CN114362246A - 一种电网可接入分布式光伏容量测算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电网可接入分布式光伏容量测算方法。包括：明确待评估区域电网范围并测算分电压等级设备等效负载率最小值。从高到低电压等级次序，依次测算220千伏主变低压侧10千伏母线、110‑千伏主变、35千伏主变、10千伏线路、低压台区的分布式光伏最大可接入容量；区域电网可接入容量在分电压等级电网设备测算结果基础上，取各个电压层级设备均满足的原则取最小值作为区域电网可接入容量。本发明提出的一种电网可接入分布式光伏容量的测算方法是开展区域配电网规划及分布式电源接入的基础，引导光伏有序发展。

Description

一种电网可接入分布式光伏容量测算方法
技术领域
本发明属于电网安全稳定运行领域，特别涉及一种电网可接入分布式光伏容量测算方法。
背景技术
在“整县光伏”政策推动下，分布式光伏规模化开发和接入配电网的背景下，将极大改变传统配电网的特征，配电网由“无源网”转变为“有源网”，配电网潮流从“单向”转变为“双向”，对配电网规划、调度运行带来影响，严重威胁配电网安全稳定运行。为保障分布式光伏与负荷和电网的协调发展，必须基于配电网稳定运行边界和实际运行状态，量化地区变电站主变、线路、配变台区可接入容量和评估地区配电网分布式光伏承载能力，定期对外发布配电网分布式光伏可接入容量，将有效指导分布式光伏健康、有序接入电网，促进源荷协同发展。
主变、馈线、配变可接入容量是指在满足供电设备和线路不过载、系统各项性能参数不超标的条件下，配电网接纳分布式光伏的最大容量。现有的对于电网分布式光伏可接入容量测算、电网承载能力评估缺乏较为详细、易操作、可执行的计算方法，配网规划人员对于可接入容量的计算往往从经验出发，缺乏较为完整、详细的一套关于电网可接入容量计算流程方法。在整县光伏开发下，在全网范围内广泛开展配电网接纳分布式光伏容量以及承载力测算迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电网可接入分布式光伏容量测算方法，其可以指导电网企业测算分电压等级、分地区配电网可接入分布式光伏容量以及评估配电网分布式光伏承载能力，为解决整县光伏开发模式下的全国范围内开展配电网分布式光伏可接入容量测算提供一种易操作、可执行的测算方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种电网可接入分布式光伏容量测算方法，包括如下步骤：
步骤S1、明确待评估区域电网范围并画出网络拓扑图；
步骤S2、收集待评估设备数据，测算分电压等级设备等效负载率最小值；收集110千伏及以下设备基础信息数据、历史负荷数据、电源出力情况，
步骤S3、测算分电压等级电网设备分布式光伏最大可接入容量；按照从高到低电压等级的次序，依次测算待评估区域内220千伏主变、110千伏主变、35千伏主变、10千伏线路、低压台区的分布式光伏最大可接入容量；
步骤S4、测算待评估区域电网分布式光伏最大可接入容量；根据分电压等级电网设备测算结果，取三个层级设备均满足的原则取最小值作为计算结果。
在本发明一实施例中，步骤S2中，测算分电压等级设备等效负载率最小值方法如下：
S1.1、等效负载率计算应按照夏季、冬季分别计算，取两者最小值；
S1.2、等效负载率最小值计算时刻选取分布式光伏最大出力时刻进行计算，取正午12点时刻，用电负荷取对应时刻评估周期内最小值；
S1.3、对于设备所供电负荷有明显周期性特性的，应分别计算工作日与休息日等效负载率，选两者最小值；
S1.4、对于已投运3年以上、负荷发展较为稳定的设备，可通过调度或用采系统查询典型负荷曲线直接得到等效负载率最小值；
S1.5、对于待投运或新投运设备，可按照下式测算等效负载率最小值ηmin：
Figure BDA0003468579390000021
其中，PLmin为主/配变、线路在对应时刻评估周期内的用电负荷最小值；Se为主/配变、线路的额定容量；PDS、PSS为主/配变、线路已接入的分布式光伏、包含储能设施的其他电源的装机容量；PSS、PSY为主/配变、线路已完成审定的在建或拟建的分布式光伏、包含储能设施的其他电源的装机容量；e1为分布式光伏出力系数，取值参照表1；e2为包含储能设施的其他电源出力系数，取值需结合电源在当地的历史运行情况确定。
表1分布式光伏出力系数取值推荐表
Figure BDA0003468579390000022
在本发明一实施例中，步骤S3中，按照从高到低电压等级的次序，依次测算待评估区域内220千伏主变、110千伏主变、35千伏主变、10千伏线路、低压台区的分布式光伏最大可接入容量Pms的计算方法如下：
S2.1、220千伏主变10千伏母线可接入容量
Figure BDA0003468579390000023
按式(1)计算：
Figure BDA0003468579390000024
其中，
Figure BDA0003468579390000031
分别为第i条220千伏主变低压侧10千伏母线可接入容量、等效最小负荷值，其中等效最小负荷值为实际用电负荷扣减已接入分布式电源及其他电源出力；
Figure BDA0003468579390000032
为考虑到联络线路“N-1”情况下，转带第j条联络线路的部分分布式光伏容量，当且仅当故障线路等效负载率最小值小于0时，
Figure BDA0003468579390000033
有数值，且为负值；n为与第i条待评估220千伏主变低压侧10千伏母线相联络的其他线路总条数；
Figure BDA0003468579390000034
分别为与第i条待评估220千伏主变低压侧10千伏母线相联络的第j条线路的额定容量、等效负载率最小值；
S2.2、110/35千伏主变可接入容量
Figure BDA0003468579390000035
按式(2)计算：
Figure BDA0003468579390000036
式中：
Figure BDA0003468579390000037
为第i台110/35千伏主变可接入容量；
Figure BDA0003468579390000038
分别为对应第i台待评估的110/35千伏主变的额定容量、等效负载率最小值，
Figure BDA0003468579390000039
为考虑到联络主变“N-1”情况下，转带第j台联络主变的部分容量，当且仅当与其相连的其他主变等效负载率最小值小于0时，
Figure BDA00034685793900000310
有数值，且为负值；n为与待评估110/35千伏主变相联络的其他主变总台数；
Figure BDA00034685793900000311
分别为与第i台待评估110/35千伏主变相联络的第j台110/35千伏主变的额定容量、等效负载率最小值；
S2.3、10千伏线路可接入容量
Figure BDA00034685793900000312
按式(3)计算：首先ki初始值默认为1；全部计算完同一台110/35千伏主变馈出10千伏线路的可接入容量后，判断所有已计算的线路可接入容量之和是否小于主变可接入容量，若不满足则需要调整ki值，使之满足要求；
Figure BDA0003468579390000041
式中：
Figure BDA0003468579390000042
为对应同一台110/35千伏主变馈出的第i条待评估的10千伏线路的可接入容量；
Figure BDA0003468579390000043
分别为对应同一台110/35千伏主变馈出的第i条待计算的10千伏线路的额定容量、等效负载率最小值；kr为设备运行裕度系数，一般按设备不重载取0.8，若有其他条件受限时可根据实际情况取值；
Figure BDA0003468579390000044
为考虑到联络线路“N-1”情况下，转带第j条相联络线路的部分分布式光伏容量，当且仅当与其相连的其他线路等效负载率最小值小于0时，
Figure BDA0003468579390000045
有数值，且为负值；n为与待评估10千伏线路相联络的10千伏线路总条数；
Figure BDA0003468579390000046
分别为与第i条待评估10千伏线路相联络的第j条10千伏线路的额定容量、等效负载率最小值；
m为同一台110/35千伏主变馈出的10千伏线路总条数；
Figure BDA0003468579390000047
为有m条10千伏馈线对应的110/35千伏主变可接入容量；ki为调整系数，使
Figure BDA0003468579390000048
成立，若ki≠1，按
Figure BDA0003468579390000049
取值；
S2.4、配电变压器可接入容量
Figure BDA00034685793900000410
根据式(4)计算，
Figure BDA00034685793900000411
式中：
Figure BDA00034685793900000412
为第i台配电变压器的可接入容量；
Figure BDA00034685793900000413
分别为第i台待计算配电变压器的额定容量、等效负载率最小值；kr为设备运行裕度系数，一般按设备不重载取0.8，若有其他条件受限时可根据实际情况取值；
m为同一条10千伏馈线下挂的配电变压器总条数；
Figure BDA0003468579390000051
为有m台配电变压器对应的10千伏馈线可接入容量；ki为调整系数，使
Figure BDA0003468579390000052
成立，若ki≠1，按
Figure BDA0003468579390000053
取值。
在本发明一实施例中，步骤S4中，测算待评估区域电网分布式光伏最大可接入容量的计算方法如下：
逐变、逐线、逐台区计算区域电网内设备的可新增分布式光伏接入容量，取“110-35千伏主变/220千伏主变10千伏母线、10千伏线路、配电变压器”三个层级均满足的原则取最小值作为计算结果；区域电网可新增接入容量Am计算如下式(5)所示：
Figure BDA0003468579390000054
式中：
Figure BDA0003468579390000055
为区域内所有220千伏主变10千伏母线可接入容量之和；
Figure BDA0003468579390000056
为区域内所有110-35千伏主变的可接入容量之和；
Figure BDA0003468579390000057
为区域内所有10千伏线路的可接入容量之和；
Figure BDA0003468579390000058
为区域内所有配电变压器的可接入容量之和。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明方法可以指导电网企业测算分电压等级、分地区配电网可接入分布式光伏容量以及评估配电网分布式光伏承载能力，为解决整县光伏开发模式下的全国范围内开展配电网分布式光伏可接入容量测算提供一种易操作、可执行的测算方法。
附图说明
图1为本发明区域电网可新增分布式光伏接入容量测算方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明一种电网可接入分布式光伏容量测算方法，包括如下步骤：
步骤S1、明确待评估区域电网范围并画出网络拓扑图；
步骤S2、收集待评估设备数据，测算分电压等级设备等效负载率最小值；收集110千伏及以下设备基础信息数据、历史负荷数据、电源出力情况，
步骤S3、测算分电压等级电网设备分布式光伏最大可接入容量；按照从高到低电压等级的次序，依次测算待评估区域内220千伏主变、110千伏主变、35千伏主变、10千伏线路、低压台区的分布式光伏最大可接入容量；
步骤S4、测算待评估区域电网分布式光伏最大可接入容量；根据分电压等级电网设备测算结果，取三个层级设备均满足的原则取最小值作为计算结果。
以下为本发明具体实施实例。
如图1所示，本实施例公开了一种电网可接入分布式光伏容量的测算方法，包括以下步骤：
(1)明确待评估区域电网范围并画出网络拓扑图。
(2)收集待评估设备数据。收集110千伏及以下设备基础信息数据、历史负荷数据、电源出力情况。主要包括以下：
1)设备基础信息：包括电压等级、110/35千伏变电站主变台数、主变容量、变电站相关其他变电站、线路长期运行载流量、线路相关联的上级主变信息、配变台区额定容量、配变台区相关联上级线路信息等。
2)运行数据：包括待评估区域内逐层级设备的历史负荷特性、逐层级设备接入的电源出力特性、评估周期内已完成接入审定的分布式光伏、其他电源(含储能)的装机容量。
3)网络拓扑信息：待评估区域的一次网架接线图，包括110/35千伏变电站联络方式、10千伏线路接线方式等。
(3)测算分电压等级设备等效负载率最小值。根据负荷水平、光伏出力情况，测算220千伏主变低压侧母线、110-35千伏主变、10千伏线路、10千伏台区的等效负载率最小值ηmin；
(4)测算分电压等级电网设备分布式光伏最大可接入容量。按照从高到低电压等级的次序，依次测算区域内220千伏主变、110千伏主变、35千伏主变、10千伏线路、低压台区的分布式光伏最大可接入容量。
(5)测算区域电网分布式光伏最大可接入容量。根据分电压等级电网设备测算结果，取三个层级设备均满足的原则取最小值作为计算结果。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电网可接入分布式光伏容量测算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、明确待评估区域电网范围并画出网络拓扑图；
步骤S2、收集待评估设备数据，测算分电压等级设备等效负载率最小值；收集110千伏及以下设备基础信息数据、历史负荷数据、电源出力情况，
步骤S3、测算分电压等级电网设备分布式光伏最大可接入容量；按照从高到低电压等级的次序，依次测算待评估区域内220千伏主变、110千伏主变、35千伏主变、10千伏线路、低压台区的分布式光伏最大可接入容量；
步骤S4、测算待评估区域电网分布式光伏最大可接入容量；根据分电压等级电网设备测算结果，取三个层级设备均满足的原则取最小值作为计算结果。
2.根据权利要求1所述的一种电网可接入分布式光伏容量测算方法，其特征在于，步骤S2中，测算分电压等级设备等效负载率最小值方法如下：
S1.1、等效负载率计算应按照夏季、冬季分别计算，取两者最小值；
S1.2、等效负载率最小值计算时刻选取分布式光伏最大出力时刻进行计算，取正午12点时刻，用电负荷取对应时刻评估周期内最小值；
S1.3、对于设备所供电负荷有明显周期性特性的，应分别计算工作日与休息日等效负载率，选两者最小值；
S1.4、对于已投运3年以上、负荷发展较为稳定的设备，可通过调度或用采系统查询典型负荷曲线直接得到等效负载率最小值；
S1.5、对于待投运或新投运设备，可按照下式测算等效负载率最小值ηmin：
Figure FDA0003468579380000011
其中，PLmin为主/配变、线路在对应时刻评估周期内的用电负荷最小值；Se为主/配变、线路的额定容量；PDS、PSS为主/配变、线路已接入的分布式光伏、包含储能设施的其他电源的装机容量；PSS、PSY为主/配变、线路已完成审定的在建或拟建的分布式光伏、包含储能设施的其他电源的装机容量；e1为分布式光伏出力系数；e2为包含储能设施的其他电源出力系数，取值需结合电源在当地的历史运行情况确定。
3.根据权利要求1所述的一种电网可接入分布式光伏容量测算方法，其特征在于，步骤S3中，按照从高到低电压等级的次序，依次测算待评估区域内220千伏主变、110千伏主变、35千伏主变、10千伏线路、低压台区的分布式光伏最大可接入容量Pms的计算方法如下：
S2.1、220千伏主变10千伏母线可接入容量
Figure FDA0003468579380000012
按式(1)计算：
Figure FDA0003468579380000021
其中，
Figure FDA0003468579380000022
分别为第i条220千伏主变低压侧10千伏母线可接入容量、等效最小负荷值，其中等效最小负荷值为实际用电负荷扣减已接入分布式电源及其他电源出力；
Figure FDA0003468579380000023
为考虑到联络线路“N-1”情况下，转带第j条联络线路的部分分布式光伏容量，当且仅当故障线路等效负载率最小值小于0时，
Figure FDA0003468579380000024
有数值，且为负值；n为与第i条待评估220千伏主变低压侧10千伏母线相联络的其他线路总条数；
Figure FDA0003468579380000025
分别为与第i条待评估220千伏主变低压侧10千伏母线相联络的第j条线路的额定容量、等效负载率最小值；
S2.2、110/35千伏主变可接入容量
Figure FDA0003468579380000026
按式(2)计算：
Figure FDA0003468579380000027
式中：
Figure FDA0003468579380000028
为第i台110/35千伏主变可接入容量；
Figure FDA0003468579380000029
分别为对应第i台待评估的110/35千伏主变的额定容量、等效负载率最小值，
Figure FDA00034685793800000210
为考虑到联络主变“N-1”情况下，转带第j台联络主变的部分容量，当且仅当与其相连的其他主变等效负载率最小值小于0时，
Figure FDA00034685793800000211
有数值，且为负值；n为与待评估110/35千伏主变相联络的其他主变总台数；
Figure FDA00034685793800000212
分别为与第i台待评估110/35千伏主变相联络的第j台110/35千伏主变的额定容量、等效负载率最小值；
S2.3、10千伏线路可接入容量
Figure FDA00034685793800000213
按式(3)计算：首先ki初始值默认为1；全部计算完同一台110/35千伏主变馈出10千伏线路的可接入容量后，判断所有已计算的线路可接入容量之和是否小于主变可接入容量，若不满足则需要调整ki值，使之满足要求；
Figure FDA0003468579380000031
式中：
Figure FDA0003468579380000032
为对应同一台110/35千伏主变馈出的第i条待评估的10千伏线路的可接入容量；
Figure FDA0003468579380000033
分别为对应同一台110/35千伏主变馈出的第i条待计算的10千伏线路的额定容量、等效负载率最小值；kr为设备运行裕度系数，一般按设备不重载取0.8，若有其他条件受限时可根据实际情况取值；
Figure FDA0003468579380000034
为考虑到联络线路“N-1”情况下，转带第j条相联络线路的部分分布式光伏容量，当且仅当与其相连的其他线路等效负载率最小值小于0时，
Figure FDA0003468579380000035
有数值，且为负值；n为与待评估10千伏线路相联络的10千伏线路总条数；
Figure FDA0003468579380000036
分别为与第i条待评估10千伏线路相联络的第j条10千伏线路的额定容量、等效负载率最小值；
m为同一台110/35千伏主变馈出的10千伏线路总条数；
Figure FDA0003468579380000037
为有m条10千伏馈线对应的110/35千伏主变可接入容量；ki为调整系数，使
Figure FDA0003468579380000038
成立，若ki≠1，按
Figure FDA0003468579380000039
取值；
S2.4、配电变压器可接入容量
Figure FDA00034685793800000310
根据式(4)计算，
Figure FDA00034685793800000311
式中：
Figure FDA00034685793800000312
为第i台配电变压器的可接入容量；
Figure FDA00034685793800000313
分别为第i台待计算配电变压器的额定容量、等效负载率最小值；kr为设备运行裕度系数，一般按设备不重载取0.8，若有其他条件受限时可根据实际情况取值；
m为同一条10千伏馈线下挂的配电变压器总条数；
Figure FDA0003468579380000041
为有m台配电变压器对应的10千伏馈线可接入容量；ki为调整系数，使
Figure FDA0003468579380000042
成立，若ki≠1，按
Figure FDA0003468579380000043
取值。
4.根据权利要求1所述的一种电网可接入分布式光伏容量测算方法，其特征在于，步骤S4中，测算待评估区域电网分布式光伏最大可接入容量的计算方法如下：
逐变、逐线、逐台区计算区域电网内设备的可新增分布式光伏接入容量，取“110-35千伏主变/220千伏主变10千伏母线、10千伏线路、配电变压器”三个层级均满足的原则取最小值作为计算结果；区域电网可新增接入容量Am计算如下式(5)所示：
Figure FDA0003468579380000044
式中：
Figure FDA0003468579380000045
为区域内所有220千伏主变10千伏母线可接入容量之和；
Figure FDA0003468579380000046
为区域内所有110-35千伏主变的可接入容量之和；
Figure FDA0003468579380000047
为区域内所有10千伏线路的可接入容量之和；
Figure FDA0003468579380000048
为区域内所有配电变压器的可接入容量之和。
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