一种含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法技术

本发明专利技术属于电力技术领域，涉及一种含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法。该方法包括：建立配电网中各负荷点一年中每小时的负荷变化曲线；建立配电网中各光伏发电一年中每小时的输出功率曲线；确定光伏发电最大可供电范围和转供对端最大可供电范围；求出光伏发电最大可供电范围内的各负荷点可由光伏发电供电的概率；搜索负荷点；求各负荷点的最小路，并分别记录各负荷点的最小路和非最小路上的设备；确定各负荷点的最小路和非最小路上的设备的设备故障率和故障时间对各负荷点可靠性指标的贡献；计算各负荷点可靠性指标；计算配电网系统可靠性指标。采用本发明专利技术所述方法建立光伏发电模型所需的数据量小、精度高；更切合实际。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力
，特别涉及一种含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法。
技术介绍
可再生能源以分布式电源形式接入配电网是减轻我国能源压力和保护环境的有效手段，且分布式电源接入配电网的情况在我国已经很常见。光伏发电相对而言开发潜力较大，但其本身受环境制约较强，具有间歇性和随机性。分布式电源接入配电网会对配电网的潮流分布、保护控制、谐波、稳定性等方面造成影响。当分布式电源的渗透率较低时，可能这些影响不是很显著，但随着渗透率不断增加，这些影响便不容忽视。另一方面，随着社会经济发展，人民生活水平提高，用户对供电可靠性的要求越来越高，我国很多地区对供电可靠性要求已经达到“五个九”，因此，针对分布式电源接入配电网进行研究是很有必要的。配电网可靠性评估的核心即计算出各负荷点的可靠性指标，进而计算出整个配电系统的可靠性指标。常见的负荷点可靠性指标包括：平均故障率、平均停电时间、每次故障平均停电持续时间；常见的系统可靠性指标包括：系统平均停电频率指标(SystemAverageInterruptionFrequencyIndex，SAIFI)、用户平均停电频率指标(CustomerAverageInterruptionFrequencyIndex，CAIFI)、系统平均停电持续时间指标(SystemAverageInterruptionDurationIndex，SAIDI)、用户平均停电持续时间指标(CustomerAverageInterruptionDurationIndex，CAIDI)、平均供电可用度指标(AverageServiceAvailabilityIndex，ASAI)、系统总电量不足指标(energynotsupplied，ENS)、系统平均电量不足指标(averageenergynotsupplied，AENS)等。系统可靠性指标可由各负荷点指标计算而得。目前国内外已有一些针对分布式电源接入后配电网可靠性的研究，较为典型的可分为两大类：模拟法和解析法。其中，模拟法又以蒙特卡洛法最为常见。分布式电源接入配电网后的可靠性评估，其难点在于将分布式电源的时序功率输出与系统负荷变化相匹配；另外，我国配电网建设已经加大了力度，配电网的结构已经从以往的单辐射形式逐渐向多分段、多联络的形式转变，而现有研究在计算可靠性指标时基本未考虑转供(联络线)对配电网可靠性造成的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法，在同一时间轴上考虑光伏发电和负荷的时序变化，考虑故障情况下光伏构成微电网后孤岛运行情况，并考虑了转供方案(联络线)对可靠性的影响，对光伏发电本身的数据量要求较少，能更精确地反映含高渗透率光伏发电配电网的可靠性。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供一种含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法，该方法包括以下步骤：步骤一，建立配电网中各负荷点一年中每小时的负荷变化曲线；统计得到配电网中各负荷点一年中每日最大负荷变化曲线和典型日负荷率变化曲线，将一年中每日最大负荷变化曲线和典型日负荷率变化曲线拟合得到配电网中各负荷点一年中每小时的负荷变化曲线；步骤二，建立配电网中各光伏发电一年中每小时的输出功率曲线；首先，通过计算建立光伏发电一年中每日最大输出功率曲线；统计得到光伏发电的典型日输出功率曲线；然后，将一年中每日最大输出功率曲线和典型日输出功率曲线拟合得到配电网中各光伏发电一年中每小时的输出功率曲线；步骤三，根据光伏发电装机容量Ppv，确定光伏发电最大可供电范围和转供对端最大可供电范围，即确定光伏发电最多可能包含的负荷点和转供对端最多可能包含的负荷点；步骤四，根据步骤一得到的配电网中各负荷点一年中每小时的负荷变化曲线、步骤二得到的配电网中各光伏发电一年中每小时的输出功率曲线和步骤三得到的光伏发电最大可供电范围，求出光伏发电最大可供电范围内的各负荷点可由光伏发电供电的概率；步骤五，搜索负荷点；步骤六，求各负荷点的最小路，并分别记录各负荷点的最小路和非最小路上的设备；步骤七，确定各负荷点的最小路和非最小路上的设备的设备故障率和故障时间对各负荷点可靠性指标的贡献；步骤八，计算各负荷点可靠性指标；步骤九，根据各负荷点可靠性指标计算配电网系统可靠性指标。所述步骤二中，通过如下式计算得到光伏发电一年中每日最大输出功率曲线：影响光伏发电输出功的主要因素是太阳辐射强度和温度；在不考虑遮挡的情况下，每日太阳辐射强度Iday只与日地之间的相对位置有关，可由式(1)计算而得:式中，S0为太阳常数，为1367W/m2；N表示日序；光伏发电一年中每日最大输出功率Pdm则可由式(2)计算而得；式中，Pstc为标准条件下(对应太阳辐射强度Istc＝1000W/m2，温度Tstc＝25℃)光伏发电的输出功率；αT为光伏发电的功率温度系数，％/K；Iday为每日太阳辐射强度，W/m2；Tdm为每日光伏板的最高温度，℃。所述步骤三中，转供对端也相当于一个电源，它的最大供电范围求取方法与光伏发电的最大可供电范围求取方法相同；光伏发电最大可供电范围求取方法具体如下式(3)所示：式中，maxNLP表示光伏发电最大可供电范围，是负荷点的集合；Ni表示距离电源点第i近，且能形成通路的负荷点；PNi表示负荷点Ni所连负荷的最大值，kW；PPv表示光伏发电装机容量，kW。所述步骤四中，光伏发电最大可供电范围内的各负荷点可由光伏发电供电的概率为：式中，Pi为光伏发电最大可供电范围内的负荷点i可由光伏发电供电的概率；t为叠加负荷曲线与步骤二得到的配电网中光伏发电一年中每小时输出功率曲线置于同一时间轴下时，位于光伏发电一年中每小时输出功率曲线下方的时间；其中，叠加负荷曲线为步骤一中负荷点i一年中每小时的负荷变化曲线与以负荷点i为最远负荷点的光伏发电最大可供电范围的子集中所有负荷点的一年中每小时的负荷变化曲线相叠加的曲线。所述步骤五中，给配电网中所有负荷点进行连续编号。所述步骤六中，将配电网中的节点和二端口设备分别进行编号，其中节点编号按照进线首端是1，出线末节点为编号最大值的规律进行连续编号；从电源点，即节点1，开始搜索，访问当前所有邻接节点，然后再依次从已访问的邻接节点继续搜索，直至搜索到负荷点时，此时电源点到负荷点所经过路径即为该负荷点的最小路，记录此时电源点到负荷点所经过的设备编号；电源点到负荷点所经过的设备即为该负荷点的最小路上的设备，其余设备均为该负荷点的非最小路上的设备；然后继续搜索，直到所有负荷点都搜索完毕为止，记录得到各负荷点的最小路和非最小路上的设备。所述步骤七包括如下步骤：a、判断各最小路上的负荷点是否在转供对端最大可供电范围内：如果负荷点i在转供对端的最大可供电范围内，则负荷点i所对应最小路上所有设备的设备故障率为0，故障时间为设备每次故障平均停电持续时间；并以此参与该负荷点i可靠性指标的计算；否则继续判断各最小路上的负荷点是否在光伏发电最大供电范围内：如果负荷点i在光伏发电最大供电范围内，设备j为在其最小路上任意一设备，则设备j的故障率为(1-Pi)λj，其中，Pi为步骤四中求得的光伏发电最大可供电范围内的负荷点i可由光伏发电供电的概率，λj为设备j统计所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一，建立配电网中各负荷点一年中每小时的负荷变化曲线；统计得到配电网中各负荷点一年中每日最大负荷变化曲线和典型日负荷率变化曲线，将一年中每日最大负荷变化曲线和典型日负荷率变化曲线拟合得到配电网中各负荷点一年中每小时的负荷变化曲线；步骤二，建立配电网中各光伏发电一年中每小时的输出功率曲线；首先，通过计算建立光伏发电一年中每日最大输出功率曲线；统计得到光伏发电的典型日输出功率曲线；然后，将一年中每日最大输出功率曲线和典型日输出功率曲线拟合得到配电网中各光伏发电一年中每小时的输出功率曲线；步骤三，根据光伏发电装机容量Ppv，确定光伏发电最大可供电范围和转供对端最大可供电范围，即确定光伏发电最多可能包含的负荷点和转供对端最多可能包含的负荷点；步骤四，根据步骤一得到的配电网中各负荷点一年中每小时的负荷变化曲线、步骤二得到的配电网中各光伏发电一年中每小时的输出功率曲线和步骤三得到的光伏发电最大可供电范围，求出光伏发电最大可供电范围内的各负荷点可由光伏发电供电的概率；步骤五，搜索负荷点；步骤六，求各负荷点的最小路，并分别记录各负荷点的最小路和非最小路上的设备；步骤七，确定各负荷点的最小路和非最小路上的设备的设备故障率和故障时间对各负荷点可靠性指标的贡献；步骤八，计算各负荷点可靠性指标；步骤九，根据各负荷点可靠性指标计算配电网系统可靠性指标。...

【技术特征摘要】
1.一种含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一，建立配电网中各负荷点一年中每小时的负荷变化曲线；统计得到配电网中各负荷点一年中每日最大负荷变化曲线和典型日负荷率变化曲线，将一年中每日最大负荷变化曲线和典型日负荷率变化曲线拟合得到配电网中各负荷点一年中每小时的负荷变化曲线；步骤二，建立配电网中各光伏发电一年中每小时的输出功率曲线；首先，通过计算建立光伏发电一年中每日最大输出功率曲线；统计得到光伏发电的典型日输出功率曲线；然后，将一年中每日最大输出功率曲线和典型日输出功率曲线拟合得到配电网中各光伏发电一年中每小时的输出功率曲线；步骤三，根据光伏发电装机容量Ppv，确定光伏发电最大可供电范围和转供对端最大可供电范围，即确定光伏发电最多可能包含的负荷点和转供对端最多可能包含的负荷点；步骤四，根据步骤一得到的配电网中各负荷点一年中每小时的负荷变化曲线、步骤二得到的配电网中各光伏发电一年中每小时的输出功率曲线和步骤三得到的光伏发电最大可供电范围，求出光伏发电最大可供电范围内的各负荷点可由光伏发电供电的概率；步骤五，搜索负荷点；步骤六，求各负荷点的最小路，并分别记录各负荷点的最小路和非最小路上的设备；步骤七，确定各负荷点的最小路和非最小路上的设备的设备故障率和故障时间对各负荷点可靠性指标的贡献；步骤八，计算各负荷点可靠性指标；步骤九，根据各负荷点可靠性指标计算配电网系统可靠性指标。2.根据权利要求1所述的含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤二中，通过如下式计算得到光伏发电一年中每日最大输出功率曲线：影响光伏发电输出功的主要因素是太阳辐射强度和温度；在不考虑遮挡的情况下，每日太阳辐射强度Iday只与日地之间的相对位置有关，可由式(1)计算而得:Iday=S0(1+0.033cos(2π(N+10)365))---(1)]]>式中，S0为太阳常数，为1367W/m2；N表示日序；光伏发电一年中每日最大输出功率Pdm则可由式(2)计算而得；Pdm=PstcIdayIstc[1+αT(Tdm-Tstc)]---(2)]]>式中，Pstc为标准条件下(对应太阳辐射强度Istc＝1000W/m2，温度Tstc＝25℃)光伏发电的输出功率；αT为光伏发电的功率温度系数，％/K；Iday为每日太阳辐射强度，W/m2；Tdm为每日光伏板的最高温度，℃。3.根据权利要求1所述的含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤三中，转供对端也相当于一个电源，它的最大供电范围求取方法与光伏发电的最大可供电范围求取方法相同；光伏发电最大可供电范围求取方法具体如下式(3)所示：maxNLP=ΣNiΣPNi<PPv---(3)]]>式中，maxNLP表示光伏发电最大可供电范围，是负荷点的集合；Ni表示距离电源点第i近，且能形成通路的负荷点；PNi表示负荷点Ni所连负荷的最大值，kW；PPv表示光伏发电装机容量，kW。4.根据权利要求1所述的含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤四中，光伏发电最大可供电范围内的各负荷点可由光伏发电供电的概率为：Pi=Σt8760---(4)]]>式中，Pi为光伏发电最大可供电范围内的负荷点i可由光伏发电供电的概率；t为叠加负荷曲线与步骤二得到的配电网中光伏发电一年中每小时输出功率曲线置于同一时间轴下时，位于光伏发电一年中每小时输出功率曲线下方的时间；其中，叠加负荷曲线为步骤一中负荷点i一年中每小时的负荷变化曲线与以负荷点i为最远负荷点的光伏发电最大可供电范围的子集中所有负荷点的一年中每小时的负荷变化曲线相叠加的曲线。5.根据权利要求1所述的含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤五中，给配电网中所有负荷点进行连续编号。6.根据权利要求1所述的含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤六中，将配电网中的节点和二端口设备分别进行编号，其中节点编号按照进线首端是1，出线末节点为编号最大值的规律进行连续编号；从电源点，即节点1，开始搜索，访问当前所有邻接节点，然后再依次从已访问的邻接节点继续搜索，直至搜索到负荷点时，此时电源点到负荷点所经过路径即为该负荷点的最小路，记录此时电源点到负荷点所经过的设备编号；电源点到负荷点所经过的设备即为该负荷点的最小路上的设备，其余设备均为该负荷点的非最小路上的设备；然后继续搜索，直到所有负荷点都搜索完毕为止，记录得到各负荷点的最小路和非最小路上的设备。7.根据权利要求1所述的含光伏发电构成微电网的配电网可靠性评估方法，其特征在于：所述步骤七包...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建华，周长城，朱雪飞，史玉洁，袁泽，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11