电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法技术

本发明专利技术公开了一种电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法，包括如下步骤：对待规划区域的配电网进行潮流分析计算，得到各接入点的电压值，选择符合电压偏差要求的可接入点，并对选择的可接入点进行负荷画像和馈线画像；以电蓄热式采暖设备的投资成本和运行成本之和的最小化为目标函数，构建电蓄热式采暖设备的优化配置模型；采用随机粒子群算法对构建的电蓄热式采暖设备优化配置模型进行优化，得到各接入点的接入容量；利用数据包络线对各接入点进行电能质量评估，若评估不符合要求，则给出修正方案。该电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法可实现电蓄热式采暖设备的最优布局。

Location and capacity determination method of electric heat storage heating equipment connected to distribution network

【技术实现步骤摘要】
电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法
本专利技术涉及电蓄热式采暖设备的最优布局领域，特别提供了一种电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法。
技术介绍
在我国，冬季采暖地区幅员广大，大多是以燃煤设备取暖为主，造成了环境污染和生态破坏。电采暖的逐步推广和应用，无疑将成为城市环境污染“减负”的重要手段之一。我国部分地区“受端缺电”与“送端窝电”并存，因此通过电蓄热设备提升电网闲置容量利用率对多余电能进行就地消纳是一种较好的解决方法。分布式电源以其经济性、环保性、灵活性和安全性优势得到世界各国的关注，但是分布式电源的发展也给配电网系统的规划分析和运行控制带来许多问题，合理地对分布式电源进行规划至关重要。电蓄热采暖作为一种典型的储能分布式能源，由于其运行费用低，可实现负荷削峰填谷，得到了大范围的推广。然而，电蓄热式采暖设备单台机组功率较大，将会引起电网负荷的激增，同时其大量采用了整流电路、开关电路和变频器等电力电子器件，将会产生比较严重的谐波干扰情况。针对电蓄热式采暖设备的选址定容，国内现有技术大多是以减少网损程度最大、成本费用最小和电网稳定性最优为优化目标，以有功、无功、潮流约束等作为约束条件来解决电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容问题。然而，在很多实际问题中，电蓄热采暖设备的选址定容与负荷特性及馈线特性均有很大关联，需在电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容问题中充分考虑。用户的热负荷特性主要包括热负荷持续时间和热负荷日内分布。负荷的画像是优化运行的前提和基础，因此高效而准确的负荷画像显得格外重要和值得研究。影响负荷的因素多种多样，如人口、气象和节假日等，它们与负荷的关系式非线性的，甚至是难于描述和预测的。馈线画像同样作为优化调度的一个关键环节，能够与负荷画像结果进行互补供暖。因此，提出一种在配电网不增容的条件下的电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法，以实现电蓄热式采暖设备的最优布局，成为人们亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法，以解决现有电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容问题考量的约束条件不合理的问题。本专利技术提供的技术方案是：电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法，包括如下步骤：S1：对待规划区域的配电网进行潮流分析计算，得到各接入点的电压值，之后，根据待规划区域的电蓄热式采暖设备的发展需求及用户的用暖需求，选择符合电压偏差要求的可接入点，确定可接入点集合nDG并对可接入点集合nDG中的各个接入点进行负荷画像和馈线画像，得到精准的热负荷和馈线容量值；S2：以电蓄热式采暖设备的投资成本和运行成本之和的最小化为目标函数，构建电蓄热式采暖设备的优化配置模型；S3：采用随机粒子群算法对S2中构建的电蓄热式采暖设备优化配置模型进行优化，得到各接入点的接入容量，其中，优化电蓄热式采暖设备优化配置模型的过程中所采用的热负荷和馈线容量值是S1中得到的精准的热负荷和馈线容量值；S4：利用数据包络线法分别对可接入点集合nDG内的可接入点进行电能质量评估，若评估不符合要求，则给出修正方案。优选，S1包括如下步骤：S11：对待规划区域的配电网进行初始潮流计算，得到各接入点的电压值和有功功率，其中，潮流约束具体为：式中，Pi和Qi为接入点i的注入有功和无功功率；Ui为接入点i的电压幅值；Xi为i接入点的电抗；Ri为i接入点的电阻；Pli为接入点i的负荷有功功率，Qli接入点i的负荷无功功率；PDGi为电蓄热采暖设备在用电高峰期回馈给电网的有功量，QDGi为电蓄热采暖设备在用电高峰期回馈给电网的无功量；S12：根据GB/T12325的规定，电压偏差取绝对值≤7％，根据电压偏差要求剔除系统内不符合电压偏差的接入点，选定符合电压偏差要求的待接入接入点集合，记为nDG；S13：基于FCM模糊聚类算法按用暖特性将用户进行分类，并基于气象因素影响的热负荷预测来进行负荷画像；S14：根据历史数据，得出规划系统内各馈线容量特征，即馈线画像。进一步优选，S13中的基于气象因素影响的热负荷预测包括如下步骤：1)选取系统内近3个月的采暖热负荷历史数据，包括采暖热负荷值、温度值、风速与太阳辐射强度值，其中，上述值均为日平均值，剔除不良数据或伪数据，并用前一时刻和后一时刻的均值来修正；2)利用公式(1)和公式(2)对温度进行修正，并利用公式(3)得到考虑当天风速和太阳辐射影响的温度Tw,s；ΔTwind＝0.0246(lg(7.23Wwind))3-0.4525(lg(7.23Wwind))2+3.2398lg(7.23(Wwind))(1)式中：Wwind为外界光照值,m/s；ΔTwind为风速降温等效温度，℃；ΔTsolar＝Ssolar/Sk(2)式中：Ssolar为外界光照值，W/m2；Sk为光照折算系数，W/(m2℃)；Tw,s＝Tout+ΔTsolar-ΔTwind(3)3)考虑往日气象因素对当日室外温度的影响并赋予权重，进一步修正室外温度；采用“试探”法确定往日气象因素对当日室外温度影响的指标权重，以此修正室外温度，4)将3)中得到的当日室外温度与1)中的采暖热负荷进行线性拟合，使拟合优度R2值是极大值，得到当天热负荷与修正后当天温度的关系式，进而得到热负荷与时间的变化关系。进一步优选，S14中，馈线容量的典型容量特征为一段历史时间的有功功率数据均值。进一步优选，S2中，电蓄热式采暖设备的优化配置模型包括：目标函数、潮流约束和不等式约束，其中，不等式约束包括：供热量与需热量的逐时平衡约束、水箱蓄热量的动态平衡约束、水箱最大蓄热量受水箱体积的限制约束、水箱供热量上限约束、电锅炉产热直供比例取值范围约束。其中，目标函数为：minf＝λ1M1(x)+λ2M2(x)其中，M1、M2分别为电蓄热采暖设备的投资成本和运行成本，与接入点的接入容量成正比关系；λ1、λ2为两个目标函数的权重系数，满足λ1+λ2＝1。进一步优选，λ1＝0.24，λ2＝0.76。进一步优选，S4包括如下步骤：1)选取电能质量评估指标：总电流谐波畸变率、电压偏差、电压波动；2)利用数据包络分析法对各接入点进行电能质量评估，以电能质量各指标作为输入，评估等级作为输出，建立DMU；3)对于等级差的接入点给出相应的修正方案。进一步优选，所述修正方案为：若接入点的电压波动不合格，则增加储能装置；若电流总谐波畸变率不合格，则增加消谐装置。进一步优选，评估等级分为5级。本专利技术提供的电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法，能够对热负荷和配网馈线进行精准画像，剔除掉不符合电压偏差的接入点，有益于提升电压质量，提升配电网的灵活性。通过潮流计算和仿真分析得出接入点的接入容量，实现最佳优化调度。在配电网不增容的条件下，有益本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：对待规划区域的配电网进行潮流分析计算，得到各接入点的电压值，之后，根据待规划区域的电蓄热式采暖设备的发展需求及用户的用暖需求，选择符合电压偏差要求的可接入点，确定可接入点集合n

【技术特征摘要】
1.电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：对待规划区域的配电网进行潮流分析计算，得到各接入点的电压值，之后，根据待规划区域的电蓄热式采暖设备的发展需求及用户的用暖需求，选择符合电压偏差要求的可接入点，确定可接入点集合nDG并对可接入点集合nDG中的各个接入点进行负荷画像和馈线画像，得到精准的热负荷和馈线容量值；
S2：以电蓄热式采暖设备的投资成本和运行成本之和的最小化为目标函数，构建电蓄热式采暖设备的优化配置模型；
S3：采用随机粒子群算法对S2中构建的电蓄热式采暖设备优化配置模型进行优化，得到各接入点的接入容量，其中，优化电蓄热式采暖设备优化配置模型的过程中所采用的热负荷和馈线容量值是S1中得到的精准的热负荷和馈线容量值；
S4：利用数据包络线法分别对可接入点集合nDG内的可接入点进行电能质量评估，若评估不符合要求，则给出修正方案。


2.按照权利要求1所述的电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法，其特征在于：S1包括如下步骤：
S11：对待规划区域的配电网进行初始潮流计算，得到各接入点的电压值和有功功率，其中，潮流约束具体为：









式中，Pi和Qi为接入点i的注入有功和无功功率；Ui为接入点i的电压幅值；Xi为i接入点的电抗；Ri为i接入点的电阻；Pli为接入点i的负荷有功功率，Qli接入点i的负荷无功功率；PDGi为电蓄热采暖设备在用电高峰期回馈给电网的有功量，QDGi为电蓄热采暖设备在用电高峰期回馈给电网的无功量；
S12：根据GB/T12325的规定，电压偏差取绝对值≤7％，根据电压偏差要求剔除系统内不符合电压偏差的接入点，选定符合电压偏差要求的待接入接入点集合，记为nDG；
S13：基于FCM模糊聚类算法按用暖特性将用户进行分类，并基于气象因素影响的热负荷预测来进行负荷画像；
S14：根据历史数据，得出规划系统内各馈线容量特征，即馈线画像。


3.按照权利要求2所述的电蓄热式采暖设备接入配电网的选址定容方法，其特征在于：S13中的基于气象因素影响的热负荷预测包括如下步骤：
1)选取系统内近3个月的采暖热负荷历史数据，包括采暖热负荷值、温度值、风速与太阳辐射强度值，其中，上述值均为日平均值，剔除不良数据或伪数据，并用前一时刻和后一时刻的均值来修正；
2)利用公式(1)和公式(2)对温度进行修正，并利用公式(3)得到考虑当天风速和太阳辐射影响的温度Tw,s；
ΔTwind＝0.0246(lg(7.23Wwind...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛维春，杨长龙，刘鑫蕊，胡博，朱建新，冯柳，李悦悦，苏明，张福佳，刘东明，夏荣臻，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司沈阳供电公司，东北大学，沈阳世杰电器有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21