CN118100179A - 一种分布式电源的承载力评估方法、系统、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
一种分布式电源的承载力评估方法、系统、设备及介质，该方法基于配电网中分布式电源的实际情况，构建了包含基于电压波动的承载力评估模型的分布式电源承载力评估模型，通过求解基于电压损耗、线路载流和电压波动的计算公式反推得到三种指标在控制临界点的接入容量，得到分布式电源接入配网所能承载的最大容量。本发明参考电网对分布式电源运行控制值的要求，在电压损耗和线路载流两个运行指标的基础上，增加电压波动的运行指标，估算配网中分布式电源的最大承载力，无需精确的潮流仿真，计算方便快速，模型简单直观，适用于规划电网、缺乏详细数据时的工程运算。
Description
技术领域
本发明属于配电网规划技术领域，具体涉及一种分布式电源的承载力评估方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
随着“双碳”政策的推进和新型配电网建设的深化，大量高渗透率的分布式光伏电源接入配电网，但由于分布式电源受到太阳辐射强度的影响，其原拓扑结构和潮流方向改变的同时，分布式电源的输出特性也影响了电网的电能质量，严重时会对整个电网系统构成危害，所以开展新型配电网中分布式电源的承载力评估工作非常必要。
目前，分布式电源的承载力评估主要包括潮流仿真和简化评估两大类，其中，潮流仿真需要大量的系统数据，包括完整的网络拓扑，各运行设备的参数，负荷大小及分布情况等，数据录入工作繁琐，维护工作量大；而现有的承载力简化评估方法对分布式电源影响因素的考虑不够全面，已不能适应分布式电源渗透率逐渐提高的未来发展趋势。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提供一种对分布式电源的影响因素考虑更加全面的承载力评估方法、系统、设备及存储介质。
为实现以上目的，本发明的技术方案如下：
第一方面，本发明提出一种分布式电源的承载力评估方法，包括：
S1、构建分布式电源的承载力评估模型，所述模型中包含基于电压波动的承载力评估模型；
S2、求解分布式电源的承载力评估模型，得到分布式电源接入配网所能承载的最大容量。
所述S1中，基于电压波动的承载力评估模型为：
；
上式中，为基于电压波动的承载力计算值，/>为由分布式电源引起的电压波动，/>为线路额定电压，/>为分布式电源输出功率瞬间变化的幅度占额定输出功率的比例，/>为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>为线路单位长度的电阻，/>为线路主干线长度。
所述S1中，分布式电源的承载力评估模型为：
；
上式中，为分布式电源承载力计算值，/>为基于电压损耗的承载力计算值，为基于电压波动的承载力计算值，/>为基于线路载流的承载力计算值。
所述分布式电源的承载力评估模型还包括基于电压损耗的承载力评估模型和基于线路载流的承载力评估模型；
所述基于电压损耗的承载力评估模型为：
；
所述基于线路载流的承载力评估模型为：
；
上式中，为线路对应某种典型负荷分布方式下的电压损耗系数，/>、/>分别为负荷线路输送的有功功率、无功功率，/>、/>分别为线路单位长度的电阻、电抗，/>为线路主干线长度，/>为线路额定电压，/>为线路电压损失百分数，/>为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>分布式电源的功率因数角，/>为线路持续允许电流值。
第二方面，本发明提出一种分布式电源的承载力评估系统，包括承载力评估模型构建模块和模型求解模块；
所述承载力评估模型构建模块用于构建分布式电源的承载力评估模型，所述模型中包含基于电压波动的承载力评估模型；
所述模型求解模块用于求解分布式电源的承载力评估模型，得到分布式电源接入配网所能承载的最大容量。
所述承载力评估模型构建模块包括基于电压波动的承载力评估模型单元；
所述基于电压波动的承载力评估模型单元用于构建如下基于电压波动的承载力评估模型：
；
上式中，为基于电压波动的承载力计算值，/>为由分布式电源引起的电压波动，/>为线路额定电压，/>为分布式电源输出功率瞬间变化的幅度占额定输出功率的比例，/>为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>为线路单位长度的电阻，/>为线路主干线长度。
所述承载力评估模型构建模块用于构建如下分布式电源的承载力评估模型：
；
上式中，为分布式电源承载力计算值，/>为基于电压损耗的承载力计算值，为基于电压波动的承载力计算值，/>为基于线路载流的承载力计算值。
所述承载力评估模型构建模块还包括基于电压损耗的承载力评估模型单元和基于线路载流的承载力评估模型单元；
所述基于电压损耗的承载力评估模型单元用于构建如下基于电压损耗的承载力评估模型：
；
所述基于线路载流的承载力评估模型单元用于构建如下基于线路载流的承载力评估模型：
；
上式中，为线路对应某种典型负荷分布方式下的电压损耗系数，/>、/>分别为负荷线路输送的有功功率、无功功率，/>、/>分别为线路单位长度的电阻、电抗，/>为线路主干线长度，/>为线路额定电压，/>为线路电压损失百分数，/>为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>分布式电源的功率因数角，/>为线路持续允许电流值。
第三方面，本发明提出一种分布式电源的承载力评估设备，包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述计算机程序代码中的指令执行前述的一种分布式电源的承载力评估方法。
第四方面，本发明提出一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序；
所述计算机程序被处理器执行时实现前述的一种分布式电源的承载力评估方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种分布式电源的承载力评估方法、系统、设备及介质，该方法构建了包含基于电压波动承载力评估模型的分布式电源的承载力评估模型，通过求解分布式电源的承载力评估模型，得到分布式电源接入配网所能承载的最大容量。该方法参考电网对分布式电源运行控制值的要求，将电压波动指标作为输入参数，适应分布式电源在配电网中渗透率逐渐提高的发展趋势。
2、本发明一种分布式电源的承载力评估方法、系统、设备及介质，该方法利用三种指标在控制临界点的分布式电源接入容量，取容量较小值作为接入配网的最大容量，构建分布式电源的最终承载力评估模型。近似估算配网中分布式电源的最大承载力，无需进行精确的潮流仿真，计算方便快速，模型简单直观，适用于规划电网、缺乏详细数据时的工程运算。
附图说明
图1为本发明所述方法的整体流程图。
图2为本发明所述系统的结构图。
图3为实施例3所述设备的结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式以及附图对本发明作进一步详细的说明。
本发明提出一种分布式电源的承载力评估方法、系统、设备及存储介质，基于配电网中分布式电源的实际情况，给出承载力简化评估模型的假设条件，在电压损耗和线路载流两个运行指标的基础上，增加电压波动的运行指标，参考电网对其运行控制值的要求，考虑不同沿线分布情况下对配网承载力的影响，基于电压损耗、线路载流和电压波动计算公式反推分别得到三种指标在控制临界点的分布式电源接入容量，取容量较小值为接入配网的最大容量，即分布式电源接入配网所能承载的最大容量。
实施例1：
本实施例以一待评估区域为研究对象，该区域中的基础参数如表1和表2所示，确定该区域合适的电压波动控制值、电压损失百分数控制值、线路持续允许最大电流等控制临界点，然后代入模型求取控制临界点的分布式电源接入容量，取容量较小值为最终承载力评估值；
表1 评估区域的基础数据值1
；
表2 评估区域的基础数据值2
。
如图1所示，一种分布式电源的承载力评估方法，依次按照以下步骤进行：
1、结合配电网中分布式电源的实际情况，给出承载力评估模型的简化假设条件；
假设分布式电源的功率容量和负荷功率沿线路按相同规律分布，即线路上所有的分布式电源和负荷具有相同的功率因数；将正常运行的配电网线路等效为单电源辐射状结构，由于配电网线路的长度较短、电压等级较低，在分析其承载力时可以略去线路间的互感和线路对地分布电容，只计及线路自身的阻抗；配电母线以上系统等效为无限大功率系统，分析中将配电网母线电压近似为额定电压Un；
典型的负荷和分布式电源沿线分布形式包括均匀、渐增、递减、末端集中分布和中间较重分布5类；不同的负荷与分布式电源的分布形式将影响线路电压的分布情况，其中：均匀分布，电压损耗系数取0.5；渐增分布，电压损耗系数/>取0.67；递减分布，电压损耗系数/>取0.33；末端集中分布，电压损耗系数/>取1；中间较重分布，电压损耗系数/>取0.5。
2、根据电压波动、电压损耗和线路载流三种指标在控制临界点的分布式电源接入容量，取容量较小值构建分布式电源的承载力评估模型；
分布式电源的承载力评估模型为：
；
上式中，为分布式电源承载力计算值，/>为基于电压损耗的承载力计算值，为基于电压波动的承载力计算值，/>为基于线路载流的承载力计算值；
分布式电源的出力受一次能源(如风速和光照强度等)、地理分布、气候和天气等因素的影响，会产生明显的电压波动；基于分布式电源引起的电压波动，建立电压波动计算公式，反推得到基于电压波动的承载力评估模型，即可直接建立基于电压波动的承载力评估模型，快速求得满足电压波动的承载力最大值，便于相关人员在中压配电网规划阶段、缺乏详细数据时进行快速估算，确定区域最大承载力；
对于馈线主干线，采用如下公式计算单纯由分布式电源引起的电压波动：
；
上式中，为由分布式电源引起的电压波动，/>为分布式电源输出功率瞬间变化的幅度占额定输出功率的比例，/>为馈线主干线的电压损耗，/>为线路额定电压（kV），为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>、/>分别为分布式电源线路输送的有功功率、无功功率，/>、/>分别为线路的电阻、电抗，/>为基于电压波动的承载力计算值，/>、/>分别为线路单位长度的电阻、电抗（/>），/>分布式电源的功率因数角，/>为线路主干线长度（km）；
因此，基于电压波动的承载力评估模型可表示为：
；
上式中，为由分布式电源引起的电压波动，其控制值可根据不同波动频率和电压等级进行分类约束：当波动频率r≤1次/h时，低压、中压电压波动控制值取4%，高压电压波动控制值取3%；当1＜波动频率r≤10次/h时，低压、中压电压波动控制值取3%，高压电压波动控制值取2.5%；当10＜波动频率r≤100次/h时，低压、中压电压波动控制值取2%，高压电压波动控制值取1.5%；当100＜波动频率r≤1000次/h时，低压、中压电压波动控制值取1.25%，高压电压波动控制值取1%；
基于分布式电源中的电压偏移，建立电压损耗简化计算公式，反推得到基于电压损耗的承载力评估模型：
电压损耗与线路型号及长度、线路输送功率、功率分布情况有关，当负荷和电源功率沿线分布一致，同分布下的电压损耗系数大小相同，此时，线路末端电压最高；当线路型号及长度确定后，电压损耗与线路输送功率成正比，而输送功率由负荷功率和电源发电功率决定，可基于叠加法分别计算负荷功率、电源发电功率作用下的末端电压损耗，再通过累加得到综合损耗；
在略去电压损耗横分量的情况下，馈线主干线上的电压损耗简化计算公式包括：
；
；
；
；
上式中，为对应某种典型负荷或电源功率分布方式下的电压损耗系数，反映了不同分布方式相对于末端集中分布方式的电压损耗相对折损，/>、/>分别为线路输送的有功功率、无功功率（kW、kVAR），/>、/>分别为线路的电阻、电抗，/>为主干线上的承载力，/>为功率因数角，/>为负荷功率作用下的末端电压损耗，/>为线路对应某种典型负荷分布方式下的电压损耗系数，/>、/>分别为线路负荷输送的有功功率、无功功率，/>为电源发电功率作用下的末端电压损耗，/>为基于电压损耗的承载力计算值，/>分布式电源的功率因数角；
因此，基于电压损耗的承载力评估模型可表示为：
；
上式中，为线路电压损失百分数，其控制值可按照城网和农网分别进行约束；以城网各级电压损失百分数控制值为例，110kV或66kV变压器的电压损失百分数控制值取2%～5%，110kV或66kV线路的电压损失百分数控制值取4.5%～7%，35kV变压器的电压损失百分数控制值取2%～4.5%，35kV线路的电压损失百分数控制值取2.5%～5%，20kV或10kV配电变压器的电压损失百分数控制值取2%～4%，20kV或10kV线路的电压损失百分数控制值取2%～4%，低压线路的电压损失百分数控制值取4%～6%；以农网各级电压损失百分数控制值为例，110kV的电压损失百分数控制值取＜5%，35/66kV的电压损失百分数控制值取约5%，10kV的电压损失百分数控制值取3%~5%，0.38kV的电压损失百分数控制值取＜7%；
基于分布式电源中的线路载流，建立线路载流计算公式，反推得到基于线路载流的承载力评估模型：
承载力与线路持续允许电流值有如下关系：
；
上式中，为基于线路载流的承载力计算值，/>为线路持续允许电流值，即线路允许载流量（A），考虑到分布式电源功率因数较高，可认为其发电功率因数为1；
因此，基于线路载流的承载力评估模型可表示为：
；
上式中，为线路持续允许电流值，即线路允许载流量，其控制值（环境温度取25℃）可根据导线型号进行分类约束：当导线型号为LGJ-50时，线路持续允许电流220A；当导线型号为LGJ-70时，线路持续允许电流275A；当导线型号为LGJ-95时，线路持续允许电流335A；当导线型号为LGJ-120时，线路持续允许电流380A；当导线型号为LGJ-150时，线路持续允许电流445A；当导线型号为LGJ-240时，线路持续允许电流610A；当导线型号为LGJ-300时，线路持续允许电流700A；当导线型号为LGJ-400时，线路持续允许电流800A；当导线型号为LGJ-500时，线路持续允许电流966A；当导线型号为LGJ-600时，线路持续允许电流1090A。
3、求解分布式电源的承载力评估模型，得到如表3所示的该区域在电压损耗、线路载流和电压波动限制下的分布式电源接入配网所能承载的最终承载力评估值；
表3 评估区域的最大承载力评估值
。
实施例2：
如图2所示，一种分布式电源的承载力评估系统，包括承载力评估模型构建模块和模型求解模块；
所述承载力评估模型构建模块用于构建分布式电源的承载力评估模型，所述模型中包含基于电压波动的承载力评估模型；
所述模型求解模块用于求解分布式电源的承载力评估模型，得到分布式电源接入配网所能承载的最大容量。
所述承载力评估模型构建模块包括基于电压波动的承载力评估模型单元；
所述基于电压波动的承载力评估模型单元用于构建如下基于电压波动的承载力评估模型：
；
上式中，为基于电压波动的承载力计算值，/>为由分布式电源引起的电压波动，/>为线路额定电压，/>为分布式电源输出功率瞬间变化的幅度占额定输出功率的比例，/>为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>为线路单位长度的电阻，/>为线路主干线长度。
所述承载力评估模型构建模块用于构建如下分布式电源的承载力评估模型：
；
上式中，为分布式电源承载力计算值，/>为基于电压损耗的承载力计算值，为基于电压波动的承载力计算值，/>为基于线路载流的承载力计算值。
所述承载力评估模型构建模块还包括基于电压损耗的承载力评估模型单元和基于线路载流的承载力评估模型单元；
所述基于电压损耗的承载力评估模型单元用于构建如下基于电压损耗的承载力评估模型：
；
所述基于线路载流的承载力评估模型单元用于构建如下基于线路载流的承载力评估模型：
；
上式中，为线路对应某种典型负荷分布方式下的电压损耗系数，/>、/>分别为负荷线路输送的有功功率、无功功率，/>、/>分别为线路单位长度的电阻、电抗，/>为线路主干线长度，/>为线路额定电压，/>为线路电压损失百分数，/>为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>分布式电源的功率因数角，/>为线路持续允许电流值。
实施例3：
如图3所示，一种分布式电源的承载力评估设备，包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述计算机程序代码中的指令执行实施例1所述的一种分布式电源的承载力评估方法。
实施例4：
一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本方案所述的一种分布式电源的承载力评估方法的步骤。
Claims (10)
1.一种分布式电源的承载力评估方法，其特征在于，
所述方法包括：
S1、构建分布式电源的承载力评估模型，所述模型中包含基于电压波动的承载力评估模型；
S2、求解分布式电源的承载力评估模型，得到分布式电源接入配网所能承载的最大容量。
2.根据权利要求1所述的一种分布式电源的承载力评估方法，其特征在于，
所述S1中，基于电压波动的承载力评估模型为：
；
上式中，为基于电压波动的承载力计算值，/>为由分布式电源引起的电压波动，为线路额定电压，/>为分布式电源输出功率瞬间变化的幅度占额定输出功率的比例，为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>为线路单位长度的电阻，/>为线路主干线长度。
3.根据权利要求1所述的一种分布式电源的承载力评估方法，其特征在于，
所述S1中，分布式电源的承载力评估模型为：
；
上式中，为分布式电源承载力计算值，/>为基于电压损耗的承载力计算值，/>为基于电压波动的承载力计算值，/>为基于线路载流的承载力计算值。
4.根据权利要求3所述的一种分布式电源的承载力评估方法，其特征在于，
所述分布式电源的承载力评估模型还包括基于电压损耗的承载力评估模型和基于线路载流的承载力评估模型；
所述基于电压损耗的承载力评估模型为：
；
所述基于线路载流的承载力评估模型为：
；
上式中，为线路对应某种典型负荷分布方式下的电压损耗系数，/>、/>分别为负荷线路输送的有功功率、无功功率，/>、/>分别为线路单位长度的电阻、电抗，/>为线路主干线长度，/>为线路额定电压，/>为线路电压损失百分数，/>为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>分布式电源的功率因数角，/>为线路持续允许电流值。
5.一种分布式电源的承载力评估系统，其特征在于，
所述系统包括承载力评估模型构建模块和模型求解模块；
所述承载力评估模型构建模块用于构建分布式电源的承载力评估模型，所述模型中包含基于电压波动的承载力评估模型；
所述模型求解模块用于求解分布式电源的承载力评估模型，得到分布式电源接入配网所能承载的最大容量。
6.根据权利要求5所述的一种分布式电源的承载力评估系统，其特征在于，
所述承载力评估模型构建模块包括基于电压波动的承载力评估模型单元；
所述基于电压波动的承载力评估模型单元用于构建如下基于电压波动的承载力评估模型：
；
上式中，为基于电压波动的承载力计算值，/>为由分布式电源引起的电压波动，为线路额定电压，/>为分布式电源输出功率瞬间变化的幅度占额定输出功率的比例，为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>为线路单位长度的电阻，/>为线路主干线长度。
7.根据权利要求5所述的一种分布式电源的承载力评估系统，其特征在于，
所述承载力评估模型构建模块用于构建如下分布式电源的承载力评估模型：
；
上式中，为分布式电源承载力计算值，/>为基于电压损耗的承载力计算值，/>为基于电压波动的承载力计算值，/>为基于线路载流的承载力计算值。
8.根据权利要求7所述的一种分布式电源的承载力评估系统，其特征在于，
所述承载力评估模型构建模块还包括基于电压损耗的承载力评估模型单元和基于线路载流的承载力评估模型单元；
所述基于电压损耗的承载力评估模型单元用于构建如下基于电压损耗的承载力评估模型：
；
所述基于线路载流的承载力评估模型单元用于构建如下基于线路载流的承载力评估模型：
；
上式中，为线路对应某种典型负荷分布方式下的电压损耗系数，/>、/>分别为负荷线路输送的有功功率、无功功率，/>、/>分别为线路单位长度的电阻、电抗，/>为线路主干线长度，/>为线路额定电压，/>为线路电压损失百分数，/>为分布式电源对应某种电源功率分布方式下的电压损耗系数，/>分布式电源的功率因数角，/>为线路持续允许电流值。
9.一种分布式电源的承载力评估设备，其特征在于，
包括处理器以及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；
所述处理器用于根据所述计算机程序代码中的指令执行权利要求1-4任一项所述的一种分布式电源的承载力评估方法。
10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：
所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4中任一项所述的一种分布式电源的承载力评估方法的步骤。
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