CN110956554B - 微电网中小水电容量配置方法 - Google Patents

微电网中小水电容量配置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了微电网中小水电容量配置方法，先构建小水电站入库流量的数据集；然后采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年入库流量、月入库流量、日入库流量、时段入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差；接着采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年、月、日、时段入库流量按照正态分布规律变化的概率，以及计算微电网中小水电站入库流量平均值；最后计算小水电站小水电发电机组装机容量。本发明能反映年‑月‑日‑时段入库流量变化的概率随机性，为小水电微电网电源容量配置、发电出力预测、运行调度提供理论指导，为分布式新能源发电及智能电网调度运行提供必要的技术支撑。

Description

微电网中小水电容量配置方法
技术领域
本发明涉及电网的技术领域，尤其涉及到微电网中小水电容量配置方法。
背景技术
微电网是在其内部以一定方式集成分布式源(小水电、小风电、光伏发电)-荷(水、电、气、冷、热负荷)的一种电网形式。微电网以380V、10kV、35kV等电压等级与主电网联接，在一般正常运行条件下与主电网并网运行，在重负荷时微电网从主电网吸收功率，在轻负荷时可能向主电网注入功率；在主电网局部故障情况下或在邻近微电网故障情况下可以孤网运行，在确保电能质量的前提下由微电网内部分布式电源向负荷提供电力电量，实现无故障微电网正常的供电状态，减小停电时间，提高供电可靠性。
微电网构建和运行的目的是可持续高效利用/消纳微电网内部分布式电源电力电量，最小化与主电网交换的电力电量。
基于分布式小水电的微电网，是一种以小水电供电为主要形式的微电网。小水电微电网中，水电站大多数为径流式，水坝一般没有蓄水功能，水库没有蓄水和调水能力，小水电站水能利用完全取决于水库来水量，小水电机组发电状态与出力规模也完全取决于水库来水量。在这种情况下，小水电站要实现高效利用水能发电，就必须做到来多少水发多少电。而小水电站水库来水量具有随机性，在不同水文周期来水量完全不同，在丰水期来水量很大，在枯水期来水量很小。因此，小水电站流域河流流量往往表现为最小流量、最大流量、平均流量、多年平均流量、计算平均流量、加权平均流量、数学平均流量等等表式形式。采用不同流量的表式形式，小水电站会获得不同装机容量水平。不同装机容量水平，在不同水文周期小水电站发电功率和发电量也往往不同，最优导致小水电站水能利用率、发电设备利用率、发电设备年最大利用小时数也不同。
不同负荷水平及分布式电源容量规模在微电网中集成，使微电网结构形态、潮流特性发生了改变。由于小水电、小风电、光伏发电等多种分布式电源接入，会因接入电源容量规模的不同而采用多种不同等级的电压。由于用电的随机性，负荷功率在不同时空尺度上总会发生变化，具有明显的时段性；同时，风电、光伏发电等分布式电源出力具有间歇性、随机性和时段性，小水电机组出力具有季节性。因此，微电网负荷功率和电源功率平衡关系往往很难能够保持，当负荷功率大于电源功率时微电网需要从主电网获得补充功率，而负荷功率小于电源功率时微电网剩余功率需要注入主电网，形成了随机的双向潮流特性。随机的双向潮流特性对于微电网内部节点电压质量，在分布式电源出力大而负荷轻时就会造成微电网内部局部区域节点电压偏高，而在分布式电源出力小而负荷重时就会造成微电网内部局部区域节点电压偏低。因此，微电网内部节点电压的限制条件和要求对微电网中分布式电源容量配置、运行方式和电压控制策略均有影响和制约，微电网中分布式电源容量配置、运行方式和电压控制策略需要考虑微电网内部节点电压的限制条件和要求。微电网在不同电压等级配电网的节点接入，会因微电网从配电网吸收或向配电网注入功率的大小不同而导致配电网节点电压发生偏高或偏低的变化，微电网中分布式电源容量配置、运行方式和电压控制策略需要考虑配电网节点电压的限制条件和要求。
微电网分布式电源系统是一种同时具有关系复杂并交互作用的随机和模糊不确定性事件或参量的系统。在各种不确定性随机和模糊事件或参量的影响下，微电网分布式电源发电功率和发电量变得更具随机特性和模糊特性，这些特性极大影响微电网分布式电源容量配置。以往微电网分布式电源系统发电功率和发电量通常采用确定性的计算方法，有些也采用概率分析的不确定性计算方法。确定性计算的方法通常是在假设小水电站来水量和流量、区域内日照强度和风速都确定的情况下计算微电网分布式电源系统发电功率、发电量及装机容量，也没有考虑微电网和配电网调压要求和柔性控制方式等因素的影响，计算结果是唯一性和确定性的，往往不能反应微电网分布式电源系统发电功率、发电量及装机容量的实际情况。而概率分析的计算方法通常是在只假设小水电站来水量和流量、区域内日照强度和风速等单一因素为不确定性因素的情况下计算微电网分布式电源系统发电功率、发电量及装机容量，计算结果是具有一定置信水平的概率值。实际上，微电网分布式电源系统发电功率、发电量及装机容量受多种不确定性因素影响。而且，这些影响因素通常都有随机不确定性或模糊不确定性，或者他是具有随机和模糊不确定性，往往以随机和模糊不确定性事件或参量而存在。可见，微电网分布式电源系统发电功率、发电量及装机容量计算的现有技术都没有全面考虑影响因素的不确定性和随机性，计算方法适用性、实用性和应用性也难以得到满足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能反映年-月-日-时段入库流量变化的概率随机性的微电网中小水电容量配置方法。
为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：
微电网中小水电容量配置方法，包括以下步骤：
S1.从相关数据库获取小微电网中水电站入库流量的年、月、日、时段数据，进行处理、计算和分析；通过计算分析，确定小水电站年入库流量、月入库流量、日入库流量、时段入库流量，构建小水电站入库流量的数据集；
S2.采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年入库流量、月入库流量、日入库流量、时段入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQY和σQY、μQM和σQM、μQD和σQD、μQH和σQH；考虑NY年，第t年入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQYt和σQYt，第t月入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQMt和σQMt，第t日入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQDt和σQDt，第t时段入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQHt和σQHt；
S3.采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年、月、日、时段入库流量按照正态分布规律变化的概率；
S4.计算微电网中小水电站入库流量平均值；
S5.计算小水电站小水电发电机组装机容量。
进一步地，所述步骤S3采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年、月、日、时段入库流量按照正态分布规律变化的概率的公式如下：
Figure BDA0002251970200000041
Figure BDA0002251970200000042
Figure BDA0002251970200000043
Figure BDA0002251970200000044
式中，kQH为系数，由理论推算和经验确定；erf(y)为误差函数，其表达式为：
Figure BDA0002251970200000045
进一步地，所述步骤S4计算微电网中小水电站入库流量平均值的公式如下：
QI＝(pQYIQQY+pQMIQQM+pQDIQQD+pQHIQQH)/4；
其中，QQY、QQM、QQD、QQH分别为小水电站年、月、日、时段的入库流量。
进一步地，所述步骤S5计算小水电站小水电发电机组装机容量的公式如下：
PS＝0.0098(kGY+kGM+kGD+kGH)HQI/4；
其中，kGY、kGM、kGD、kGH为小水电站小水电机组年、月、日、时段发电效率，H为小水电站水头。
与现有技术相比，本方案原理及优点如下：
本方案先从相关数据库获取小微电网中水电站入库流量的年、月、日、时段数据，进行处理、计算和分析；通过计算分析，确定小水电站年入库流量、月入库流量、日入库流量、时段入库流量，构建小水电站入库流量的数据集；然后采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年入库流量、月入库流量、日入库流量、时段入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差；接着采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年、月、日、时段入库流量按照正态分布规律变化的概率，以及计算微电网中小水电站入库流量平均值；最后计算小水电站小水电发电机组装机容量。本方案反映了年-月-日-时段入库流量变化的概率随机性，为小水电微电网电源容量配置、发电出力预测、运行调度提供理论指导，为分布式新能源发电及智能电网调度运行提供必要的技术支撑。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的服务作简单地介绍，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为本发明微电网中小水电容量配置方法的原理流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，微电网中小水电容量配置方法，包括以下步骤：
S1.从相关数据库获取小微电网中水电站入库流量的年、月、日、时段数据，进行处理、计算和分析；通过计算分析，确定小水电站年入库流量、月入库流量、日入库流量、时段入库流量，构建小水电站入库流量的数据集；
S2.采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年入库流量、月入库流量、日入库流量、时段入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQY和σQY、μQM和σQM、μQD和σQD、μQH和σQH；考虑NY年，第t年入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQYt和σQYt，第t月入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQMt和σQMt，第t日入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQDt和σQDt，第t时段入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQHt和σQHt；
S3.采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年、月、日、时段入库流量按照正态分布规律变化的概率：
Figure BDA0002251970200000061
Figure BDA0002251970200000062
Figure BDA0002251970200000063
Figure BDA0002251970200000064
式中，kQH为系数，由理论推算和经验确定；erf(y)为误差函数，其表达式为：
Figure BDA0002251970200000065
S4.计算微电网中小水电站入库流量平均值：
QI＝(pQYIQQY+pQMIQQM+pQDIQQD+pQHIQQH)/4；
其中，QQY、QQM、QQD、QQH分别为小水电站年、月、日、时段的入库流量。
S5.计算小水电站小水电发电机组装机容量：
PS＝0.0098(kGY+kGM+kGD+kGH)HQI/4；
其中，kGY、kGM、kGD、kGH为小水电站小水电机组年、月、日、时段发电效率，H为小水电站水头。
以上所述之实施例子只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围，故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (1)

1.微电网中小水电容量配置方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.从相关数据库获取小微电网中水电站入库流量的年、月、日、时段数据，进行处理、计算和分析；通过计算分析，确定小水电站年入库流量、月入库流量、日入库流量、时段入库流量，构建小水电站入库流量的数据集；
S2.采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年入库流量、月入库流量、日入库流量、时段入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQY和σQY、μQM和σQM、μQD和σQD、μQH和σQH；考虑NY年，第t年入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQYt和σQYt，第t月入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQMt和σQMt，第t日入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQDt和σQDt，第t时段入库流量按照正态分布规律变化的均值和方差：μQHt和σQHt；
S3.采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年、月、日、时段入库流量按照正态分布规律变化的概率；
S4.计算微电网中小水电站入库流量平均值；
S5.计算小水电站小水电发电机组装机容量；
所述步骤S3采用概率分析的方法，计算并确定微电网中小水电站年、月、日、时段入库流量按照正态分布规律变化的概率的公式如下：
Figure FDA0004054158460000011
Figure FDA0004054158460000012
Figure FDA0004054158460000013
Figure FDA0004054158460000014
式中，pQYI为微电网中小水电站年入库流量按照正态分布规律变化的概率，pQMI为微电网中小水电站月入库流量按照正态分布规律变化的概率，pQDI为微电网中小水电站日入库流量按照正态分布规律变化的概率，pQHI为微电网中小水电站时段入库流量按照正态分布规律变化的概率；kQY、kQM、kQD、kQH均为系数，由理论推算和经验确定；erf(y)为误差函数，其表达式为：
Figure FDA0004054158460000021
所述步骤S4计算微电网中小水电站入库流量平均值的公式如下：
QI＝(pQYIQQY+pQMIQQM+pQDIQQD+pQHIQQH)/4；
其中，QQY、QQM、QQD、QQH分别为小水电站年、月、日、时段的入库流量；
所述步骤S5计算小水电站小水电发电机组装机容量的公式如下：
PS＝0.0098(kGY+kGM+kGD+kGH)HQI/4；
其中，kGY、kGM、kGD、kGH为小水电站小水电机组年、月、日、时段发电效率，H为小水电站水头。
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