分层分区的配电网光伏接入现状及承载能力评估方法

摘要

本发明涉及分层分区的配电网光伏接入现状及承载能力评估方法，包括如下步骤：对配电网按照供电区域所属层级进行划分，划分为供电台区、馈线供电区以及变电站供电区；分别获取供电区的区域光伏容量渗透率、区域光伏能量渗透率、区域光伏电量上传率、区域光伏电量就地消纳率、供电区域弃光率指标，根据上述指标对供电区进行多维度光伏发电现状评估；在获取供电区的光伏发电现状后，获取供电区的光伏消纳能力指标和光伏接纳能力指标，根据指标对供电区进行光伏承载潜力进行评估；根据供电区的光伏发电现状及光伏承载潜力，实现对供电区的光伏接入规划设计；本发明可以更好地获得配电网真实光伏消纳水平，进而指导我国配电网分布式光伏及储能的建设。

说明书

技术领域

本发明属于配电网评估技术领域，尤其涉及分层分区的配电网光伏接入现状及承载能力评估方法。

背景技术

我国长期高比例化石能源的消耗，给未来我国能源供应带来极大的安全隐患，分布式光伏是指在用户所在场地或附近建设运行，所发电量在配电网系统内消纳的光伏发电形式。它具有就近发电、就近并网、就近转换、就近使用的原则，既充分利用了闲置屋顶资源，提高了可再生的太阳能资源利用率，又避免了传统的高电压长距离传输模式下高损耗的缺点。

光伏承载力是指在电网持续不过载和短路电流、电压偏差、谐波不超标条件下，配电网能够消纳或接纳光伏的最大容量，它包含消纳能力和接纳能力两重含义。分布式光伏通常位于配电网末端，接入电压等级较低，可观可测性差，对于电网调度部门来说，其无序接入往往会超过配网的光伏承载力，而导致安全风险。因此，为了保障分布式光伏与负荷和电网的协调发展,必须对配电网各供电区域的光伏承载力进行计算，实现光伏接入现状评估以及未来可接入的光伏容量裕度测算,进而为光伏和配电网的规划、建设提供指导。

发明内容

本发明的目的是提出一种分层分区的配电网光伏现状评价及承载能力评估方法，以解决传统上对配电网光伏承载力的测算粗糙，准确性和实用性差的问题，可指导配电网规划和运行人员对辖区分布式光伏的科学规划和建设工作。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

分层分区的配电网光伏接入现状及承载能力评估方法，包括如下步骤：

对配电网按照供电区域所属层级进行划分，划分为供电台区、馈线供电区以及变电站供电区；

分别获取所述供电区的区域光伏容量渗透率、区域光伏能量渗透率、区域光伏电量上传率、区域光伏电量就地消纳率、供电区域弃光率指标，根据上述指标对所述供电区进行多维度光伏接入发电现状评估；

在获取所述供电区的光伏接入发电现状后，获取所述供电区的光伏消纳能力指标和光伏接纳能力指标，根据光伏消纳能力指标和光伏接纳能力指标对所述供电区进行光伏承载潜力进行评估；

根据供电区的光伏发电现状及光伏承载潜力，实现对所述供电区的光伏接入规划设计。

进一步的，所述供电区的光伏消纳能力指标包括区域源荷功率供需比、区域光伏消纳能力、区域光伏可消纳容量裕度、区域光伏可增消纳容量比率；所述供电区的光伏接纳能力指标包括区域光伏接纳能力、区域光伏接纳裕度、区域光伏可增接纳容量比率。

进一步的，所述区域光伏容量渗透率为区域光伏装机容量和区域最大负荷之比，用来表征区域光伏装机容量的发展态势；

所述区域光伏能量渗透率为区域年光伏发电量和区域年负荷电量之比，可用来表征区域光伏的发电量发展态势；

所述区域光伏电量上传率为通过变压器向高电压等级所输送的光伏电量占总发电量的比例；

所述区域光伏电量就地消纳率为光伏发电量能够在供电区域内就地消纳的部分占总发电量的比例；

所述供电区域弃光率为弃光电量与总光伏发电量和弃光电量之和的比值。

进一步的，所述区域源荷功率供需比为供电区域单位时间内光伏发出功率和区域负荷用电功率之比，能反映单位时间内区域负荷对光伏发出功率的消纳程度；

所述区域光伏消纳能力为某时间跨度内，目前区域光伏接入容量与区域源荷功率供需比最大值的比值；

所述区域光伏可消纳容量裕度为区域光伏消纳能力和目前区域光伏接入容量之差，能反映该区域光伏消纳能力的提升潜力；

所述区域光伏可增消纳容量比率为所述区域光伏可消纳容量裕度占目前区域光伏接入容量的比例。

进一步的，所述区域光伏接纳能力为供电区域光伏可消纳的光伏最大容量与供电区域最大外送功率之和；其中，不同供电区域的光伏外送功率由不同的设备所决定；

所述区域光伏接纳裕度为供电区所述区域光伏接纳能力和目前区域光伏接入容量之差；能反映供电区光伏接纳能力的提升潜力；

所述区域光伏可增接纳容量比率为供电区所述所述区域光伏接纳裕度占目前区域光伏接入容量的比例。

本发明的优点和积极效果是：

本发明的面向台区、馈线和变电站的配电网光伏消纳和接纳双重承载力分层分区评估方法，可以更好地获得配电网真实光伏消纳水平，进而指导我国配电网分布式光伏及储能的建设，为推动光伏规模化发展、实现国家双碳目标起到重要作用。

附图说明

以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。

图1为本发明实施例提供的分层分区的配电网光伏接入现状及承载能力评估方法的流程示意图；

具体实施方式

首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1，本实施例提供的分层分区的配电网光伏接入现状及承载能力评估方法，包括如下步骤：

对配电网按照供电区域所属层级进行划分，划分为供电台区、馈线供电区以及变电站供电区；

分别获取所述供电区的区域光伏容量渗透率、区域光伏能量渗透率、区域光伏电量上传率、区域光伏电量就地消纳率、供电区域弃光率指标，根据上述指标对所述供电区进行多维度光伏接入发电现状评估；

在获取所述供电区的光伏接入发电现状后，获取所述供电区的光伏消纳能力指标和光伏接纳能力指标，根据光伏消纳能力指标和光伏接纳能力指标对所述供电区进行光伏承载潜力进行评估；

根据供电区的光伏发电现状及光伏承载潜力，实现对所述供电区的光伏接入规划设计。

具体的，所述区域光伏容量渗透率为区域光伏装机容量和区域最大负荷之比，用来表征区域光伏装机容量的发展态势；考虑不同的时间跨度可得到不同的光伏渗透率，如日光伏容量渗透率

其中，φ表示供电台区、馈线供电区以及变电站供电区等供电区域，

所述区域光伏能量渗透率为区域年光伏发电量和区域年负荷电量之比，可用来表征区域光伏的发电量发展态势；考虑不同的时间跨度可得到不同的光伏能量渗透率，如日光伏能量渗透率

其中，

所述区域光伏电量上传率为通过变压器向高电压等级所输送的光伏电量占总发电量的比例；考虑不同的时间跨度可得到不同的光伏电量上传率，如日光伏电量上传率

其中，S

所述区域光伏电量就地消纳率为光伏发电量能够在供电区域内就地消纳的部分占总发电量的比例；考虑不同的时间跨度可得到不同的就地消纳率，如供电区域日光伏电量就地消纳率

其中，

所述供电区域弃光率为弃光电量与总光伏发电量和弃光电量之和的比值；考虑不同的时间跨度可得到不同的弃光率，如日弃光率

其中，

在构建上述评价指标后，且已知不同供电区域的典型年负荷数据和光伏发电数据的情况下，可分别评估不同供电区域的光伏发电现状；其中，供电区域年弃光率按照国家标准不得大于5％。

在光伏发电现状评估的基础上，针对分布式光伏承载潜力，分别从光伏消纳能力和光伏接纳能力两个方面出发，可评估配电网各供电区域光伏承载潜力；具体的，光伏消纳能力是指供电区域(台区、变电站、变电站)就地消耗和使用光伏所发出的电能的能力，反映该供电区域考虑本地源荷功率时空匹配度的电能供需平衡情况；所述供电区的光伏消纳能力指标包括区域源荷功率供需比、区域光伏消纳能力、区域光伏可消纳容量裕度、区域光伏可增消纳容量比率；

所述区域源荷功率供需比为供电区域单位时间内光伏发出功率和区域负荷用电功率之比，能反映单位时间内区域负荷对光伏发出功率的消纳程度；可表示为：

其中，φ表示供电台区、馈线供电区以及变电站供电区等供电区域，

如果在一段时间内,

所述区域光伏消纳能力为某时间跨度内，目前区域光伏接入容量与区域源荷功率供需比最大值的比值；可表示为：

这是因为，供电区域源荷供需比最大的时刻，是该区域光伏就地消纳最严峻的时刻，如果令此时光伏出力等于负荷用电需求，则可以保证全年其他所有时刻的光伏出力均小于负荷需求，即光伏全消纳，因此，将区域现有光伏容量扩大

所述区域光伏可消纳容量裕度为区域光伏消纳能力和目前区域光伏接入容量之差，能反映该区域光伏消纳能力的提升潜力，可表示为：

所述区域光伏可增消纳容量比率为所述区域光伏可消纳容量裕度占目前区域光伏接入容量的比例，可表示为：

在求得区域光伏可增消纳容量比率后，可以确定该区域光伏接入容量范围的下限。

供电区域光伏接纳能力，是指在满足多种安全运行约束的前提下，供电区域(台区、馈线或变电站)允许接入的最大光伏容量，主要受到本区域负荷水平、设备功率传输容量限值、上层区域功率接收瓶颈等的制约；所述供电区的光伏接纳能力指标包括区域光伏接纳能力、区域光伏接纳裕度、区域光伏可增接纳容量比率。

进一步的，所述区域光伏接纳能力为供电区域光伏可消纳的光伏最大容量与供电区域最大外送功率之和；其中，不同供电区域的光伏外送功率由不同的设备所决定；其中：

变电站供电区的光伏外送功率主要由变压器容量决定；馈线供电区的光伏外送功率主要由根节点所在线路的容量决定；台区供电区的光伏外送功率主要由配电变压器容量决定。

因此，变电站供电区、馈线供电区和台区供电区的光伏接纳能力可分别表示为：

所述区域光伏接纳裕度为供电区所述区域光伏接纳能力和目前区域光伏接入容量之差；能反映供电区光伏接纳能力的提升潜力；可表示为：

所述区域光伏可增接纳容量比率为供电区所述区域光伏接纳裕度占目前区域光伏接入容量的比例，可表示为：

在分别求得供电区域(台区、馈线或变电站)的区域光伏接纳裕度

以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。