一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法技术

本发明专利技术提供一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法，包括以下步骤：采集10kV线路运行数据和网架拓扑数据；将光伏出力数据作归一处理；建立简易拓扑网架信息库并对原始网架进行简化；在安全运行范围内进行光伏承载能力趋优求解。本发明专利技术在区域历史负荷运行特性的基础上，结合区域的光伏出力特性，考虑原始负荷和光伏出力的交互影响，相比传统根据冗余容量计算光伏发电消纳能力的方法，本发明专利技术考虑了原始负荷和光伏出力交互影响的问题，同时提出了网架拓扑简化方法，在满足配电网安全运行的条件下，可准确、最大程度地得到配电网对光伏的承载能力，同时简化拓扑方法相比传统基于大网架复杂拓扑计算具备更高的便利性。大网架复杂拓扑计算具备更高的便利性。大网架复杂拓扑计算具备更高的便利性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法


[0001]本专利技术涉及一种配电网光伏承载能力评估方法，尤其是一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法。

技术介绍

[0002]近年来随着光伏发电的大力发展和普及，其在日常生活中的应用程度越来越广泛，未来也将在双碳政策激励下得到更大的推广，对于光伏发电的规模也将进一步扩大，更高的光伏发电并网建设需求对于原有配电网存在一定的冲击风险，因此需对光伏发电规划建设做到高精度、高安全、高可靠。
[0003]针对上诉问题，本专利技术提出一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法，通过采集目标区域负荷运行数据和光伏发电数据，挖掘区域的负荷特性和光伏发电出力特性，充分考虑原始负荷和光伏发电出力交互的因素，由此进行配电网光伏发电接入的承载计算，可提高配电网规划资源的利用率，避免所规划光伏发电并网容量未来对电网运行造成严重冲击，同时通过简化拓扑模型可较好提高对大面积区域配电网光伏承载能力的计算效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于改善评估配电网对光伏发电承载能力的计算方法，一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0005]步骤1：采集10kV线路运行数据和网架拓扑数据；
[0006]步骤2：将光伏出力数据作归一处理；
[0007]步骤3：建立简易拓扑网架信息库并对原始网架进行简化；
[0008]步骤4：在安全运行范围内进行光伏承载能力趋优求解。
[0009]进一步的，在步骤1中，采集10kV线路运行数据和网架拓扑数据，运行数据包括目标区域典型日内每个测量时刻的负荷有功功率P1(t)、每个测量时刻的光伏有功出力P2(t)，测量时间间隔为15分钟；网架拓扑数据包括10kV线路的单线图、架空线长度L1和线路长度L2、线路电阻和电抗参数、节点电压上限值和下限值。
[0010]进一步的，在步骤2中，将光伏出力数据作归一处理，具体方法如下：
[0011]对光伏有功出力P2(t)做归一化处理，归一处理如下式：
[0012][0013]式中为第t时刻的光伏有功出力的归一值；P2(t)为t时刻的光伏出力；P
2,max
和P
2,min
分别为一天内光伏有功出力的最大值和最小值；
[0014]进一步的，在步骤3中，建立简易拓扑网架信息库并对原始网架进行简化，具体方法如下：
[0015]1)确定简化网架类型，对目标区域复杂拓扑网架的分支数量n进行判断选择，当n
为0时，选择无分支简易网架；当n为1时，若分支点距离首端距离不超过线路主干长度的一半，则选择首端分支简易网架，若超过则选择末端分支简易网架；当n为2及以上时，选择均匀分支简易网架；
[0016]2)确定线路类型，当整体网架的架空线长度L1不小于电缆长度L2时，选择架空线类型；当整体网架的架空线长度L1小于电缆长度L2时，选择电缆线类型；
[0017]3)分别确定主干线路、分支线路最小截面积，通常线径更小的线路更容易出现安全运行越限的情况，因此对于主干线路、分支线路根据单线图分别确定两者的线路最小截面积。
[0018]进一步的，在步骤4中，在安全运行范围内进行光伏承载能力趋优求解，具体方法如下：
[0019]1)光伏承载能力指配电网允许增建光伏发电设备的上限容量，单位为kW，设区域光伏承载能力为P
lim
，第t时刻允许承载的光伏出力为P2(t)，则P
lim
和P2(t)满足以下关系：
[0020]P
lim
＝min[P
lim
(1),P
lim
(2),...,P
lim
(95),P
lim
(96)]ꢀꢀꢀ
(2)
[0021][0022]式中P
2,lim
为一天各时刻可允许承载光伏出力的最小值；P2(t)为光伏出力幅值；为光伏出力归一值；
[0023]2)初始化三个承载能力，包括大、中、小值P
lim,a
、P
lim,b
和P
lim,c
，其中P
lim,a
＝0，P
lim,c
应尽可能取得很大，P
lim,b
＝(P
lim,a
+P
lim,c
)/2；网架各个节点的原始总负荷计算如下：
[0024][0025]式中P
k
(t)为第k个节点t时刻的原始总负荷；P1(t)为配电网总负荷；K为负荷节点个数；
[0026]3)消纳能力为某一节点允许新增新光伏发电设备的容量，根据三种消纳能力分别计算新增光伏发电所带来的出力幅值，则小、中、大消纳能力对应的出力幅值分别为：
[0027][0028][0029][0030]设新增光伏并网节点为节点k，则节点k潮流计算输入的负荷为P
k
(t)
‑
P2(t)；
[0031]4)在三种消纳能力下，计算一天内每个时刻的潮流，得到三种光伏承载能力下一天内线路电流最大值I
a,max
,I
b,max
,I
c,max
，一天内所有节点最大的电压标幺值U
a,max
,U
b,max
,U
c,max
；
[0032]5)进行越限判断，某一光伏承载能力下，若潮流结果出现最大电流超过馈线载流量，或最大节点电压大于电压规定的上限，则表示该光伏承载能力会导致配电网运行不安全，应进行减小，电流、电压的相关越限公式如下：
[0033]I
max
>I
lim
ꢀꢀꢀ
(8)
[0034]U
max
>1.07U
N
ꢀꢀꢀ
(9)
[0035]式中I
lim
为线路载流量；U
N
为电压基准值；
[0036]对三种光伏承载能力的区域潮流结果进行越限判断，若电压、电流存在越限则标记为1，若不存在越限则标记为0，由此得到承载能力小、中、大下的越限情况r1，r2，r3；
[0037]6)，则根据越限情况并采用二分法更新光伏承载能力的小、中、大值，更新方法如下：
[0038]若r1＝0,r2＝0,r3＝1，说明小中值不越限，大值越限，则需将原来的中值消纳能力赋给小值，大值消纳能力不变，中值消纳能力为更新大小值后的均值，如下式：
[0039][0040]若r1＝0,r2＝1,r3＝1，说明小值不越限，中大值越限，则需将原来的中值消纳能力赋给大值，小值消纳能力不变，中值消纳能力为更新大小值后的均值，如下式：
[0041][0042]7)用更新后的承载能力重复步骤(3)，直本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集10kV线路运行数据和网架拓扑数据；步骤2：将光伏出力数据作归一处理；步骤3：建立简易拓扑网架信息库并对原始网架进行简化；步骤4：在安全运行范围内进行光伏承载能力趋优求解。2.根据权利要求1所述一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法，其特征在于，所述步骤1采集10kV线路运行数据和网架拓扑数据，运行数据包括目标区域典型日内每个测量时刻的负荷有功功率P1(t)、每个测量时刻的光伏有功出力P2(t)，测量时间间隔为15分钟；网架拓扑数据包括10kV线路的单线图、架空线长度L1和线路长度L2、线路电阻和电抗参数、节点电压上限值和下限值。3.根据权利要求1所述一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法，其特征在于，所述步骤2将光伏出力数据作归一处理，具体方法如下：对光伏有功出力P2(t)做归一化处理，归一处理如下式：式中为第t时刻的光伏有功出力的归一值；P2(t)为t时刻的光伏出力；P
2,max
和P
2,min
分别为一天内光伏有功出力的最大值和最小值。4.根据权利要求1所述一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法，其特征在于，所述步骤3对原始网架进行简化，具体方法如下：1)确定简化网架类型，对目标区域复杂拓扑网架的分支数量n进行判断选择，当n为0时，选择无分支简易网架；当n为1时，若分支点距离首端距离不超过线路主干长度的一半，则选择首端分支简易网架，若超过则选择末端分支简易网架；当n为2及以上时，选择均匀分支简易网架；2)确定线路类型，当整体网架的架空线长度L1不小于电缆长度L2时，选择架空线类型；当整体网架的架空线长度L1小于电缆长度L2时，选择电缆线类型；3)分别确定主干线路、分支线路最小截面积，通常线径更小的线路更容易出现安全运行越限的情况，因此对于主干线路、分支线路根据单线图分别确定两者的线路最小截面积。5.根据权利要求1所述一种基于简化拓扑的配电网光伏承载能力评估方法，其特征在于，所述步骤4在安全运行范围内进行光伏承载能力趋优求解，具体方法如下：1)光伏承载能力指配电网允许增建光伏发电设备的上限容量，单位为kW，设区域光伏承载能力为P
lim
，第t时刻允许承载的光伏出力为P2(t)，则P
lim
和P2(t)满足以下关系：P
lim
＝min[P
lim
(1),P
lim
(2),...,P
lim
(95),P
lim
(96)]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中P
2,lim
为一天各时刻可允许承载光伏出力的最小值；P2(t)为光伏出力幅值；为光伏出力归一值；2)初始化三个承载能力，包括大、中、小值P
lim,a
、P
lim,b
和P
lim,c
，其中P
lim,a
...

【专利技术属性】
技术研发人员：林强，
申请(专利权)人：海南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：