CN110783955A - 有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，该方法包括采集台区一年内的三相负荷、光照强度和空气温度数据，拟合三相负荷、光照强度以及空气温度日变化特征曲线，基于三相负荷日变化特征曲线，得到能最大程度上降低台区三相负荷不平衡的各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线，基于光照强度以及空气温度日变化特征曲线，得出在最大程度上与各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线相吻合的功率输出曲线，计算各相光伏接入容量。本发明提供的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，通过提取台区三相负荷特征数据，结合三相不平衡情况以确定单相接入的光伏容量，进而降低台区三相不平衡程度。
Description
技术领域
本发明涉及新能源发电技术领域，特别是涉及一种有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法。
背景技术
电力系统三相不平衡分为事故性三相不平衡和正常三相不平衡。事故性三相不平衡指系统发生不对称故障或由于某种原因系统参数短时间不对称进入暂态运行状态时的系统运行状态。正常三相不平衡指由于系统负荷分布不均匀造成的三相参数不对称运行情况。正常三相不平衡是低压配电网普遍存在的问题，尽管在设计上考虑到了低压三相不平衡的问题，但由于单相负荷过多等因素，三相不平衡仍是低压配电网的主要问题之一。
随着一次能源的大量消耗，各国都在加速新能源发电方面的研究，光能以其可再生性和清洁性，成为一个炙手可热的研究方向，且分布式光伏发电的合理接入，配电网可以有效的提高电压质量、降低线损、降低环境污染和提到系统供电可靠性。在国家的政策支持下，分布式光伏发电在我国乡镇或农村得到较快发展，接入容量也逐步增大。
目前，国内外对分布式光伏接入配电网的容量配置的研究主要集中在对光伏三相接入点的电压波动情况、光伏三相接入容量和接入位置对台区线损的影响、光伏并网逆变器产生的谐波对电能计量的影响等方面。但在实际中由于家庭安装的光伏容量较小，10kw以下容量的大多都采用单相接入方式，且安装前很少进行容量规划，故随着小容量分布式光伏的单相接入逐步增多，导致台区负荷三相不平衡问题在日益普遍，且愈加严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，通过提取台区三相负荷特征数据，结合三相不平衡情况以确定单相接入的光伏容量，进而降低台区三相不平衡程度。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，包括以下步骤：
步骤一，采集台区一年内的三相负荷、光照强度和空气温度数据信息，并筛选满足晴天6:00--18:00的三相负荷、光照强度和空气温度数据；
步骤二，将一年划分为若干时间段，并对时间段排序，基于筛选得到的数据，拟合出每个时间段的三相负荷日变化特征曲线、光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线；
步骤三，基于每个时间段的三相负荷日变化特征曲线，得到能最大程度上降低台区三相负荷不平衡的各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线；
步骤四，基于每个时间段的光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线，在matlab或simulink上对不同容量的光伏电池单相并网进行仿真，得出在最大程度上与各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线相吻合的功率输出曲线，并记录对应的各相光伏接入容量；
步骤五，计算出若干时间段各相光伏接入容量的平均值，作为最终各相光伏接入容量。
可选的，所述若干时间段为三个时间段，分别为6-9月份时间段、1-3月份和12月份时间段、4-5月份和10-11月份时间段。
可选的，所述基于筛选得到的数据，拟合出每个时间段的三相负荷日变化特征曲线、光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线，具体包括：
基于筛选得到的三相负荷、光照强度和空气温度数据，分别对每个时间段内每天固定时间点的三相负荷、光照强度和空气温度数据取平均值，即特征点取值，最后拟合出每个时间段的台区三相负荷日变化特征曲线、光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线。
可选的，所述分别对每个时间段内每天固定时间点的三相负荷、光照强度和空气温度数据取平均值，即特征点取值，具体包括：
设固定时间点为k时间点，则每个时间段内每天k时间点的三相负荷计算公式为
，其中
表示时间段排序后第n时间段三相负荷日变化特征曲线k时间点的负荷值，
表示时间段排序后第n时间段内第i天k时间点的负荷值，N表示第n时间段内的总天数；
每个时间段内每天固定时间点的光照强度和空气温度计算公式同理。
可选的，所述基于每个时间段的三相负荷日变化特征曲线，得到能最大程度上降低台区三相负荷不平衡的各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线，具体包括：
步骤301，取每一固定时间点的各相负荷日变化特征曲线上的对应负荷值的最小值，公式如下：
步骤302，根据所述最小值，拟合出一条参考曲线；
步骤303，取各相负荷日变化特征曲线与所述参考曲线的数值差，拟合形成新的曲线，即为最大程度上降低台区三相负荷不平衡的各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，首先对台区负荷三相负荷历史数据进行分析，提取三相负荷日特征曲线，同时结合台区所在地的实际光照强度和空气温度日特征曲线进行综合分析，三相负荷日变化特征曲线、光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线，确定能在较大程度上降低三相不平衡或者使三相不平衡满足电网规定的单相光伏注入功率范围；根据选用光伏电池在台区所在地的实际日光照强度、空气温度情况下的功率输出曲线和确定的单相光伏注入功率范围，确定单相接入的光伏容量范围，最后采用一般的规划方式得出有利于降低台区三相不平衡的各相接入光伏最优容量，进而有效改善了分布式光伏的单相接入逐步增多导致的台区负荷三相不平衡问题；并可充分结合台区当地特点，将一年划分为若干不同的时间段，进行数据的分段处理。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案、结构作进一步详细的说明。
本发明的目的是提供一种有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，通过提取台区三相负荷特征，分析三相不平衡情况以确定单相接入的光伏容量，进而降低台区三相不平衡程度。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，采集台区一年内的三相负荷、光照强度和空气温度数据信息，并筛选满足晴天6:00--18:00的三相负荷、光照强度和空气温度数据；
步骤二，将一年划分为若干时间段，并对时间段排序，基于筛选得到的数据，拟合出每个时间段的三相负荷日变化特征曲线、光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线；
步骤三，基于每个时间段的三相负荷日变化特征曲线，得到能最大程度上降低台区三相负荷不平衡的各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线；
步骤四，基于每个时间段的光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线，在matlab或simulink上对不同容量的光伏电池单相并网进行仿真，得出在最大程度上与各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线相吻合的功率输出曲线，并记录对应的各相光伏接入容量；此时，光伏接入容量为三个时间段内各相单相接入的最佳光伏容量；
步骤五，计算出若干时间段各相光伏接入容量的平均值，作为最终各相光伏接入容量。
其中，在步骤一中，由于光伏发电输出功率受天气变化影响极大，阴雨天、夜晚发电量很小或者不发电，对台区三相不平衡的影响极小，故在筛选数据时，先剔除阴雨天和夜晚数据，对于台区负荷、光照强度及空气温度都只整合晴天6:00--18:00数据，以下表述中数据均指晴天6:00--18:00数据。
其中，步骤二中，基于我国季节性气候特点明显和普通用户或小工商用户用电的季节性变动性明显的特点，以及春秋短夏冬长的季节特点，将一年划分的三个时间段，分别为6-9月份时间段、1-3月份和12月份时间段、4-5月份和10-11月份时间段。
其中，步骤二中，所述基于筛选得到的数据，拟合出每个时间段的三相负荷日变化特征曲线、光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线，具体包括：
基于筛选得到的三相负荷、光照强度和空气温度数据，分别对每个时间段内每天固定时间点的三相负荷、光照强度和空气温度数据取平均值，即特征点取值，最后拟合出每个时间段的台区三相负荷日变化特征曲线、光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线。由于光伏出力对光照强度变化极为敏感，对温度变化的敏感度较低，故在进行光照强度和温度日变化曲线绘制时，前者时间间隔应较短一些，后者可以适当长一些。
所述分别对每个时间段内每天固定时间点的三相负荷、光照强度和空气温度数据取平均值，即特征点取值，具体包括：
设固定时间点为k时间点，则每个时间段内每天k时间点的三相负荷计算公式为，其中表示时间段排序后第n时间段三相负荷日变化特征曲线k时间点的负荷值，表示时间段排序后第n时间段内第i天k时间点的负荷值，N表示第n时间段内的总天数；其中，n=1、2、3，即一年分为了3个时间段。
每个时间段内每天固定时间点的光照强度和空气温度计算公式同理。
其中，所述基于每个时间段的三相负荷日变化特征曲线，得到能最大程度上降低台区三相负荷不平衡的各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线，具体包括：
步骤301，取每一固定时间点的各相负荷日变化特征曲线上的对应负荷值的最小值，公式如下：
步骤302，根据所述最小值，拟合出一条参考曲线；
步骤303，取各相负荷日变化特征曲线与所述参考曲线的数值差，拟合形成新的曲线，即为最大程度上降低台区三相负荷不平衡的各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线。
上述中所述的三相负荷日变化特征曲线即包括了各相负荷日变化特征曲线。
其中，步骤五，取3个时间段的各相单相接入的最佳光伏容量的平均值，即为该相最终光伏单相接入容量。
本发明提供的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，首先对台区负荷三相负荷历史数据进行分析，提取三相负荷日特征曲线，同时结合台区所在地的实际光照强度和空气温度日特征曲线进行综合分析，三相负荷日变化特征曲线、光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线，确定能在较大程度上降低三相不平衡或者使三相不平衡满足电网规定的单相光伏注入功率范围；根据选用光伏电池在台区所在地的实际日光照强度、空气温度情况下的功率输出曲线和确定的单相光伏注入功率范围，确定单相接入的光伏容量范围，最后采用一般的规划方式得出有利于降低台区三相不平衡的各相接入光伏最优容量，进而有效改善了分布式光伏的单相接入逐步增多导致的台区负荷三相不平衡问题；并可充分结合台区当地特点，将一年划分为若干不同的时间段，进行数据的分段处理。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，采集台区一年内的三相负荷、光照强度和空气温度数据信息，并筛选满足晴天一定时间段的三相负荷、光照强度和空气温度数据；
步骤二，将一年划分为若干时间段，并对时间段排序，基于筛选得到的数据，拟合出每个时间段的变化特征曲线；
步骤三，基于每个时间段的三相负荷日变化特征曲线，得到最大程度上降低台区三相负荷不平衡的各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线；
步骤四，对不同容量的光伏电池单相并网进行仿真，得出在最大程度上与各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线相吻合的功率输出曲线，并记录对应的各相光伏接入容量；
步骤五，计算出若干时间段各相光伏接入容量的平均值，作为最终各相光伏接入容量。
2.根据权利要求1所述的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，其特征在于，所述若干时间段为三个时间段，分别为6-9月份时间段、1-3月份和12月份时间段、4-5月份和10-11月份时间段。
3.根据权利要求1所述的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，其特征在于，所述步骤二基于筛选得到的数据，拟合出每个时间段的三相负荷日变化特征曲线、光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线。
4.根据权利要求3所述的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，其特征在于，拟合特征曲线的具体步骤包括：
分别对每个时间段内每天固定时间点的三相负荷、光照强度和空气温度数据取平均值，即特征点取值，最后拟合出每个时间段的台区三相负荷日变化特征曲线、光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线。
5.根据权利要求4所述的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，其特征在于，基于筛选得到的三相负荷、光照强度和空气温度数据，分别对每个时间段内每天固定时间点的三相负荷、光照强度和空气温度数据取平均值。
6.根据权利要求5所述的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，其特征在于，特征点取值的具体计算方法包括：
设固定时间点为k时间点，则每个时间段内每天k时间点的三相负荷计算公式为
，其中
表示时间段排序后第n时间段三相负荷日变化特征曲线k时间点的负荷值，
表示时间段排序后第n时间段内第i天k时间点的负荷值，N表示第n时间段内的总天数；
每个时间段内每天固定时间点的光照强度和空气温度计算公式同理。
7.根据权利要求6所述的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，其特征在于，所述基于每个时间段的三相负荷日变化特征曲线，得到最大程度上降低台区三相负荷不平衡的各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线，具体包括：
步骤301，取每一固定时间点的各相负荷日变化特征曲线上的对应负荷值的最小值，公式如下：
步骤302，根据所述最小值，拟合出一条参考曲线；
步骤303，取各相负荷日变化特征曲线与所述参考曲线的数值差，拟合形成新的曲线，即为最大程度上降低台区三相负荷不平衡的各相光伏注入功率的最佳日变化特征曲线。
8.根据权利要求1所述的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，其特征在于，步骤一中晴天一定时间段指的是一天6:00--18:00的时间段。
9.根据权利要求1所述的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，其特征在于，步骤四中在matlab或simulink上对不同容量的光伏电池单相并网进行仿真。
10.根据权利要求1所述的有利于降低台区三相不平衡的光伏单相接入容量配置方法，其特征在于，步骤四中基于每个时间段的光照强度日变化特征曲线以及空气温度日变化特征曲线，对不同容量的光伏电池单相并网进行仿真。
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| GR01 | Patent grant | ||
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