提方法仅需要采取一次潮流追踪法即可求出分布式电源在一天应分摊的网损总量，简化了传统潮流追踪法的计算，计算精度虽有所降低，但计算简单，计算速度快，具有较高的工程应用价值。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种考虑DG等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤S1、对于含有n个分布式电源的配电网，根据采样频率，按一定的出力比m为步长，分别统计某一时间段T内n个分布式电源有功出力落在各区间的概率，得到分布式电源的有功出力概率特性，从而计算得到各分布式电源的等值容量利用小时系数X_Σi，其中，n为正整数，0<m<1且为整数；

步骤S2、针对该配电网，分别采集该配电网在所述n个分布式电源全部以额定功率并网状态下的数据，该数据包括配网的网络拓扑结构、每一条母线的电压以及每一处负载的大小；

步骤S3、对所述分布式电源全部以额定功率并网的配电网进行潮流计算，得到配电网中每一条线路的线损大小、每一条线路传输功率大小以及每一节点功率大小；

步骤S4、依据步骤S1、S2得到的数据，针对所述n个分布式电源全部以额定功率并网状态下的配电网，采用潮流追踪法分别计算n个分布式电源在此出力状态下需分摊的网损大小P_Ali；

步骤S5、结合分布式电源的等值容量利用小时系数求解并网的每一个分布式电源在该时间段内应分摊的网损总量W_Ali。

2.根据权利要求1所述的一种考虑DG等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法，其特征在于，步骤S1中所述各分布式电源的等值容量利用小时系数X_Σi的具体求解过程包括：

步骤S101、按一定的出力比m为步长，将所述n个分布式电源的有功出力分别划分为个区间：

式中，i∈{1,2,…,n},m为分布式电源出力比的步长，m<1且满足为整数，n为分布式电源数量，P_DGi为第i个分布式电源的额定有功出力，[(j-1)mP_DGi,jmP_DGi]为第i个分布式电源的第j个区间；

步骤S102、假设统计的T时间段内，总共对分布式电源出力值采集了f次，其中采集到第i个分布式电源的出力落在第j个区间的次数为N_ij，从而计算得到各分布式电源有功出力落在各个区间的概率：

式中，f为T时间段内的采样次数，P_ij为第i个分布式电源有功出力落在第j个区间的概率；T为统计时间段的总时长；

步骤S103、根据步骤S102得到的各分布式电源的出力概率分布，得到所述n个分布式电源各出力区间分别对应的时间，其中取出力比区间的最大值jmP_DGi代表该区间出力：

t_ij＝P_ij*T

式中，t_ij为第i个分布式电源出力处于第j个区间的时间；

步骤S104、所述n个分布式电源的等值容量利用小时系数分别为：

3.根据权利要求1所述的一种考虑DG等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法，其特征在于，步骤S4具体包括以下步骤：

S401、准备计算，其内容包括所述n个分布式电源均以额定功率接入时的配网潮流计算，并根据潮流的方向形成a节点的出线支路集Г+(a)，a节点的进线支路集Г-(a)，a节点的出线支路数d+(a)，a节点的进线支路数d-(a)，其中，a＝1,2,…,N，N表示节点的个数；

S402、搜寻出线支路数d+(a)＝0的节点a，由于节点a无出线，故P_a.loss＝0，P_a.loss为从电源输电到该节点引起的全部网损，即节点a的网损；或已按下式累积完毕，P_a.loss已知，作为待消去节点：

式中，α_a(k)为δP_b通过节点b的进线ba向节点a转移的网损系数，为节点b电源的功率，ΔP_ba为支路ba的网损大小；P_ba为支路ba传输的功率大小；支路ba的序号为k；

S403、根据下式计算节点a的电源应分摊的网损：

S404、对ba∈Г-(a)的所有节点b按步骤S402中的公式累计P_a.loss；并将节点a的出线数d+(a)减1；

S405、对d+(a)赋值-1，表示此节点已消去；

S406、返回步骤S402，寻找下一个出线为0的节点，直至出线为0的节点全部消去，计算完毕；

由此，根据上述步骤能够计算得到所述n个分布式电源在额定出力时应分摊的网损大小为P_Ali。

4.根据权利要求1所述的一种考虑DG等值容量利用小时系数的配网网损分摊方法，其特征在于，结合步骤S1计算得到的各分布式电源的等值容量利用小时系数X_Σi和步骤S4计算得到的各分布式电源在额定出力时应分摊的网损大小P_Ali，最终得到各分布式电源在T时间段内应分摊的网损总量计算公式如下：

W_Ali＝X_Σi·P_Ali·T

式中，W_Ali表示第i个分布式电源T时间段内应分摊的网损总量大小。