CN111799846A - 分布式光伏三相接入容量分配的计算方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种分布式光伏三相接入容量分配的计算方法,涉及光伏发电技术领域。计算方法包括:建立三相平衡分布式光伏接入容量分配的模型;采用罚函数求解模型,其中,罚函数包括目标函数maxf(PPV)和障碍函数g,目标函数maxf(PPV)为三相光伏最大接入量,障碍函数g包括三相电流不平衡度约束函数、公共连接点电压偏差约束函数、光伏接入容量约束函数和配变容量约束函数。本计算方法能够从三相电流不平衡角度来研究配电网中分布式光伏最优配置,从而确保配电网安全可靠,避免分布式光伏大规模多点接入低压配电网会显著影响配电网电能质量、导致三相不平衡,最大程度改善原有三相不平衡状况,减少网络损耗,具有较强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域,具体而言,涉及一种分布式光伏三相接入容量分配的计算方法。
背景技术
早期农村配电网建设时,由于技术人员从电网三相引线接入农户时未考虑三相负荷平衡问题,导致配电网三相不平衡问题突出,网络损耗高、电能质量较差。随着分布式光伏扶贫政策的落实,可以通过一定规模分布式光伏的有序接入来改善三相电压、电流不平衡的状况。因此,有必要从三相不平衡角度来研究配电网中的分布式光伏的最优配置,以提升配电网的稳定性和安全性。
现有分布式光伏接入低压配电网的优化配置方案主要考虑光伏最大接入容量、电压越限、线路及配变容量限制等,探索了通过控制光伏接入量实现降低三相不平衡度的可行性。现有优化模型未考虑现实中既定配电网的三相不平衡程度,以及实际政策对于光伏接入容量的硬性指标问题,优化结果局限于实验室设备和数据规模,尚不完善,可行性较低。
因此,设计一种分布式光伏三相接入容量分配的计算方法,能在考虑三相电流不平衡的基础上,有效计算出分布式光伏接入配电网台区三相的优化容量配置,这是目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种分布式光伏三相接入容量分配的计算方法,其能在考虑三相电流不平衡的基础上,有效计算出分布式光伏接入配电网台区三相的优化容量配置。
为解决上述问题,本发明的实施例提供一种分布式光伏三相接入容量分配的计算方法,所述计算方法包括:
建立三相平衡分布式光伏接入容量分配的模型;
采用罚函数求解所述模型,其中,所述罚函数包括目标函数maxf(PPV)和障碍函数g,所述目标函数maxf(PPV)为三相光伏最大接入量,所述障碍函数g包括三相电流不平衡度约束函数、公共连接点电压偏差约束函数、光伏接入容量约束函数和配变容量约束函数。
在可选的实施例中,所述模型的公式为:
在可选的实施例中,所述三相电流不平衡度约束函数为:
式中,Iav(A,B,C)表示三相电流的平均值,Imax(A,B,C)表示三相电流中的最大值,IA、IB、IC分别表示A、B、C三相各自接入l、m、n个光伏的电流值。
在可选的实施例中,所述公共连接点电压偏差约束函数为:
在可选的实施例中,所述光伏接入容量约束函数为:
在可选的实施例中,所述配变容量约束函数为:
在可选的实施例中,所述采用罚函数求解所述模型的步骤包括:
构建所述罚函数;
求解所述罚函数的极小值点;
持续优化计算结果、直到满足收敛条件,得出最优极小值点,所述最优极小值点即为每相应接入光伏容量。
在可选的实施例中,所述构建所述罚函数的步骤包括:
构造罚函数:
在可选的实施例中,所述求解所述罚函数的极小值点的步骤包括:
在可选的实施例中,所述持续优化计算结果、直到满足收敛条件,得出最优极小值点的步骤包括:
判断所述计算结果是否满足所述收敛条件,其中,所述收敛条件为:
若不满足所述收敛条件,则令i=i+1,Mi+1=Mi+1,重新计算,直至满足所述收敛条件。
本发明实施例提供的分布式光伏三相接入容量分配的计算方法的有益效果:
本计算方法能够从三相电流不平衡角度来研究配电网中分布式光伏最优配置,从而确保配电网安全可靠,避免分布式光伏大规模多点接入低压配电网会显著影响配电网电能质量、导致三相不平衡,最大程度改善原有三相不平衡状况,减少网络损耗,具有较强的实用性;
本计算方法在已知农村低压配电网的三相电压、线路复杂率的前提下,以三相光伏最大接入量作为目标,建立分布式光伏接入低压配电网的优化配置模型,通过罚函数求解不等式约束非线性规划模型得出最优配置方案,结合实际工程案例,为农村低压配电典型台区设计分布式光伏接入的优化方案。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本发明实施例提供的分布式光伏三相接入容量分配的计算方法的流程图;
图2为求解模型的具体流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中,需要说明的是,若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明的实施例中的特征可以相互结合。
分布式光伏大规模接入配电网,会对配电网电能质量产生一定的影响,由于负荷分配不均、大功率负荷的接入、负荷的随机变化等原因,造成三相电压和电流的不平衡,进一步导致配变损耗增加、配变出力降低、输出不平衡三相电压、零序电流增大、线损增加等一系列影响。因此,本发明实施例在已知负荷数据、光伏接入方案的前提下,以分布式光伏接入产生的三相光伏接入量最大为优化目标,设计了一种分布式光伏三相接入容量分配的计算方法。
请参考图1,本实施例提供了一种分布式光伏三相接入容量分配的计算方法,所述计算方法包括:
S1:建立三相平衡分布式光伏接入容量分配的模型。
考虑分布式光伏逆变器功率因数-0.95~0.95之间,在分析过程中近似忽略光伏发电、低压配电线路无功功率的影响。本实施例以三相光伏最大接入量为目标函数,建立三相平衡分布式光伏接入容量分配优化模型,所述模型的公式为:
S2:采用罚函数求解所述模型。
其中,所述罚函数包括目标函数maxf(PPV)和障碍函数g,所述目标函数maxf(PPV)为三相光伏最大接入量,所述障碍函数g包括三相电流不平衡度约束函数、公共连接点电压偏差约束函数、光伏接入容量约束函数和配变容量约束函数。
也就是说,农村分布式光伏接入配电网的约束应综合考虑安全和可靠,本实施例考虑三相电流不平衡度约束、电压偏差约束、分布式光伏接入容量约束和配电变压器容量约束。
其中,三相电流不平衡度约束为:
三相电流的平均值Iav(A,B,C)的计算公式为:
式中,Imax(A,B,C)表示三相电流中的最大值,IA、IB、IC分别表示A、B、C三相各自接入l、m、n个光伏的电流值。
其中,IA、IB、IC的计算公式为:
式中,PA L.K、PB L.K、PC L.K分别表示A相、B相、C相第k个负荷有功功率;PA V.K、PB V.K、PC V.K分别表示接至变压器A相、B相、C相第k个光伏发电功率;UN表示系统标称电压;表示功率因素。
综上,可以得出三相电流不平衡度约束函数为:
关于公共连接点电压偏差约束,公共连接点的电压偏差约束满足以下公式:
δUmin≤δUr≤δUmax
上式表示光伏接入后变压器低压侧公共连接点处电压偏差需满足约束条件。式中,δUmin、δUman、δUk分别表示电压偏差下限、上限及变压器低压侧公共连接点的电压偏差。
不考虑变压器或其他调压设备对电压损失的影响,则电压偏差可以近似用线路电压损失计算,根据线路电压损失计算方法,线路压降计算公式为:
式中,P表示线路上通过的有功功率;Q表示线路上通过的无功功率;R表示线路电阻;X表示线路电抗。
公共连接点电压偏差计算公式为:
式中,Uk表示变压器低压侧第k个分布式光伏单独接入A、B、C某一相的节点实际电压;UN表示系统标称电压。
在分析过程中近似忽略低压配电线路无功功率的影响,则δUk的计算公式为:
式中,PL.K表示第k个负荷有功功率;PPV.K表示接至变压器第k个光伏发电功率。
综上,可以得出所述公共连接点电压偏差约束函数为:
关于分布式光伏接入容量约束,本实施例结合分布式光伏渗透率经验数值,假定分布式光伏出力渗透值范围约为25%,则分布式光伏接入容量约束可以表示为:
综上,可以得出所述光伏接入容量约束函数为:
关于配电变压器容量约束,配电变压器容量约束可以表示为:
上式表示光伏接入配变台区最大返送容量不超过该台区的配电变压器额定容量。式中,St表示台区配电变压器额定容量;表示接至该配电变压器的分布式光伏候选节点集;表示接至变压器A、B、C某相第k个光伏发电功率;表示A、B、C某相第k个负荷有功功率;Ω表示A、B、C三相的集合。
综上,可以得出所述配变容量约束函数为:
请参阅图2,求解模型具体的流程包括:
S21:构建所述罚函数。
具体的,构造罚函数:
S22:求解所述罚函数的极小值点。
S23:持续优化计算结果、直到满足收敛条件,得出最优极小值点,所述最优极小值点即为每相应接入光伏容量。
具体的,判断所述计算结果是否满足所述收敛条件,其中,所述收敛条件为:
若不满足所述收敛条件,则令i=i+1,Mi+1=Mi+1,重新计算,直至满足所述收敛条件。
本实施例提供的分布式光伏三相接入容量分配的计算方法的核心构思在于:针对配电网三相不平衡问题,本实施例提供一种考虑三相电流平衡的分布式光伏接入配电网容量分配的计算方法,首先,分析光伏项目接入三相模式,选择380V三相分散式接入模式为建立模型的前提条件;其次,以三相电流不平衡度、公共连接点电压偏差、光伏接入容量及配电变压器额定容量为约束条件,建立了考虑三相光伏接入量最大时的分布式光伏接入三相容量分配模型,采用罚函数法给出了优化模型的求解方法和流程;最后,选取实际案例,以农村典型配电网台区为例,对该台区每相光伏最大接入容量进行定量计算。通过算例分析,可见本实施例提出的方法能有效计算出在考虑三相电流不平衡的基础上,分布式光伏接入配电网台区三相的优化容量配置,具有简单实用的优势,可为光伏项目工程设计中最大接入容量计算和分析提供参考。
容易理解的是,本实施例提供的分布式光伏三相接入容量分配的计算方法并不仅仅限于本实施例中所描述,本领域技术人员可以根据上述核心技术构思进行扩展,这些扩展的技术方案均应包括于本申请要求保护的范围。
本发明实施例提供的分布式光伏三相接入容量分配的计算方法的有益效果:
本计算方法能够从三相电流不平衡角度来研究配电网中分布式光伏最优配置,从而确保配电网安全可靠,避免分布式光伏大规模多点接入低压配电网会显著影响配电网电能质量、导致三相不平衡,最大程度改善原有三相不平衡状况,减少网络损耗,具有较强的实用性。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明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揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种分布式光伏三相接入容量分配的计算方法,其特征在于,所述计算方法包括:
建立三相平衡分布式光伏接入容量分配的模型;
采用罚函数求解所述模型,其中,所述罚函数包括目标函数maxf(PPV)和障碍函数g,所述目标函数maxf(PPV)为三相光伏最大接入量,所述障碍函数g包括三相电流不平衡度约束函数、公共连接点电压偏差约束函数、光伏接入容量约束函数和配变容量约束函数。
7.根据权利要求1所述的分布式光伏三相接入容量分配的计算方法,其特征在于,所述采用罚函数求解所述模型的步骤包括:
构建所述罚函数;
求解所述罚函数的极小值点;
持续优化计算结果、直到满足收敛条件,得出最优极小值点,所述最优极小值点即为每相应接入光伏容量。
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