CN112614016B - 基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法，包括以下步骤：步骤S1:获取电力用户信息及网架基本信息；步骤S2:构建重要电力用户评价指标，并根据得到的电力用户信息，获取重要电力用户集；步骤S3:根据得到的重要电力用户集和网架基本信息，构建基于次干层联络的电力供电方案；步骤S4:根据重要电力用户的用电负荷情况建立移动储能方案；步骤S5:将基于次干层联络和移动储能的电力供电方案与移动储能方案进行对比，获取较优的供电方案，并基于较优的供电方案构建电力生命线。本发明解决了电网用户的可靠性和经济性平衡问题，优化了供电环境，进一步在经济性较优的情况下提升电网供电可靠性。

Description

基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法

技术领域

本发明涉及电网规划领域，具体涉及一种基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法。

背景技术

电力行业作为一种先进生产力的基础产业，对国民经济、生活生产以及社会发展都起到至关重要的作用。随着社会经济和科学技术的迅速发展，负荷也处于逐步增长状态，也对电力供电的可靠性提出了更高的要求。

目前电力网络形成以大型、特大型城市为中心，负荷种类繁多、网架结构复杂的城市电网供电格局。城市的发展使得城市核心区的电力需求不断扩大，电网规模也在不断增加，但城市电网运行状况却不容乐观。配电网根据供电区域的重要程度以及负荷密度进行供电单元区域的划分，每类区域导则都会推荐标准接线模式。每个标准接线单元都由固定供电范围，其优点是供区明确、网架结构清晰，同时也存在着一些缺点，比如N-2，N-3情况下可能完全失去负荷。随着城市化进程的持续发展，城市中用地资源紧张，造成输配电线路走廊的获得越来越困难，针对重要用户的供电可靠性问题一直是个难题。传统的解决方法根据供电区域负荷情况增加变压器、新建变电站等，然而该方法无法同时满足电网用户的可靠性和经济性。因此，亟待一种有效的方法针对重要用户的供电进行评估，并构建电网“生命线”，在电网用户的可靠性和经济性之间需要找到一个平衡，进而优化供电环境，保证能够在最经济的情况下提升电网重要用户的供电可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法，解决了电网用户的可靠性和经济性平衡问题，优化了供电环境，进一步在经济性较优的情况下提升电网供电可靠性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法，包括以下步骤：

步骤S1:获取电力用户信息及网架基本信息；

步骤S2:构建重要电力用户评价指标，并根据得到的电力用户信息，获取重要电力用户集；

步骤S3:根据得到的重要电力用户集和网架基本信息，构建基于次干层联络的电力供电方案；

步骤S4:根据重要电力用户的用电负荷情况建立移动储能方案；

步骤S5:将基于次干层联络的电力供电方案与移动储能方案进行对比，获取较优的供电方案，并基于较优的供电方案并构建电力生命线。

进一步的，所述电力用户信息及网架基本信息包括用户性质、负荷信息、电力供电网络结构信息。

进一步的，所述步骤S2具体为：

步骤S21:根据电力用户的性质，获取初选的重要电力用户集；

步骤S22:引入用户综合停电损失对电力用户的供电损失进行分析，进而判断该用户是否为重要电力用户，并构建重要电力用户集。

进一步的，所述步骤S22具体为：

首先将用户按不同的标准进行分类，根据各类用户在峰荷条件下不同停电持续时间的停电损失，然后用每类用户在峰荷时不同停电持续时间的总损失除以总峰荷，得出峰荷时的平均用户停电损失模型f_a，其计算公式为：

其中，参数Q和T分别表示某用户停电损失的负荷以及停电时长，参数Q_z表示该地区内所有用户损失的总负荷；

然后，根据各类用户的用电量比例、负荷率和平均用户停电损失，获得综合用户停电损失函数f_CD：

其中，参数i表示用户类别，参数Q_L表示用户的负荷率，即用户的损失与用户负荷比例关系。

最后，通过可靠性评估得出各个负荷点的停电次数和停电时间，根据综合停电损失函数，得出所有负荷点的停电损失f_o，其计算公式为：

其中，参数n_m以及n_j分别表示负荷点的数量以及负荷点停电次数；参数t和Q则分别表示停电持续时间和该负荷点的评价负荷；

计算的停电损失值超过不同负荷类型的重要电力用户阈值时，则将该类用户定义为重要电力用户。

进一步的，所述步骤S3具体为：

步骤S31:根据得到的重要电力用户信息以及该供电分区的基本电力网络，构造重要电力用户选择新增路径的接入线路和接入点的路径L_i集合；

步骤S32:针对重要电力用户增量路径集合计算其增量最短路径L_P以及增量权值ΔW；

步骤S33:循环计算，直到得到重要电力用户的最佳次干层联络方案。

进一步的，所述计算重要电力用户P₁到所接入节点P₂的最短路径L_P，具体为：

先求解重要电力用户P₁与所接入节点P₂间直线距离L，若量节点间仅一条边或者二者之间组成的路段均为同一方向，则该边与该路段为两节点间最小距离，将经过的所有站点与距离记录；否则进行下一步；

然后从节点P₁出发，找到节点P₁与节点P₂间直线距离夹角最小的边，设A₁为此边端点，则有：

其中，和节点P₁相关联的节点共有D₁个；

从节点P₂出发，找到节点P₂与节点P₁间直线距离夹角最小的边，设B₁为此边端点，则有：

其中，和节点P₂相关联的节点共有D₂个；

起始点为P₁时选择点为A₁，那么前点为A1；

重复以上操作直至获取起点是A₁同时从A₁至P₂距离最短的边夹角最小；此时获取的路径链为该网络中路径最短解集合，根据增量权值进行路径进一步选择与判断。

进一步的，所述计算增量权值ΔW，具体为：重要电力用户接入供电路径L_P的权值仅计算在原有网络基础上的增量，即对于供电路径L_P，各路径l有：

线路费用增量ΔW计算公式为：

ΔW_l＝ΔW_zl+ΔW_ol (6)

其中，参数ΔW_zl表示路径增加的年综合建设费用，该包括电缆通道建设费用增量和电缆材料投资费用增量，表达式为：

ΔW_zl＝α[(C’_Di-C_Di)+C_il]L_i (7)

其中，参数L_i为每段通道的长度，ω为等年值系数，C_Di接入节点的路径单位年建设费用；C’_Di是接入节点后路径的单位年建设费用；C_il则是路径的单位长度造价；

路径l的年线损费用增量ΔW_ol的计算公式为：

ΔW_ol＝λΔP_lzθ_max (8)

式中，参数λ和θ分别表示综合电价以及年最大利用小时数；P_lz为路径l的有功功率。

进一步的，所述移动储能方案具体为：在储能系统与上级电源的可靠性指标一致的情况下，储能系统安装位置与用户侧距离最优；离网模式下储能容量不小于重要客户用电负荷。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明解决了电网用户的可靠性和经济性平衡问题，优化了供电环境，进一步在经济性较优的情况下提升电网供电可靠性。

附图说明

图1是本发明方法流程图；

图2是本发明一实施例中重要电力用户筛选流程图；

图3是本发明一实施例中构造电力供电生命线流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

请参照图1，本发明提供一种基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法，包括以下步骤：

步骤S1:获取电力用户信息及网架基本信息；

步骤S2:构建重要电力用户评价指标，并根据得到的电力用户信息，获取重要电力用户集；

步骤S3:根据得到的重要电力用户集和网架基本信息，构建基于次干层联络的电力供电方案；

步骤S4:根据重要电力用户的用电负荷情况建立移动储能方案；

步骤S5:将基于次干层联络的电力供电方案与移动储能方案进行对比，获取较优的供电方案，并基于较优的供电方案构建电力生命线。

在本实施例中，所述电力用户信息及网架基本信息包括用户性质、负荷信息、电力供电网络结构信息。

优选的，在本实施例中根据电力用户的性质主要分为工业供电类用户和社会供电类用户。工业供电类用户从政治、经济、社会等方面产生的影响来看，不同于一般的电力用户，如工业企业、高危企业、住宅、办公、医疗、商业、财经、电信、广播、文艺、科教等用户，这些特征对重要电力用户的供用电系统提出了更高更特殊的要求。重要电力用户是指在国家或一个地区(城市)的社会、政治、经济生活中占有重要地位，对其中断供电将可能造成人身伤亡、较大环境污染、较大政治影响、较大经济损失、社会公共秩序严重的用电单位或对供电可靠性有特殊要求的用电场所。例如，依赖电力进行连续生产的工业类、高危类电力用户，大型钢铁、煤矿、通信、国家政府机关、交通运输、金融信息等重要行业领域及人员密集场所等。

参考图2，所述步骤S2具体为：

步骤S21:根据电力用户的性质,获取初选的重要电力用户集；

步骤S22:引入用户综合停电损失对电力用户的供电损失进行分析，进而判断该用户是否为重要电力用户，并构建重要电力用户集，具体为：

首先将用户按不同的标准进行分类，根据各类用户在峰荷条件下不同停电持续时间的停电损失，然后用每类用户在峰荷时不同停电持续时间的总损失除以总峰荷，得出峰荷时的平均用户停电损失模型f_a，其计算公式为：

其中，参数Q和T分别表示某用户停电损失的负荷以及停电时长，参数Q_z表示该地区内所有用户损失的总负荷；

然后，根据各类用户的用电量比例、负荷率和平均用户停电损失，获得综合用户停电损失函数f_CD：

其中，参数i表示用户类别，参数Q_L表示用户的负荷率，即用户的损失与用户负荷比例关系。

最后，通过可靠性评估得出各个负荷点的停电次数和停电时间，根据综合停电损失函数，得出所有负荷点的停电损失f_o，其计算公式为：

其中，参数n_m以及n_j分别表示负荷点的数量以及负荷点停电次数；参数t和Q则分别表示停电持续时间和该负荷点的评价负荷；

计算的停电损失值超过不同负荷类型的重要电力用户阈值时，则将该类用户定义为重要电力用户。

参考图3，在本实施例中，所述步骤S3具体为：

步骤S31:根据得到的重要电力用户信息以及该供电分区的基本电力网络，构造重要电力用户选择新增路径的接入线路和接入点的路径L_i集合；

步骤S32:针对重要电力用户增量路径集合计算其增量最短路径L_P以及增量权值ΔW；

所述计算重要电力用户P₁到所接入节点P₂的最短路径L_P，具体为：

先求解重要电力用户P₁与所接入节点P₂间直线距离L，若量节点间仅一条边或者二者之间组成的路段均为同一方向，则该边与该路段为两节点间最小距离，将经过的所有站点与距离记录；否则进行下一步；

然后从节点P₁出发，找到节点P₁与节点P₂间直线距离夹角最小的边，设A₁为此边端点，则有：

其中，和节点P₁相关联的节点共有D₁个；

从节点P₂出发，找到节点P₂与节点P₁间直线距离夹角最小的边，设B₁为此边端点，则有：

其中，和节点P₂相关联的节点共有D₂个；

起始点为P₁时选择点为A₁，那么前点为A₁；

重复以上操作直至获取起点是A₁同时从A₁至P₂距离最短的边夹角最小；此时获取的路径链为该网络中路径最短解集合，根据增量权值进行路径进一步选择与判断。

在增量最短路径法中，重要电力用户接入供电路径L_P的权值仅计算在原有网络基础上的增量，即对于供电路径L_P，各路径l有：

线路费用增量ΔW计算公式为：

ΔW_l＝ΔW_zl+ΔW_ol (6)

其中，参数ΔW_zl表示路径增加的年综合建设费用，该包括电缆通道建设费用增量和电缆材料投资费用增量，表达式为：

ΔW_zl＝α[(C’_Di-C_Di)+C_il]L_i (7)

其中，参数L_i为每段通道的长度，ω为等年值系数，C_Di接入节点的路径单位年建设费用；C’_Di是接入节点后路径的单位年建设费用C_il则是路径的单位长度造价；

路径l的年线损费用增量ΔW_ol的计算公式为：

ΔW_ol＝λΔP_lzθ_max (8)

式中，参数λ和θ分别表示综合电价以及年最大利用小时数；P_lz为路径l的有功功率。

步骤S33:循环计算，直到得到重要电力用户的最佳次干层联络方案。

在本实施例中，建立移动储能方案，根据重要电力用户的用电负荷情况建立有效的移动储能方案：储能系统的安装地点，在储能系统与上级电源的可靠性指标一致的情况下，储能系统安装位置与用户侧距离最优；离网模式下储能容量不小于重要客户用电负荷。考虑储能作为支撑离网运行工况下的用户负荷正常供电需求，该模式下储能功率应与离网运行工况下的用户负荷相匹配。在为重要电力用户配置移动储能方案时，需同步考虑投资成本等问题。储能电站成本费用包括电站投资和运行费用。其中，运行费包括固定运行费和可变运行费两部分，后者还包括充电费用等。

优选的，将所得到的次干层联络方案以及移动储能方案从经济性方面进行对比，选择较优的供电方案。满足让重要用户在现有接线故障情况下也能够维持正常用电需求，在标准化接线模式的基础上，通过次干层联络和移动储能构建重要用户供电生命线，使分散在不同供电单元的重要用户通过生命线串联，以较小的网络建设代价实现高供电可靠性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (4)

1.一种基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1:获取电力用户信息及网架基本信息；

步骤S2:构建重要电力用户评价指标，并根据得到的电力用户信息，获取重要电力用户集；

步骤S3:根据得到的重要电力用户集和网架基本信息，构建基于次干层联络的电力供电方案；

步骤S4:根据重要电力用户的用电负荷情况建立移动储能方案；

步骤S5:将基于次干层联络的电力供电方案与移动储能方案进行对比，获取较优的供电方案，并基于较优的供电方案构建电力生命线；

所述步骤S3具体为：

步骤S31:根据得到的重要电力用户信息以及供电分区的基本电力网络，构造重要电力用户选择新增路径的接入线路和接入点的路径L_i集合；

步骤S32:针对重要电力用户增量路径集合计算其增量最短路径L_P以及增量权值ΔW；

步骤S33:循环计算，直到得到重要电力用户的最佳次干层联络方案；

所述计算重要电力用户P₁到所接入节点P₂的最短路径L_P，具体为：

先求解重要电力用户P₁与所接入节点P₂间直线距离L，若两节点间仅一条边或者二者之间组成的路段均为同一方向，则该边或该路段为两节点间最小距离，将经过的所有站点与距离记录；否则进行下一步；

然后从节点P₁出发，找到节点P₁与节点P₂间直线距离夹角最小的边，设A₁为此边端点，则有：

其中，和节点P₁相关联的节点共有D₁个；

从节点P₂出发，找到节点P₂与节点P₁间直线距离夹角最小的边，设B₁为此边端点，则有：

其中，和节点P₂相关联的节点共有D₂个；

起始点为P₁时选择点为A₁，那么前点为A₁；

重复以上操作直至获取起点是A₁同时从A₁至P₂距离最短的边夹角最小；此时获取的路径链为该网络中路径最短解集合，根据增量权值进行路径进一步选择与判断；

所述计算增量权值ΔW，具体为：重要电力用户接入供电路径L_P的权值仅计算在原有网络基础上的增量，即对于供电路径L_P，各路径l有：

线路费用增量ΔW计算公式为：

ΔW_l＝ΔW_zl+ΔW_ol (6)

其中，参数ΔW_zl表示路径增加的年综合建设费用，其包括电缆通道建设费用增量和电缆材料投资费用增量，表达式为：

ΔW_zl＝α[(C’_Di-C_Di)+C_il]L_i (7)

其中，参数L_i为每段通道的长度，α为等年值系数，C_Di接入节点的路径单位年建设费用；C’_Di是接入节点后路径的单位年建设费用；C_il则是路径的单位长度造价；

路径l的年线损费用增量ΔW_ol的计算公式为：

ΔW_ol＝λΔP_lzθ_max (8)

式中，参数λ和θ_max分别表示综合电价以及年最大利用小时数；P_lz为路径l的有功功率；

所述移动储能方案具体为：在储能系统与上级电源的可靠性指标一致的情况下，储能系统安装位置与用户侧距离最优；离网模式下储能容量不小于重要客户用电负荷。

2.根据权利要求1所述的基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法，其特征在于，所述电力用户信息及网架基本信息包括用户性质、负荷信息、电力供电网络结构信息。

3.根据权利要求1所述的基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

步骤S21:根据电力用户的性质，获取初选的重要电力用户集；

步骤S22:引入用户综合停电损失对电力用户的供电损失进行分析，进而判断该用户是否为重要电力用户，并构建重要电力用户集。

4.根据权利要求3所述的基于次干层联络和移动储能的电力供电生命线构建方法，其特征在于，所述步骤S22具体为：

首先将用户按不同的标准进行分类，根据各类用户在峰荷条件下不同停电持续时间的停电损失，然后用每类用户在峰荷时不同停电持续时间的总损失除以总负荷，得出峰荷时的平均用户停电损失模型f_a，其计算公式为：

其中，参数Q和T分别表示某用户停电损失的负荷以及停电时长，参数Q_z表示该地区内所有用户损失的总负荷；

然后，根据各类用户的用电量比例、负荷率和平均用户停电损失，获得综合用户停电损失函数f_CD：

其中，参数i表示用户类别，Q_Li表示用户的负荷率，即用户的损失与用户负荷比例关系；

最后，通过可靠性评估得出各个负荷点的停电次数和停电时间，根据综合停电损失函数，得出所有负荷点的停电损失f_o，其计算公式为：

其中，参数n_m以及n_j，m分别表示负荷点的数量以及负荷点停电次数；参数t_j,m和Q_ma则分别表示停电持续时间和该负荷点的评价负荷；

计算的停电损失值超过不同负荷类型的重要电力用户阈值时，则将该类用户定义为重要电力用户。

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