【技术实现步骤摘要】
考虑新能源与电动汽车接入的电网综合风险评估体系
[0001]本专利技术属于电网
，尤其涉及一种考虑新能源与电动汽车接入的电网综合风险评估体系。
技术介绍
[0002]近年来，随着新能源和电动汽车(electric vehicles，EV)接入容量的迅速增加，传统配电网的结构、潮流和运行模式已经发生了巨大的变化。一方面，分布式电源(Distributed Generation，DG)出力的随机性和不确定性，会造成线路过载、电能质量降低和系统损耗增加等负面影响。另一方面，EV的随机充电行为将对电力系统的安全和经济稳定运行带来新的风险挑战，因此DG和EV接入电网后的运行风险是电力系统亟待解决的问题。
[0003]针对DG和EV同时接入配电网的风险评估，传统的风险评估分析方法主要沿袭了可靠性评估方法，通常可分为解析法和模拟法。但它们在确定指标权重大多依赖专家评价或者为半定量分析易受到主观因素影响，风险指标的真实大小考虑往往不够完备。其中，运用降维客观权重评估方法，有效降低了评价指标之间相关性影响及数据维数，因此所得评价更为可信，不仅避免了主观赋权的弊端，而且能充分地反映风险指标所蕴含的信息价值。
[0004]另一方面，在这样新能源的大量接入、EV的蓬勃发展以及电力市场的改革的大环境下，配电网中的不确定性因素不断增加。这些不确定性本身已经会对配电网运行造成不利影响此外，当配电网系统中接入的这类含源负荷点的数量与容量到达一定规模时，可能会导致整个配电网系统发生全新变化。传统的单电源辐射式的网络演变为一个多电...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.虑新能源与电动汽车接入的电网综合风险评估体系，其特征是：包括以下步骤：步骤1.构建风光出力和电动汽车时序概率分布模型，以日驾驶里程数代替了主观设定的多种类型电动汽车模型起始电荷状态；步骤2.提出基于复杂网络理论的短期安全风险指标，并根据配电网经济运行建立了经济风险、长期安全风险和电网高效性风险指标；步骤3.建立立体化多角度的风险指标体系，运用对不同电动汽车容量下的配电网运行风险综合评估。2.根据权利要求1所述的虑新能源与电动汽车接入的电网综合风险评估体系，其特征是：步骤1所述构建风光出力和电动汽车时序概率分布模型，包括：(1)风电、光伏与常规负荷模型；(2)EV概率模型。3.根据权利要求2所述的虑新能源与电动汽车接入的电网综合风险评估体系，其特征是：所述风电、光伏与常规负荷模型包括：风电出力由风速大小所决定，风速的统计特性服从于双参数Weibull分布；P
r
分别为风机额定输出功率，v
co
、v
ci
和v
cr
分别为切出、切入和额定风速,k
w
和c
w
分别表示尺度和形状参数；因此P
w
风机有功出力的分布函数表达式为：太阳光照强度因所处的地理环境和位置的不同而不同，通过大量数据的测量，用Beta分布表示一天内的太阳光照强度分布，则光伏发电输出的有功功率的概率密度函数为：分布表示一天内的太阳光照强度分布，则光伏发电输出的有功功率的概率密度函数为：其中，Γ(g)为Gamma函数；α和β为Bate分布的两个参数，表征函数形状；P
solar
和P
solarmax
分别为光伏电池阵列的实际出力和最大出力；r表示太阳的辐射度；η和A分别为电能转换效率和电池阵列的总体面积；任一时刻内的基础负荷均采用正态分布反映其随机和不确定性，其有功P
LD
和无功Q
LD
概率模型为：
其中，μ
LP,t
和μ
LQ,t
分别表示为t时刻常规负荷有功功率和无功功率的期望值；λ
LP,t
和λ
LQ,t
分别表示为t时刻常规负荷有功功率和无功功率的变异系数；所述EV概率模型包括：起始充电时刻、日驾驶里程与EV的充电时段具有十分紧密的联系，基于蒙特卡洛模拟法MCS拟合EV日驾驶里程d满足式(6)所示的正态分布；EV起始充电时间t满足式(7)所示的正态分布：其中,d是日驾驶里程，μ
d
和σ
d
分别为日驾驶里程分布特性的均值和标准差；通过式(6)中日驾驶里程计算充电时长，如式(8)所示，日驾驶里程通过科学准确的拟合汽车驾驶特性的数据得到其概率分布，更为客观合理；其中，W
100
为EV行驶100km的耗电量，单位为(kWgh)/百公里；η
car
为EV充电效率；P
car,j
为第j个汽车的有功功率，d是日驾驶里程；根据不同类型EV的驾驶特性，选择符合实际的充电方式；私家车电池充满后的续航里程远大于平均日行驶里程，一天一充即可满足私家车的日行驶需求；私家车的充电地点选择上午09:00
‑
12:00、下午14:00
‑
17:00在工作单位停车场和晚上19:00至次日07:00在居民区停车场，三者的充电概率分别假定为0.2、0.1、0.7；若在单位停车场充电，充电时长不超过3h，选择恒流较大的快速充电模式；若在居民区停车场充电，充电则可持续整晚，选择恒流适中的常规充电模式；公务车充电时间为19:00至次日07:00，并且选择恒流适中的常规充电模式；公交车与出租车采取一天两充的模式；公交车在中午10:00
‑
16:30换班午休时段进行恒流较大的快速充电模式，在晚上23:00至次日05:30时段进行恒流适中的常规充电模式；出租车在02:00
‑
05:00和11:30
‑
14:30两个时段选择恒流较大的快充模式。4.根据权利要求1所述的虑新能源与电动汽车接入的电网综合风险评估体系，其特征是：步骤2所述提出基于复杂网络理论的短期安全风险指标，根据配电网经济运行建立了经济风险、长期安全风险和电网高效性风险指标；包括：新能源与电动汽车接入电网安全和经济风险指标建立：
①
电网作为一个复杂系统，电网节点并不是孤立的连接，是一个互相制约和影响的整体，其中各个元件的脆弱度不仅与电网中的结构位置联系紧密，还与其电网运行时对其他元件节点的影响有关；在评估DG和EV接入电网的风险时，各方面因素的影响需要综合考虑，提出结合网络结构脆弱性和风险理论的电网短期风险评估模型；节点重要度综合考虑节点度数、介数和节点所接常规负荷的比重，支路重要度以线路度数和介数来衡量：ρ
v,i
＝α1D
v,j
+α2B
v,j
+α3N
Pj
ꢀꢀ
(9)ρ
l,i
＝β1D
l,j
+β2B
l,j
ꢀꢀ
(10)其中，D
v,j
和B
v,j
分别为节点度数和介数，N
Pj
表示节点注入功率；D
l,j
和B
l,j
分别为线路度数和介数；ρ
v,i
和ρ
l,i
分别为节点i的节点重要度和支路i的支路重要度；α1、α2和α3为权重系数，α1+α2+α3＝1；β1和β2为权重系数，β1+β2＝1；本发明权重值大小通过层次分析法来确定；
②
EV充电负荷会给电网带来短期安全风险，影响指标有电压越限风险和支路越限风险，其计算方法如下：步骤1)节点电压越限运行风险：其中，n
v,i
(t)为第t时刻节点i的电压状态数；P(S
v,j
)为第j个电压状态的概率；S
v,j
(t)为t时刻节点i第j个电压状态的电压损失严重度，其计算公式如下：其中，V，V
max
和V
min
分别为电压合格范围及其上下限的标幺值；节点电压大于V
max
小于V
min
范围是被允许的波动范围，没有电压问题造成配电网损失，因此严重度为0；当节点电压小于V
min
或大于V
max
时，认为会对配电网带来风险，且偏离合理范围越大严重度越高；支路功率过载运行风险：其中，n
l,i
(t)为第t时刻支路i的潮流状态数；P(S
l,j
)为第j个潮流状态的概率；S
l,j
(t)为t时刻支路i第j个潮流状态的电压损失严重度，其计算公式如下：其中，L
i
为线路实际有功与额定有功的比值；以R
SRI
表征系统运行短期综合安全风险系数，以表征配电网系统电压越限及其分布不确定性引起的电压风险，以表征配电网系统潮流越限及其分布不确定性引起的潮流
风险，即其中，γ1和γ2为安全风险权重系数，γ1+γ2＝1；DG和EV充电负荷接入配电网的经济风险指标由两部分组成：线损风险ELLR和经营损益风险EPLR，表示为：风险EPLR，表示为：风险EPLR，表示为：其中，价格是配电网时间段t的电价；P
tloss
配电网在时间段t的网损功率；是配电网在时间段t时政府给予补贴电价的环境收益；和分别代表在t时刻中第i'个DG的运营、维护成本和在t时刻中第i'个DG的电力销售价格；计算公式如下：计算公式如下：计算公式如下：其中，为DG单位功率的时变电价为t时段中第i'个DG的有功输出功率；N为DG的个数；n为DG种类数；μ
i
′
分为第i'个DG单位容量的维护成本；P
DGim
为节点m第i'种DG的有功出力；P
tWDG
和P
tWODG
为在t时段DG接入前后从电网获取的功率；M
j
为配电网单位发电量的污染气体排放系数；C
j
为不同污染气体的治理费用；m
′
为废气的总类别；电网负荷方差影响电网内部的损耗，在一定的EV数量下，电网负荷方差表达式如下：电网负荷方差影响电网内部的损耗，在一定的EV数量下，电网负荷方差表达式如下：其中，为第t个时间段的常规负荷；为第n辆EV在第t个时间段的充放电功率；P
AVG
为电网内一天内电网总负荷的平均值；EV充电会影响电网高效性，影响指标有平均负荷率，其计算方法如下；平均负荷率的计算为一段时间内使用的平均负荷除以配电网系统承载容量，配电网系统承载容量计算为电压最大下限时的系统接入最大负荷容量；取24h进行计算，平均负荷率为：
P％＝ω/P
e
ꢀꢀ
(24)其中，ω为配电网24小时的平均负荷；P
e
为配电网系统承载容量。5.根据权利要求1所述的虑新能源与电动汽车接入的电网综合风险评估体系，其特征是：骤3所述建立立体化多角度的风险指标体系，运用对不同电动汽车容量下的配电网运行风险综合评估，包括：定义电动汽车容量为区域内所有处于充电状态和非充电状态的EV额定充电功率的总和，根据风险指标，保证DG和EV在配电网中安全稳定运行，建立新能源和电动汽车接入电网的综合风险评估体系，采用PCA分析不同大小的EVC对配电网造成的风险，利用少数风险变量代替原来的大量风险变量，且能包含原始输入风险变量的全部内容；...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘禹彤，齐阳，潘霄，赵琳，吉星，侯依昕，商文颖，满林坤，李纯正，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：
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