配电网网点扩容规划系统的制作方法

1.本技术属于电网网点扩容规划技术领域，具体为配电网网点扩容规划系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本技术相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.随着人类信息化、工业化的快速发展，人类社会能源消耗长期呈高速增长态势，给能源供给带来极大的挑战，作为牵涉社会民生、工业基础的电能供应，更是如此。
4.为了缓解电能供应压力，国家出台相关政策鼓励分布式发电并网政策，由此调动各区域民间资源，广泛的利用水力发电、风能发电、太阳能、生物能(沼气)、海潮能这些能源，来为电能提供有效补充，从而达到通过广泛发展绿色能源来缓解电能供应压力的目的。
5.然而，目前对于分布式发电网点的选择评估、管理，则存在极大的滞后性，导致分布式发电并网后，要么供应不足、要么供应严重过剩、要么成本过高，整体能效不高。因此，提出一种有效的配电网网点扩容规划方法，为城市发展提前选好优选站址，则是现有技术有待解决的问题。


技术实现要素：

6.本技术为了解决上述问题，提出了配电网网点扩容规划系统，本技术利用环境监控传感数据，评估备选站点发电量，而后基于供电损耗核算净电量成本，并择优选择相应的站点作为配电网站点扩容的优选站址，从而提升分布式电网的整体能效，优化社会效益。
7.本技术提供了配电网网点扩容规划系统，其特征在于，包括：传感数据管理模块、电能估算模块、发电类型选择模块、站点扩容管理模块；
8.各模块相互配合进行站点扩容的具体步骤为：
9.步骤1、传感数据管理模块获取备选站点列表list_a中各站点的传感数据；
10.步骤2、电能估算模块核算各站点各发电类型的产出电量，并筛选得到各备选站点的备选发电类型；
11.步骤3、发电类型选择模块确定各站点的发电类型；
12.步骤4、站点扩容管理模块基于能效最优原则，确定扩容站点列表list_e。
13.优选地，所述步骤1中，所述传感数据的类型与各站点能够实现的新能源发电类型相适配。
14.优选地，所述步骤1中，所述备选站点列表list_a从数据库获得，所述站点列表至少包括每个站点的地理坐标。
15.优选地，所述步骤2中，所述核算各站点各发电类型所产生电量的方法为：
16.步骤2.1、根据相应站点相应发电类型所对应的传感数据采样间隔，通过数据拟合得到全天候的传感数据初步时间拟合曲线，并对预设天数内的初步时间拟合曲线进行加权平均得到最终的时间拟合曲线；
17.步骤2.2、基于传感数据的最终时间拟合曲线，通过积分计算得到相应站点相应发电类型相对于各时间粒度的产出电能。
18.优选地，所述步骤2中，筛选得到各备选站点的备选发电类型的具体做法为，把各备选站点单位时间内发电量低于门限1的发电类型剔除，得到备选站点的备选发电类型。
19.优选地，所述步骤3中，确定发电类型的方法为：
20.步骤3.1、发电类型选择模块从各站点的备选发电类型数k_i中选择发电量最高的n_i种类型用来发电，i取值为1、2、...、i，i为备选站点的数量，所述n_i是满足下述条件的最小值：在计量时间t_j内的总电能输入，减去分布式发电站点在计量时间t_j内的总电能输出，得到裕量值f_j，j取值为1、2、...、j，j间t_j的最大数量，从f_j中选择最小的值定义为f_min，f_min大于等于零，且f_min不大于相应站点的最大电能储蓄值。
21.步骤3.2、该电站的发电类型集合定义为m_i，若判定n_i小于k_i，则m_i＝n_i 1；若n_i等于k_i，则m_i＝n_i。
22.优选地，j取值为3，t_j包括t_1、t_2、t_3，t_1为一天中白天时段6:00-18:00，t_2为一天中晚间时段18:00-24:00、t_3为一天中凌晨时段00:00-6:00。
23.优选地，所述步骤4中，所述站点扩容管理模块基于能效最优原则，确定扩容站点列表list_e的具体做法为：
24.步骤4.1、根据m_i所包含的发电类型，基于步骤2.2，核算每个备选站点在时间粒度w内的电能产出值geno_i；
25.步骤4.2、根据输送损耗cost_i、站点i在时间粒度w内的总电能输出output_i、分布式站点有效转换率rate_i，计算得到每个站点的净电能产出值valueo_i，valueo_i＝output_i*rate_i-cost_i，所述rate_i随着output_i/geno_i取值的增大而减小，所述cost_i基于发电站点地理坐标与并入节点地理坐标，通过核算路损得到；
26.步骤4.3、计算得到每个站点的性价比manufactureratio_i,
27.manufactureratio_i＝valueo_i/price_i，其中price_i为每个备选站点的造价估算值；
28.步骤4.4、基于manufactureratio_i，由高到低对各个站点进行排序；
29.步骤4.5、选择前g个站点，所述g个站点的valueo_i刚好大于扩容预期门限值，所述g个站点即构成扩容站点列表list_e。
30.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
31.本技术利用环境监控传感数据，评估备选站点发电量，而后基于供电损耗核算净电量成本，并择优选择相应的站点作为配电网站点扩容的优选站址，从而提升分布式电网的整体能效，优化社会效益。
附图说明
32.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进一步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
33.图1为本技术一种实施例的方法流程图。
34.图2为本技术一种实施例的系统示意图。
具体实施方式：
35.下面结合附图与实施例对本技术作进一步说明。
36.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
37.在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
38.如图1和图2所示，本技术提供了配电网网点扩容规划系统，其特征在于，包括：传感数据管理模块、电能估算模块、发电类型选择模块、站点扩容管理模块，各模块的功能如下：
39.传感数据管理模块：该模块负责获取备选站点列表list_a中各站点的传感数据，并把信息上报给电能估算模块；
40.电能估算模块：该模块负责核算各站点各发电类型的产出电量，并筛选得到各备选站点的备选发电类型，同时产生各种类型的发电量信息，并把信息上报给发电类型选择模块；
41.发电类型选择模块：该模块负责确定各站点的发电类型，并把信息上报给站点扩容管理模块；
42.站点扩容管理模块：该模块基于能效最优原则，从备选站点list_a中选择出扩容站点列表list_e。
43.各模块相互配合进行站点扩容的具体步骤为：
44.步骤1、传感数据管理模块获取备选站点列表list_a中各站点的传感数据；
45.步骤2、电能估算模块核算各站点各发电类型的产出电量，并筛选得到各备选站点的备选发电类型；
46.步骤3、发电类型选择模块确定各站点的发电类型；
47.步骤4、站点扩容管理模块基于能效最优原则，确定扩容站点列表list_e。
48.本技术还提供配电网新能源站点扩容规划方法，其步骤与上述步骤1至步骤4一致。
49.所述步骤1中，所述传感数据的类型与各站点能够实现的新能源发电类型相适配。备选站点涉及到的新能源发电类型包括风力、水力、太阳能，所述传感数据包括水流量q、水落差h、日照面积s、风能密度e、风能受力面积a。其中水流量q、水落差h对应水力发电，日照面积s对应太阳能发电，风能密度e、风能受力面积a对应风能发电。
50.所述步骤1中，所述备选站点列表list_a从数据库获得，所述站点列表至少包括每个站点的地理坐标。数据库集成于传感数据管理模块之中。
51.所述步骤2中，所述核算各站点各发电类型所产生电量的方法为：
52.步骤2.1、根据相应站点相应发电类型所对应的传感数据采样间隔，通过数据拟合得到全天候的传感数据初步时间拟合曲线，并对预设天数内的初步时间拟合曲线进行加权
平均得到最终的时间拟合曲线；
53.水力发电包括水流量q与时间的最终拟合曲线q(t)、水落差h与时间的最终拟合曲线h(t)，太阳能发电包括日照面积s与时间的最终拟合曲线s(t)，风能发电包括风能密度e与时间的最终拟合曲线e(t)。所述数据拟合采用现有技术的方法，具体不做限制。
54.步骤2.2、基于传感数据的最终时间拟合曲线，通过积分计算得到相应站点相应发电类型相对于各时间粒度的产出电能。
55.对于水力发电，则基于公式：n＝k*q(t)*h(t)，对时间粒度t进行积分，得到产出电能，k为水轮发电机效率系数，取值6-9；q为水流量；h为水落差；t为时间粒度；
56.对于太阳能发电，则基于公式：n＝k*s(t)，对时间粒度t进行积分，得到产出电能，k为单位面积单位时间功率产出；s为日照面积；t为时间粒度；
57.对于风能发电，则基于公式：p＝e(t)*a*cp，对时间粒度t进行积分，得到产出电能，e(t)＝(1/2)*ρ*v(t)^3(w/m2)，其中v(t)为等级风速；e：风能密度；a为风轮面积；cp为风轮效率，最大理论值为0.593；ρ为空气密度。
58.所述步骤2中，筛选得到各备选站点的备选发电类型的具体做法为，把各备选站点单位时间内发电量低于门限1的发电类型剔除，得到备选站点的备选发电类型。
59.所述步骤3中，确定发电类型的方法为：
60.步骤3.1、发电类型选择模块从各站点的备选发电类型数k_i中选择发电量最高的n_i种类型用来发电，i取值为1、2、...、i，i为备选站点的数量，所述n_i是满足下述条件的最小值：在计量时间t_j内的总电能输入，减去分布式发电站点在计量时间t_j内的总电能输出，得到裕量值f_j，j取值为1、2、...、j，j间t_j的最大数量，从f_j中选择最小的值定义为f_min，f_min大于等于零，且f_min不大于相应站点的最大电能储蓄值。
61.步骤3.2、该电站的发电类型集合定义为m_i，若判定n_i小于k_i，则m_i＝n_i 1；若n_i等于k_i，则m_i＝n_i。
62.作为优选地方案，j取值为3，t_j包括t_1、t_2、t_3，t_1为一天中白天时段6:00-18:00，t_2为一天中晚间时段18:00-24:00、t_3为一天中凌晨时段00:00-6:00。
63.所述步骤4中，所述站点扩容管理模块基于能效最优原则，确定扩容站点列表list_e的具体做法为：
64.步骤4.1、根据m_i所包含的发电类型，基于步骤2.2，核算每个备选站点在时间粒度w内的电能产出值geno_i；
65.步骤4.2、根据输送损耗cost_i、站点i在时间粒度w内的总电能输出output_i、分布式站点有效转换率rate_i，根据式(1)计算得到每个站点的净电能产出值valueo_i，
66.valueo_i＝output_i*rate_i-cost_i
ꢀꢀ
(1)，
67.所述rate_i随着output_i/geno_i取值的增大而减小，所述cost_i基于发电站点地理坐标与并入节点地理坐标，通过核算路损得到；
68.步骤4.3、根据式(2)计算得到每个站点的性价比manufactureratio_i,
69.manufactureratio_i＝valueo_i/price_i
ꢀꢀ
(2)，
70.其中price_i为每个备选站点的造价估算值；
71.步骤4.4、基于manufactureratio_i，由高到低对各个站点进行排序；
72.步骤4.5、选择前g个站点，所述g个站点的valueo_i刚好大于扩容预期门限值，所
述g个站点即构成扩容站点列表list_e。
73.下面用具体的实施例来描述一种配电网站点扩容规划装置的具体实施方式：
74.实施例：如表2所示，本实时例，备选站点列表list_a包括三个备选站点：站点1、站点2、站点3。
75.首先，获取三个备选站点所上报的传感数据，三个站点都上报了风能、太阳能、水力，根据步骤2.1至步骤2.2，由传感数据拟合得到拟合曲线，而后求得各时间粒度的产出电能，本实施例中时间粒度包括t_1、t_2、t_3三种，每个时间粒度中每种发电类型的产出电能如表2中“发电类型”一栏所示。
76.接着，把各备选站点单位时间内发电量低于门限1的发电类型剔除，本实施例中门限1取值为100，因此，站点3水力发电类型直接剔除，因此，站点1的备选发电类型为：风能、太阳能、水力。站点2的备选发电类型为：风能、太阳能、水力。站点3的备选发电类型为：风能、太阳能。
77.接着，根据步骤3.1至步骤3.2确定每个站点的发电类型，本实施例中分布式站点的最大电能储蓄值为500，站点1三种发电类型发电量的排序为：风能大于太阳能、太阳能大于水力。根据步骤3.1，得到n_1等于2(n_i中i等于1，对应站点1)，即站点1采用风能、太阳能发电，可以满足：f_min大于等于零(f_min对应f_1，本实施例中计算得到其值为300，详见表2中f_j一栏)，且f_min不大于分布式站点的最大电能储蓄值500，接着根据步骤3.2，由于站点1备选发电类型为3个，而n_1取值为2，因此，选择产电最大的三种发电类型作为本发电站的发电类型。采用相同的方式，依次可以确定站点2采用水力、太阳能进行发电；站点3采用风能和太阳能进行发电。
78.接着，根据步骤4.1至步骤4.5确定扩容站点列表list_e，本实施例中，时间粒度为t_1 t_2 t_3，output_1、output_2、output_3取值为6100，cost_1、cost_2、cost_3取值依次为300、800、1000。首先，根据步骤4.1核算得到各个站点的电能产出值geno_1、geno_2、geno_3依次为14300、10300、13600；接着，根据步骤4.2核算output_i/geno_i取得，并根据表1得到rate_1、rate_2、rate_3取值依次为0.9、0.7、0.9，接着，根据式(1)计算得到valueo_1、valueo_2、valueo_3取值依次为5190、3470、4490，接着根据式(2)计算得到manufactureratio_1、manufactureratio_2、manufactureratio_3取值依次为1.73、1.735、2.245，也即是说，按照能效最优从高到低排序，依次为：站点3、站点2、站点1，本实施例所需产出电能为5000，则按照本实施例，最终选取站点3、站点2为扩容站点列表，即扩容站点列表list_e包括站点3、站点2。
79.从本实施例可以看出，假定每种发电类型成本为1000万，则站点1成本为3000万，电能产值为5190。站点2成本为2000万，电能产值为3470。站点3成本为2000万，电能产值为4490。假定扩容电能需求为5000，按照现有技术做法，不做建模评估，随机选择可用站点进行发电，则可能选择采用站点1进行发电，或者选择其他多个站点进行组合发电，由此造成电能供应不足、或者供应严重过剩、或者成本效益欠佳，以采用站点1进行发电来比较的话，通过采用本发明的方案，利用环境监控传感数据，评估备选站点发电量，而后基于供电损耗核算净电量成本，并择优选择相应的站点作为配电网站点扩容的优选站址，最终采用站点2和站点3进行发电，在成本增加了4000/3000＝1.33的情况下，电能产生总值增加(3470 4490)/5190＝1.53，可以看到，本发明可以有效提升分布式电网的整体能效，优化社会效
益。
80.表1 rate_i值确定方法
81.output_i/geno_i取值范围rate_i取值0《output_i/geno_i《＝0.310.3《output_i/geno_i《＝0.50.90.5《output_i/geno_i《＝0.80.70.8《output_i/geno_i《＝10.5
82.表2实施例过程数据展示
[0083][0084][0085]
以上仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
[0086]
上述虽然结合附图对本技术的具体实施方式进行了描述，但并非对本技术保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本技术的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本技术的保护范围以内。