CN108711862B - 间歇式能源功率波动对多层级配电网电压影响的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及定义一种间歇式能源功率波动对多层级配电网电压影响的评估方法，主要包括以下步骤：1）定义间歇式能源深度指标，并以此定义多层级配电网中间歇式能源功率波动对于并网点电压影响的指标；2）定义拓扑连接的间歇式能源并网深度指标与多层级配电网节点负荷的节点平均电压，并以此定义多层级配电网中间歇式能源波动对于平均电压影响的指标。本发明计算的指标值与实际值拟合较好，能够对多层级配电网的电压变化进行评估。

Description

间歇式能源功率波动对多层级配电网电压影响的评估方法

技术领域

本发明涉及电网电压控制技术领域，具体涉及一种间歇式能源功率波动对多层级配电网电压影响的评估方法。

背景技术

随着经济技术的不断发展，能源的需求越来越大。而传统能源的紧缺以及化石能源给环境带来的恶劣影响的不断加剧，都促进了可再生能源的开发，包括风电、光伏发电等。然而，由于这些可再生能源出力的间歇性与随机性，如风力发电受风速的影响，光伏出力与天气情况紧密相关，这些分布式能源的大规模并网给配电网的电能质量、供电可靠性等方面带来了不容忽视的影响。

多层级配电网能够对分布式能源、储能与配网进行有效的综合控制，而如今的分布式电源被广泛接入了多层级配电网，其输出功率具有波动性与随机性，并且随着渗透率的加大与并网规模扩大，使得分布式电源的出力不能被就地消耗，导致了潮流双向流动问题，这些间歇式能源对配电网的电压等方面逐渐产生了比较大的影响。间歇式能源的并网使得并网点以及邻近节点的电压升高，当间歇式能源的功率较大时，甚至会造成节点电压越限，危害到配电网的安全运行。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术难点，针对高渗透率间歇式能源的大量并网对主动配电网容易造成的电压越限问题，定义一种考虑间歇式能源功率波动对于电压影响的指标，在满足一定精度的条件下对于间歇式能源出力波动造成的电压变化进行估算，以此来评估间歇式能源出力波动对配网运行状态的影响。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于主动配电网间歇式能源功率波动对电压的影响指标评估方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1.建立并网深度影响下的主动配电网中间歇式能源功波动对并网点电压的影响指标；

步骤2.建立主动配电网拓扑连接以及所有节点负荷影响下的间歇式能源功率波动对平均电压的影响指标。

本发明进一步技术改进方案是：

步骤1包括：

1-1.定义间歇式能源并网深度指标，为间歇式能源并网点与平衡节点(通常认为是变电站出线母线)的导线阻抗之和，如下式所示：

Dp＝∑_i∈L(R_i+jX_i)，

式中，Dp为间歇式能源并网深度，L为间歇式能源并网点至平衡节点之间的所有导线的集合，R_i与X_i分别为第i条导线的电阻和电抗；

1-2.考虑间歇式能源并网深度指标，来定义主动配电网中间歇式能源功率波动对于并网点电压影响的指标，如下式所示：

式中：

为并网的间歇式能源功率变化，

为间歇式能源并网之前的并网点电压向量，

为间歇式能源并网后的并网点电压改变量的评估向量值。

本发明进一步技术改进方案是：

步骤2包括：

2-1.考虑除并网点外，间歇式能源对于配电线路其他负荷节点电压也会产生影响，定义考虑拓扑连接的间歇式能源并网深度指标，如下式所示：

式中，

为考虑拓扑连接的间歇式能源并网深度，L为间歇式能源并网点至平衡节点之间的所有导线的集合；P_load.i为根据配网的拓扑连接，位于导线i 之后的所有负荷，R_i与X_i分别为第i条导线的电阻和电抗；P_load.all为该多层级配电网的所有负荷；

2-2.考虑主动配电网节点负荷，定义节点平均电压，如下式所示：

式中，C为配网所有节点集合，U_J与P_J分别为节点j的电压与负荷；

2-3.结合考虑主动配电网拓扑连接的间歇式能源并网深度指标，定义主动配电网中间歇式能源波动对于平均电压影响的指标，如下式所示：

式中，ΔS为并网的间歇式能源功率变化，

为间歇式能源并网前的配网平均电压，

为间歇式能源并网后的平均电压改变量的评估值。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

一、本发明通过基于主动配电网对分布式间歇性能源大规模的并网对并网点电压影响进行了评估，能够对接入分布式间歇性能源的容量以及接入位置提供比较可靠的参考价值，有效遏制其接入带来的并网点电压升高甚至发生越限后果的产生。

二、本发明考虑了配网拓扑连接与各节点负荷，对分布式间歇性能源大规模并网对节点的平均电压产生的影响进行了评估，能够有效缓解全网节点平均电压在接入分布式间歇性能源后波动大的问题。

附图说明

图1是本发明的整体流程示意图；

图2是本发明获取方法中步骤1的流程示意图；

图3是本发明获取方法中步骤2的流程示意图；

图4是本发明实施例的电网拓扑连接；

图5是本发明实施例中光伏功率变化对并网点电压影响的曲线图；

图6是本发明实施例中各间歇式能源功率变化对配网平均电压影响的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图1-6和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供一种基于主动配电网考虑间歇式能源功率波动对电压的影响指标评估方法，其步骤如下：

步骤1.建立考虑并网深度影响下的主动配电网中间歇式能源功波动对并网点电压的影响指标；

步骤2.建立考虑到主动配电网拓扑连接以及所有节点负荷影响下的间歇式能源功率波动对平均电压的影响指标。

如图2所示，步骤1包括：

1-1.定义间歇式能源并网深度指标，为间歇式能源并网点与平衡节点(通常认为是变电站出线母线)的导线阻抗之和，如下式所示：

Dp＝∑_i∈L(R_i+jX_i)，

式中，Dp为间歇式能源并网深度，L为间歇式能源并网点至平衡节点之间的所有导线的集合，R_i与X_i分别为第i条导线的电阻和电抗。

1-2.考虑间歇式能源并网深度指标，来定义主动配电网中间歇式能源功率波动对于并网点电压影响的指标，如下式所示：

式中：

为并网的间歇式能源功率变化，

为间歇式能源并网之前的并网点电压向量，

为间歇式能源并网后的并网点电压改变量的评估向量值。

如图3所示，步骤2包括：

2-1.考虑除并网点外，间歇式能源对于配电线路其他负荷节点电压也会产生影响，定义考虑拓扑连接的间歇式能源并网深度指标，如下式所示：

式中，

为考虑拓扑连接的间歇式能源并网深度，L为间歇式能源并网点至平衡节点之间的所有导线的集合；P_load.i为根据配网的拓扑连接，位于导线i 之后的所有负荷，R_i与X_i分别为第i条导线的电阻和电抗；P_load.all为该多层级配电网的所有负荷。

2-2.考虑主动配电网节点负荷，定义节点平均电压，如下式所示：

式中，C为配网所有节点集合，U_J与P_J分别为节点j的电压与负荷。

2-3.结合考虑主动配电网拓扑连接的间歇式能源并网深度指标，定义主动配电网中间歇式能源波动对于平均电压影响的指标，如下式所示：

式中，ΔS为并网的间歇式能源功率变化，

为间歇式能源并网前的配网平均电压，

为间歇式能源并网后的平均电压改变量的评估值。

实施例中，以图4所示的电网拓扑连接来进行指标评估：

1.计算光伏A并网深度指标为1.809+j0.629Ω。

计算光伏A功率变化对并网点电压的影响并实测并网点电压变化如图5所示。

2.计算考虑到配网拓扑连接下光伏A、光伏B以及光伏C的并网深度，如表1所示。

表1.间歇式能源并网深度及考虑拓扑连接的并网深度

通过定义的指标与按潮流计算分别计算光伏A、光伏B与光伏C功率改变对配网平均电压的影响，如图6所示。

通过图5与图6计算指标与实际潮流计算所得的电压影响对比，可以看出，通过本发明提出的指标评估与电压改变实测值比较接近，因此，可以通过本发明提出的基于主动配电网考虑间歇式能源功率波动对电压的影响指标来对主动配电网电压改变情况进行评估。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (1)

1.间歇式能源功率波动对多层级配电网电压影响的评估方法，其特征在于：它包括以下步骤：

步骤1.建立并网深度影响下的主动配电网中间歇式能源功波动对并网点电压的影响指标；

步骤2.建立主动配电网拓扑连接以及所有节点负荷影响下的间歇式能源功率波动对平均电压的影响指标；

所述步骤1包括：

1-1.定义间歇式能源并网深度指标，为间歇式能源并网点与平衡节点的导线阻抗之和，如下式所示：

Dp＝∑_i∈L(R_i+jX_i)，

式中，Dp为间歇式能源并网深度，L为间歇式能源并网点至平衡节点之间的所有导线的集合，R_i与X_i分别为第i条导线的电阻和电抗；

1-2.考虑间歇式能源并网深度指标，来定义主动配电网中间歇式能源功率波动对于并网点电压影响的指标，如下式所示：

式中：ΔS为并网的间歇式能源功率变化，

为间歇式能源并网之前的并网点电压向量，

为间歇式能源并网后的并网点电压改变量的评估向量值；

所述步骤2包括：

2-1.考虑除并网点外，间歇式能源对于配电线路其他负荷节点电压也会产生影响，定义考虑拓扑连接的间歇式能源并网深度指标，如下式所示：

式中，Dp_l为考虑拓扑连接的间歇式能源并网深度，L为间歇式能源并网点至平衡节点之间的所有导线的集合；P_load.i为根据配网的拓扑连接，位于导线i之后的所有负荷，R_i与X_i分别为第i条导线的电阻和电抗；P_load.all为多层级配电网的所有负荷；

2-2.考虑主动配电网节点负荷，定义节点平均电压，如下式所示：

式中，C为配网所有节点集合，U_J与P_J分别为节点j的电压与负荷；

2-3.结合考虑主动配电网拓扑连接的间歇式能源并网深度指标，定义主动配电网中间歇式能源波动对于平均电压影响的指标，如下式所示：

式中，ΔS为并网的间歇式能源功率变化，

为间歇式能源并网前的配网平均电压，

为间歇式能源并网后的平均电压改变量的评估值。

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