技术领域
本发明涉及分布式电源发电领域，更具体地，涉及一种两阶段配电网分布式电源消纳能力评估方法及装置。
背景技术
近年来，以光伏为代表的分布式电源接入配电网容量飞速发展。近年来，以分布式光伏为代表的分布式电源呈现出“点多面广、局部高密度并网”的高速发展态势，电网调度运行面临着大规模、高比例分布式电源并网带来的巨大挑战。在东部大省，分布式电源接入装机容量甚至超过了集中式光伏装机容量。分布式光伏接入简单，接入电压等级低，调度往往无法获取其出力信息，在此情景下开展区域电网分布式电源接纳能力评估研究具有重要的意义。配电网消纳分布式电源能力受分布式电源类型、接入位置、负荷类型、负荷大小等因素影响，且与上一级电网消纳能力息息相关。
10千伏并网分布式光伏主要通过无线采集终端将信息上传至调度系统，上传信息仅包括发电量、电流、电压等，但目前数据质量难以支撑调度机构开展精细化管理。380V/220V低压接入的非调度管辖分布式电源规模庞大，且数量持续快速增长，对配电变压器运行状态影响不容忽视，但其并网情况和运行信息难以及时有效掌握，不仅加大负荷预测和方式安排难度，而且调度机构不掌握的潜在电源点将越来越多，危险系数增加，对电网运行和检修安排产生较大影响，不利于电网安全稳定运行。
目前已经在配电网消纳分布式电源能力领域开展了相关研究工作。但现有技术多从局地性、区域配电网结构着手，分析了配电网分布式电源消纳能力对电能质量、电压波动等的影响。实际上，分布式电源发展具有政策推动性，表现在省域范围内分布式电源出现阶段性大发展，为此需要先分析区域内分布式电网消纳整体情况，然后才能分析局域内分布式电源消纳能力。
发明内容
本发明针对上述趋势采用升尺度视角提出了一种基于两阶段方法的区域内配电网分布式电源消纳能力的评估方法。
具体地，本发明提出一种两阶段配电网分布式电源消纳能力评估方法，从区域和局域两个层次提出表示配电网分布式电源消纳能力的指标体系及评估方法，所述方法包括：
第一阶段，从区域电网角度分析分布式电源整体消纳能力，
第二阶段，从局域电网角度分析分布式电源局部消纳能力。
进一步地，所述第一阶段具体步骤如下：
S1：输入待分析区域电网的总体电源配置、负荷曲线、联络线曲线、分布式电源配置和当地风、光资源情况；
S2：建立所述区域电网模型，建立区域电网电源运行约束、潮流平衡约束、机组安全组合约束；
S3：抽样得到分布式电源出力和集中式新能源出力，依据负荷曲线预测负荷大小，按照机组组合确定电源出力；
S4：根据区域电网整体平衡能力和负荷情况，计算区域内分布式电源消纳空间及相关指标参数；
S5：按照每个局域电网内负荷情况，以负荷电量为权重分配各个局域电网内分布式电源各个时刻的消纳能力。
所述第二阶段具体步骤如下：
S6：以第一阶段分配的分布式电源各个时刻的消纳能力为约束，综合考虑局域电网内分布式电源消纳情况，计算局域内分布式电源消纳能力；
S7：叠加各个局域电网内分布式电源消纳能力，得到区域电网分布式电源消纳能力。
进一步地，所述步骤S2中区域电网模型包括区域电网基本结构、与其他电网联络线情况、是否存在断面情况。
进一步地，所述电源运行约束是指供暖季、非供暖季调节能力；所述潮流平衡约束是指发电负荷与用电负荷保持实时平衡；所述机组安全组合约束是指开机满足电网安全运行要求。
进一步地，所述消纳空间指机组组合最大、最小出力与负荷的差，所述指标参数包括分布式电源的积分电量和实时功率。
进一步地，所述步骤S6包括：以电压调整能力、网损约束为依据，计算各个时刻分布式电源消纳能力，叠加上一阶段由区域电网建模得到的分布式电源消纳能力，进而得到局域电网内分布式电源消纳能力。
本发明还提出一种配电网分布式电源消纳能力评估装置，包括：
输入模块，输入待分析区域电网的总体电源配置、负荷曲线、联络线曲线、分布式电源配置和当地风、光资源情况；
分区模块，依据电压等级、负荷情况及变压器分布，对区域电网进行分片，得到各个局域电网内基本电网结构、负荷情况及分布式电源情况；
模型建立模块，建立所述区域电网模型，建立区域电网电源运行约束、潮流平衡约束、机组安全组合约束；
出力确定模块：抽样得到分布式电源出力，依据负荷曲线预测负荷大小，按照机组组合确定电源出力；
消纳空间计算模块：计算区域内分布式电源消纳空间及相关指标参数；
区域电网指标计算模块：按照每个局域电网内负荷情况，以负荷电量为权重分配各个局域电网内分布式电源各个时刻的消纳能力；
局域电网指标计算模块：以第一阶段分配的分布式电源各个时刻的消纳能力为约束，综合考虑局域电网内分布式电源消纳情况，计算局域内分布式电源消纳能力；
输出模块：叠加各个局域电网内分布式电源消纳能力，得到区域电网分布式电源消纳能力。
进一步地，所述区域电网模型包括区域电网基本结构、与其他电网联络线情况、是否存在断面情况。
进一步地，所述电源运行约束是指供暖季、非供暖季调节能力；所述潮流平衡约束是指发电负荷与用电负荷保持实时平衡；所述机组安全组合约束是指开机满足电网安全运行要求。
进一步地，所述消纳空间指机组组合最大、最小出力与负荷的差，所述指标参数包括分布式电源的积分电量和实时功率。
进一步地，局域电网指标计算模块以电压调整能力、网损约束为依据，计算各个时刻分布式电源消纳能力，叠加上一阶段由区域电网建模得到的分布式电源消纳能力，进而得到局域电网内分布式电源消纳能力。
与现有技术相比，本专利提出的一种两阶段区域分布式电源消纳能力评估方法和装置，提出的的区域—局域两阶段配电网消纳分布式电源能力评估方法通过时序模拟解决了分布式电源波动性、间歇性描述问题，通过区域-局域两阶段评估很好的衔接了大电网消纳能力和配电网消纳能力，解决了传统分布式电源消纳评估仅限于在配电网层面，无法考虑大电网消纳能力的问题。
附图说明
图1是本发明的分布式电源消纳能力评估方法流程图。
图2是本发明的分布式电源消纳能力评估装置示意图。
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的附图，对本发明实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出的区域—局域两阶段配电网消纳分布式电源能力评估方法通过时序模拟解决了分布式电源波动性、间歇性描述问题，通过区域-局域两阶段评估很好的衔接了大电网消纳能力和配电网消纳能力。
配电网分布式电源消纳影响因素不仅限于局地，也受全网影响。局域影响因素主要包括变压器、线路容量约束，电压波动约束，若反送容量过大，也需要考虑电能从低压到高压的线损变化情况约束。区域影响因素主要为负荷水平、火电等其他电源装机水平等因素。
为此，本发明提出了一种配电网分布式电源消纳能力评估方法。
局域分布式电源消纳影响因素主要有变压器、线路容量约束，电压波动约束和反送造成的线损变化约束等。其中，变压器、线路容量约束可通过查阅变压器、线路参数手册通过热稳定极限测算、容量计算等方法计算得出。电压波动约束和线损变化约束受负荷波动、线路类型等因素影响。线路有功损耗△W及电压波动△U
式中：ΔW为网损；ΔW
区域分布式电源消纳能力影响因素主要为负荷水平、火电等其他电源装机水平等因素。随着分布式电源装机增长，负荷曲线在中午时段发生显著变化。
为描述区域分布式电源消纳能力，本发明建立了基于时序模型的区域分布式电源消纳能力评估方法，如图1所示。
本发明所述的方法包括如下步骤：
第一阶段，从区域角度分析分布式电源整体消纳能力，具体步骤如下：
S1：输入待分析区域电网的总体电源配置、负荷曲线、联络线曲线、分布式电源配置和当地风、光资源情况；
相关参数包括：
电网内火电机组装机，台数，供暖季、非供暖季调节能力等数据。
抽蓄台数、容量、功率因数；电网结构数据、是否存在断面数据。
分布式电源装机及当地光资源情况数据。
S2：建立所述区域电网模型，建立区域电网电源运行约束、潮流平衡约束、机组安全组合约束；
区域模型包括区域电网基本结构、与其他电网联络线情况、是否存在断面情况。
电源运行约束是指供暖季、非供暖季调节能力；
潮流平衡约束：发电负荷与用电负荷保持实时平衡；
机组安全组合约束：开机满足电网安全运行要求。
S3：抽样得到分布式电源出力和集中式新能源出力，依据负荷曲线预测负荷大小，按照机组组合确定电源出力；
具体包括：通过光资源情况，建立光资源模型(等效利用小时数及波动性模型)，通过抽样得到光资源情况(采用随机数模拟光资源波动情况)，进而得到分布式电源出力。
S4：根据区域电网整体平衡能力和负荷情况，计算区域内分布式电源消纳空间及相关指标参数；
机组组合最大、最小出力与负荷的差即为消纳空间。
积分电量、实时功率为相关指标。
S5：按照每个局域电网内负荷情况，以负荷电量为权重分配各个局域电网内分布式电源各个时刻的消纳能力；
第二阶段，从局域电网角度分析分布式电源局部消纳能力，具体步骤如下：
S6：以第一阶段分配的分布式电源各个时刻的消纳能力为约束，综合考虑局域电网内分布式电源消纳情况，计算局域内分布式电源消纳能力；
S7：叠加各个局域电网内分布式电源消纳能力，得到区域电网分布式电源消纳能力。
本发明还提出一种配电网分布式电源消纳能力评估装置，如图2所示，包括：
输入模块，输入待分析区域电网的总体电源配置、负荷曲线、联络线曲线、分布式电源配置和当地风、光资源情况；
分区模块，依据电压等级、负荷情况及变压器分布，对区域电网进行分片，得到各个局域电网内基本电网结构、负荷情况及分布式电源情况；
模型建立模块，建立所述区域电网模型，建立区域电网电源运行约束、潮流平衡约束、机组安全组合约束；
出力确定模块：抽样得到分布式电源出力，依据负荷曲线预测负荷大小，按照机组组合确定电源出力；
消纳空间计算模块：计算区域内分布式电源消纳空间及相关指标参数；
区域电网指标计算模块：按照每个局域电网内负荷情况，以负荷电量为权重分配各个局域电网内分布式电源各个时刻的消纳能力；
局域电网指标计算模块：以第一阶段分配的分布式电源各个时刻的消纳能力为约束，综合考虑局域电网内分布式电源消纳情况，计算局域内分布式电源消纳能力；
输出模块：叠加各个局域电网内分布式电源消纳能力，得到区域电网分布式电源消纳能力。
为评估本文提出的两阶段算法在评估配电网分布式电源消纳能力的有效性，采用如下实施例评估配电网分布式电源消纳能力。配网所在区域电网内电源配置如表1所示。该算例中，负荷电量130亿kWh，联络线送入电量40亿kWh。
表1区域电网电源配置
配网所在局域电网分布式电源情况如表2所示。
表2局域电网分布式电源配置
表3给出了区域配电网不同装机条件下分布式电源消纳指标。由表3可见，在临界范围内分布式电源装机对消纳影响显著。
表3区域电网分布式电源消纳指标
表4给出了局域配电网分布式电源消纳指标体系。由表4可见，在馈线较长、反送容量较大等场景下，相关指标显著变化。
表4局域电网分布式电源消纳指标％
分布式电源规模化接入改变了传统配电网潮流特性，对配电网电压质量、网损等产生了一定的影响。受负荷大小、设备容量等因素约束，配电网分布式电源消纳能力有限。
本发明分析了分布式电源不同接入容量对配电网影响，从区域和局域两个层次提出了刻画配电网消纳分布式电源能力的指标体系，提出了分布式电源接入配电网容量的评估方法，并通过相应的实施例验证了本文提出的方法有效性和评估指标体系的有效性。
申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
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