一种配电网灵活运行评估方法与流程

1.本发明属于配电网规划方法技术领域，涉及一种配电网灵活运行评估方法。


背景技术：

2.伴随社会经济发展，能源危机和环境问题日益严重，为应对此类挑战，大量可再生能源接入电网，一方面减少化石能源的消耗，一方面减少温室气体排放。可再生能源一类通过集群方式接入输电网，一类以分布式的方式接入配电网，与前者相比，分布能源的接入可以避免有功功率的远距离传输，减小输电线路的传输容量，提高可再生能源的就地消纳能力。另一方面分布式能源出力的不确定性给配电网的稳定运行带来一定冲击，为缓解高渗透率分布式能源的不确定性对配电网带来的风险，提升配电网对分布式能源的消纳能力，配电网应具备一定的灵活性。电力系统的灵活性是指电力系统的元件能够及时、协调调整以适应系统运行条件的预期和突发状况。为提高配电网对分布式能源的消纳能力，需要对含高渗透率分布式能源的配电网灵活性开展研究。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种配电网灵活运行评估方法，能提高含高渗透率分布式能源的配电网灵活性。
4.本发明所采用的技术方案是，一种配电网灵活运行评估方法，包括以下步骤：
5.步骤1、以不同可再生能源渗透率为变量，建立配电网灵活性评价指标体系；
6.步骤2、采用层次分析法计算各项评价指标权重，得出每个评价指标单项得分，综合全部评价指标单项得分得到评价结果。
7.本发明的特点还在于：
8.配电网灵活性评价指标体系包括可再生能源发电电源侧的二级指标、配网侧的二级指标、负荷侧的二级指标。
9.可再生能源发电电源侧的二级指标包括可再生能源富裕发电量比μ和分布式发电容量稳定度x，计算方式分别如下：
[0010][0011]
上式中，p
f
为分布式电源的额定功率，p
l
为负荷功率，p
s
为配电网传输功率，
[0012][0013]
上式中，s
dg
为分布式电源容量，p
max
为最大负荷。
[0014]
配网侧的二级指标包括灵活性裕度变压器占比λ
t
、变压器容量灵活充裕度、高压线路容量充裕度λ
hl，i
(t)、中压线路容量充裕度λ
ml，i
(t)、电压合格率p
v
和电压波动率b，计算方式分别如下：
[0015]
[0016]
上式中，n
t
为满足灵活性裕度的主变压器台数，n
t
为主变压器总台数；
[0017][0018]
上式中，λ
hl，i
(t)为负荷峰值对应时刻的线路裕度，p
max，hl，i
为该条线路最大传输功率，p
hl，i(t)
为该条线路实时功率；
[0019][0020]
上式中，λ
ml，i
(t)为负荷峰值对应时刻的线路裕度，p
max，ml，i
为该条线路最大传输功率，p
ml，i(t)
为该条线路实时功率；
[0021][0022]
上式中，n为在合格电压范围内运行的节点数目，n为总节点数；
[0023][0024]
上式中，u1为超出额定电压值，u2为额定电压，u
n
为额定电压。
[0025]
负荷侧的二级指标包括净负荷波动率λ
net
、多元化负荷接入率λ
vh
，计算方式分别如下：
[0026][0027]
上式中，λ
net
为净负荷波动率，p(t)为当前时刻净负荷，p(t
‑
1)为前一时刻净负荷；
[0028][0029]
上式中，λ
vh
为多元化负荷接入率，s
vh
为新型负荷的用电量，s
∑
为配电网总用电量；
[0030]
变压器容量灵活充裕度通过第i台主变压器净负荷峰值λ
tup，i
(t)、谷值时刻所对应的容量裕度λ
tdown，i
(t)表示：
[0031][0032][0033]
上式中，p
max，i
和p
min，i
分别表示主变压器i的上、下限传输容量域值，p
i
(t)表示变压器i在t时刻传输容量。
[0034]
各项评价指标权重的计算方法如下：
[0035]
步骤a、建立层次结构模型；
[0036]
步骤b、从层次结构模型的顶层开始，对同一层的每个指标进行成对比较，并采用标度方法获得因素i相对于因素j的重要程度a
ij
，对于有n个指标的情况，形成指标之间两两比较的判断矩阵a；
[0037][0038]
步骤b、根据几何平均法计算指标权重：
[0039][0040]
每个评价指标单项得分的计算方法为：
[0041][0042]
式中：y
i
为指标得分；x
i
为指标值；m
i
、m
i
分别为指标的理想值和不允许值；c、d均为常数。
[0043]
评价结果的计算方法为：
[0044][0045]
本发明的有益效果是：
[0046]
本发明一种配电网灵活运行评估方法，通过对影响配电网灵活性的相关指标分析，建立的配电网的灵活性评价体系，形成配电网灵活性评价方法，通过对不同场景下的配电网灵活性分析，在配电网渗透率升高的趋势下为配电网规划建设提供相关参考；对结合可控负荷和储能装置的综合应用，更好提高配电网运行效率和灵活性，进而提高配电网对分布式能源的消纳能力。
附图说明
[0047]
图1是本发明一种配电网灵活运行评估方法的流程图。
具体实施方式
[0048]
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0049]
一种配电网灵活运行评估方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0050]
步骤1、以不同可再生能源渗透率为变量，建立配电网灵活性评价指标体系；
[0051]
配电网灵活性评价指标体系包括可再生能源发电电源侧的二级指标、配网侧的二级指标、负荷侧的二级指标。
[0052]
具体的，可再生能源发电电源侧的二级指标包括可再生能源富裕发电量比μ和分布式发电容量稳定度x，可再生能源富裕发电量比μ代表分布式电源与负荷之间的消纳百分比关系，计算方式分别如下：
[0053][0054]
上式中，p
f
为分布式电源的额定功率，p
l
为负荷功率，p
s
为配电网传输功率；
[0055]
分布式电源容量稳定度x表示分布式电源的容量对负荷的满足程度：
[0056][0057]
上式中，s
dg
为分布式电源容量，p
max
为最大负荷。
[0058]
配网侧的二级指标包括灵活性裕度变压器占比λ
t
、变压器容量灵活充裕度、高压线路容量充裕度λ
hl，i
(t)、中压线路容量充裕度λ
ml，i
(t)、电压合格率p
v
和电压波动率b，计算方式分别如下：
[0059][0060]
上式中，n
t
为满足灵活性裕度的主变压器台数，n
t
为主变压器总台数；
[0061]
高压线路容量充裕度λ
hl，i
(t)与变压器裕度指标不同，没有上下限，体现了配电线路剩余可传输容量剩余度比率反映了配电线路对功率波动的向上灵活性：
[0062][0063]
上式中，λ
hl，i
(t)为负荷峰值对应时刻的线路裕度，p
max，hl，i
为该条线路最大传输功率，p
hl，i(t)
为该条线路实时功率；
[0064][0065]
上式中，λ
ml，i
(t)为负荷峰值对应时刻的线路裕度，p
max，ml，i
为该条线路最大传输功率，p
ml，i(t)
为该条线路实时功率；
[0066][0067]
上式中，n为在合格电压范围内运行的节点数目，n为总节点数。
[0068][0069]
上式中，u1为超出额定电压值，u2为额定电压，u
n
为额定电压。
[0070]
负荷侧的二级指标包括净负荷波动率λ
net
、多元化负荷接入率λ
vh
，计算方式分别如下：
[0071][0072]
上式中，λ
net
为净负荷波动率，p(t)为当前时刻净负荷，p(t
‑
1)为前一时刻净负荷；
[0073]
多元化负荷接入率λ
vh
表示电动汽车、电供热等新型负荷大量介入后，发生故障时刻通过改变运行方式恢复的最大负荷与故障损失负荷的比值；
[0074][0075]
上式中，λ
vh
为多元化负荷接入率，s
vh
为新型负荷的用电量，s
∑
为配电网总用电量；
[0076]
变压器容量灵活充裕度主要针对配电网中的主变压器，以主变压器数容量上下限域值，反映了变压器对功率波动的向上和向下灵活性。通过第i台主变压器净负荷峰值λ
tup，i
(t)、谷值时刻所对应的容量裕度λ
tdown，i
(t)表示：
[0077][0078][0079]
p
max，i
和p
min，i
分别表示主变压器i的上、下限传输容量域值；p
i
(t)表示变压器i在t时刻传输容量；λ
tup，i
(t)≥0表示变压器容量能够响应净负荷功率向上波动；λ
tdown，i
(t)≥0表示变压器具有向下容量裕度。逐一分析每台主变压器的容量灵活充裕度，若全部指标均达标，则可用其平均值表示变压器容量的灵活充裕度。
[0080]
步骤2、采用层次分析法计算各项评价指标权重，得出每个评价指标单项得分，综
合全部评价指标单项得分得到评价结果。
[0081]
步骤2.1、计算各项评价指标权重；
[0082]
步骤a、建立层次结构模型；具体的，选定分析评价对象后，系统性构建3层的层次结构模型，顶层是目标层，只包含一个因素，中间层是准则层，相对于上层的目标层属于从属关系，会影响目标层因素：最底层是指标层，会影响中间的准则层，三层因素之间互相影响，下一层因素受上一层因素所支配，同时下一层因素影响着上一层因素。
[0083]
步骤b、从层次结构模型的顶层开始，对同一层的每个指标进行成对比较，并采用表1所示的标度方法获得因素i相对于因素j的重要程度a
ij
，对于有n个指标的情况，形成指标之间两两比较的判断矩阵a；
[0084][0085]
对于判断矩阵a的标度含义
[0086][0087]
步骤b、根据几何平均法计算指标权重：
[0088][0089]
步骤2.2、计算每个评价指标单项得分：
[0090][0091]
式中：y
i
为指标得分；x
i
为指标值；m
i
、m
i
分别为指标的理想值和不允许值；c、d均为常数，通常取c＝60，d＝40。
[0092]
步骤2.3、结合各项评价指标权重、每个评价指标单项得分计算评价结果：
[0093][0094]
通过以上方式，本发明一种配电网灵活运行评估方法，通过对影响配电网灵活性的相关指标分析，建立的配电网的灵活性评价体系，形成配电网灵活性评价方法，通过对不同场景下的配电网灵活性分析，在配电网渗透率升高的趋势下为配电网规划建设提供相关参考；对结合可控负荷和储能装置的综合应用，更好提高配电网运行效率和灵活性。
[0095]
实施例
[0096]
选取某配电网包含2*50mv
·
a主变压器一台，可控发电量10
‑
40mw电厂一个，网络最大负荷44mw，配网中包含光伏发电容量8mw，风力发电容量2mw。
[0097]
根据灵活性指标定义，计算设定场景下的配电网灵活性指标如下表
[0098]
表2不同场景下灵活性指标
[0099][0100][0101]
根据式(13)计算各项指标权重：
[0102]
w
[0103]
＝(0.1857，0.1052，0.0707，0.0581，0.0947，0.0955，0.081，0.0456，0.1981，0.0654)根据式(14)计算指标评价单项得分：
[0104]
表3配电网灵活性评价指标得分
[0105][0106][0107]
综合考虑各项指标单项得分，根据式(15)得出配电网灵活性指标评价综合评价结果如表。
[0108]
表4配电网灵活性评价综合得分
[0109][0110]
从评分结果得出，在可再生能源渗透率不断提高下，配电网灵活性综合得分先降低再升高，在渗透率达到30％时，配电网灵活性综合评价得分最高，随后伴随渗透率的升高，综合得分开始下降，即当渗透率在30％时配电网综合评分达到最优，超过30％后配电网整体性能降低。初步判断以当前技术水平看，分布式电源渗透率在一定范围内的增长可有
效提升配电网综合水平。