双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法技术

本发明专利技术公开了一种双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法，对配电网的可再生能源分布情况以及负荷情况进行负荷预测，根据负荷预测结果制定分布式电源和储能的电源规划并得到净负荷预测结果；将配电网分成集中层、协调层、分布层三层结构，对分布层进行分区得到多个分布层电网；根据负荷预测与电源规划、分层分区的结果逐级确定主接线模式以及电力电量平衡，确定变电设施和输电线路的建设及扩建计划，形成最终网架结构；本申请提出源荷协同预测的核心步骤，在新型电力系统中，负荷预测、可再生能源预测、分布式电源定制定容有机结合为源荷协同预测，对比传统配电网规划，解决了传统配网规划不考虑电源规划及网络分层分区需求的问题。层分区需求的问题。层分区需求的问题。

【技术实现步骤摘要】
双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法

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[0001]本专利技术涉及供电安全领域，特别是涉及一种双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法及系统。

技术介绍
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[0002]电力系统深度脱碳是实现我国碳达峰与碳中和的关键环节，到2060年电力系统碳排放量要减少至零甚至达到负排放。在电源侧，加快清洁能源替代，大力发展风电、光伏发电等可再生能源已成为国际社会应对气候变化、实现我国双碳目标的广泛共识。
[0003]新型电力系统具有高渗透率可再生能源与高比例电力电子设备等主要技术特征，即大规模可再生能源发电具有强间歇性、随机性与波动性等特点。因此，如何在多时间尺度上保持发电与负荷的功率平衡、如何保持含高比例电力电子设备的电力系统问问定型、如何对清洁能源进行高效消纳与优化配置将成为未来的主要挑战。

技术实现思路
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[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法，通过对配电网进行负荷预测、电源规划、分层分区操作最终实现网架规划，提高了源网荷储高效互动，全网能量达到较好的平衡，进一步提高了新能源发电消纳率。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的一种技术方案是：一种双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法，其步骤是：步骤一、对配电网的可再生能源分布情况以及负荷情况进行负荷预测，根据负荷预测结果制定分布式电源和储能的电源规划并得到净负荷预测结果；
[0006]步骤二、将配电网分成集中层、协调层、分布层三层结构，并将分布层进行分区，得到多个分布层电网；
[0007]步骤三、根据负荷预测与电源规划、分层分区的结果逐级确定主接线模式以及电力电量平衡，确定变电设施和输电线路的建设及扩建计划，形成最终网架结构。
[0008]进一步的，所述步骤一中，构建分层预测方法，使负荷预测和电源规划相结合，负荷预测和电源规划互相作为输入和输出，负荷预测向电源规划提供边界条件，电源规划向负荷预测提供计算净负荷所需参数。
[0009]进一步的，根据规划区净负荷的数据基础和实际需要，综合选用概率建模法、神经网络法、蒙特卡洛模拟法中的一种进行预测，并以另外两种方法进行校核。
[0010]进一步的，分布层电网进行空间净负荷预测时，以地块或用户区块为预测单位，根据其发电/用电特性、出力/消耗特性将其分为商用负荷、工业负荷、家庭负荷、农村/农牧区负荷、可调度负荷、快速响应储能、慢响应储能、不可调度电源、可调度电源、混合负荷。
[0011]进一步的，所述步骤二中，对配电网进行三层划分的方式为：
[0012]按照220kV变电站、110kV线路和110kV变压器的供电范围把配电网分成集中层、协
调层和分布层；其中，
[0013]集中层负责整个配网区域的调度工作，根据下层协调层汇总的电力电量信息，以配网区域经济性或可靠性为目标，制定从输电网获取电能的计划以及不同协调层电网之间的能量交互计划；
[0014]协调层负责所覆盖区域的调度工作，根据实际情况不同该区域可能是全部或部分配电网的分布层电网，根据下层所属全部分布层电网的电力电量信息，以配网区域经济性或可靠性为目标，以可再生能源发电就地消纳为导向，制定发电计划并协助完成不同分布层电网之间的能量交互；当协调层无法做到区域内电力电量平衡时，可以将功率/能量、缺额/余额上报给集中层电网，由集中层进行再调度。
[0015]分布层作为集中—分布式形态的最后一层，起到连接电网与用户的末端功能，担负着电能分配的最终任务；根据运行时的实际情况，以集中层或协调层制定的发电计划为边界条件，以分布层电网内部经济性或可靠性为目标，以可再生能源就地消纳为导向，制定发电计划，并将功率/能量、缺额/余额上报给协调层进行再调度。
[0016]进一步的，所述步骤二中，对分布层进行分区得到多个分布层电网的过程为：1)确定配网规划范围；
[0017]2)使用负荷预测和电力电量平衡方法确定整个集中层的净负荷密度及未来增长情况，确定分布式电源和储能容量的分布情况，最终得到以上数据的分布密度统计图表；
[0018]3)明确分布层电网建设目标数量和范围，以分布层电网和集中/协调层功率交换最小为目标，计算得到每个分布层电网应有的最小净负荷值；
[0019]4)确定规划区域内所有地块或用户区块的类型、净负荷密度、地理位置和面；
[0020]5)以类型统一、地理位置接近为目标，利用聚类方法得到各供电单元；
[0021]6)以净负荷值平均最小、地理位置接近为目标，利用聚类方法得到各分布层电网。
[0022]进一步的，所述步骤三中，根据电力平衡的要求，充分考虑电力在各层级及各分布单元之间相互交互协调，优先进行源荷电力概率平衡，然后基于平衡后的结果判断储能出力概率，最后将储能出力加入概率平衡中进行修正，得到电力平衡和逐年新增分布式电源结果；
[0023]电量平衡与电力平衡相同，是综合考虑配网范围内所有新能源的源荷储之间的平衡。
[0024]进一步的，所述步骤三中，最终网架结构的形成过程为：
[0025]1)确定配电网结构应满足的基本要求；
[0026]2)对于供电区域等级较高的地区，选用较为复杂可靠性较高的接线模式，以保证在故障时有充足的备用线路可以及时转供负荷；对于供电区域等级较低的地区，考虑经济性因素，对接线模式的可靠性要求不太；
[0027]3)对于区域净饱和负荷密度较高的供电区域，线路选型采用线径粗、容量大的线路型号；对于其他净饱和负荷密度较低的供电区域，降低线径要求；
[0028]4)对于部分分布式电网内部源荷储平衡的供电区域，减少变压器出线条数；
[0029]5)变电站电气主接线应根据变电站在电网中的地位、出线回路数、设备特点、负荷性质及电源与用户接入的条件确定，并满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建要求。
[0030]进一步的，所述步骤三中，配电网结构应满足的基本要求为：
[0031]1)正常运行时，各变电站应有相对独立的供电范围，供电范围不交叉、不重叠，故障或检修时，变电站之间应有一定比例的负荷转供能力；
[0032]2)分布层电网的10kV出线所供负荷宜均衡，应有合理的分段和联络；故障或检修时，应具有转供非停运段负荷的能力；
[0033]3)合理选取分布式电源、储能、微电网、电动汽车等新能源的接入点，并考虑短路电流控制、重要负荷的转供因素的影响；
[0034]4)分布层电网和主网、协调层电网和主网之间都应有适当的结构保证其可以灵活地在并网和孤岛状态切换，从而保证故障隔离和恢复能力。
[0035]本专利技术的有益效果为：
[0036]1)本申请规范了新型电力系统的规划流程，创新性地提出了源荷协同预测核心步骤，在新型电力系统中，负荷预测、可再生能源预测、分布式电源定制定容有机结合为源荷协同预测，同时对比传统配电网规划，解决了传统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法，其步骤是：步骤一、对配电网的可再生能源分布情况以及负荷情况进行负荷预测，根据负荷预测结果制定分布式电源和储能的电源规划并得到净负荷预测结果；步骤二、将配电网分成集中层、协调层、分布层三层结构，并将分布层进行分区，得到多个分布层电网；步骤三、根据负荷预测与电源规划、分层分区的结果逐级确定主接线模式以及电力电量平衡，确定变电设施和输电线路的建设及扩建计划，形成最终网架结构。2.根据权利要求1所述的一种双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法，其特征是：所述步骤一中，构建分层预测方法，使负荷预测和电源规划相结合，负荷预测和电源规划互相作为输入和输出，负荷预测向电源规划提供边界条件，电源规划向负荷预测提供计算净负荷所需参数。3.根据权利要求2所述的一种双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法，其特征是：根据规划区净负荷的数据基础和实际需要，综合选用概率建模法、神经网络法、蒙特卡洛模拟法中的一种进行预测，并以另外两种方法进行校核。4.根据权利要求3所述的一种双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法，其特征是：分布层电网进行空间净负荷预测时，以地块或用户区块为预测单位，根据其发电/用电特性、出力/消耗特性将其分为商用负荷、工业负荷、家庭负荷、农村/农牧区负荷、可调度负荷、快速响应储能、慢响应储能、不可调度电源、可调度电源、混合负荷。5.根据权利要求4所述的一种双碳背景下高渗透率新能源消纳与电网适应性规划方法，其特征是：所述步骤二中，对配电网进行三层划分的方式为：按照220kV变电站、110kV线路和110kV变压器的供电范围把配电网分成集中层、协调层和分布层；其中，集中层负责整个配网区域的调度工作，根据下层协调层汇总的电力电量信息，以配网区域经济性或可靠性为目标，制定从输电网获取电能的计划以及不同协调层电网之间的能量交互计划；协调层负责所覆盖区域的调度工作，根据实际情况不同该区域可能是全部或部分配电网的分布层电网，根据下层所属全部分布层电网的电力电量信息，以配网区域经济性或可靠性为目标，以可再生能源发电就地消纳为导向，制定发电计划并协助完成不同分布层电网之间的能量交互；当协调层无法做到区域内电力电量平衡时，可以将功率/能量、缺额/余额上报给集中层电网，由集中层进行再调度。分布层作为集中—分布式形态的最后一层，起到连接电网与用户的末端功能，担负着电能分配的最终任务；根据运行时的实际情况，以集中层或协调层制定的发电计划为边界条件，以分布层电网内部经济性或可靠性为目标，以可再生能源就地消纳为导向，制定发电计划，并将功率/能量、缺额/余额上报给协调层进行再调度。6.根据权利要求5所述的一种双碳背景下高渗透率新能源消纳与电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宜龙，袁祖慧，陈向阳，胡雪婷，张建龙，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司池州供电公司，
类型：发明
国别省市：