电源配置规划方法及其系统技术方案

本发明专利技术提供了一种电源配置规划方法及其系统，所述分布式电源配置规划方法考虑了分布式电源接入对电压暂降的影响，研究了故障状态下分布式电源的故障特性，搭建了逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型；考虑敏感用户的电能质量需求，在配电网范围内加装STATCOM等设备，以满足不同敏感用户对电能质量的差异化需求；为保证规划方案的经济性和用户的满意程度，综合考虑分布式电源的投资建设成本及运行维护成本、STATCOM建设及运行维护成本、用户满意度等因素，对分布式电源进行合理配置，获得最优规划方案。

【技术实现步骤摘要】
电源配置规划方法及其系统
本专利技术属于分布式电源配置规划领域，具体地，涉及一种电源配置规划方法及其系统，尤其涉及一种计及用户满意度的分布式电源配置规划方法及其系统。
技术介绍
由于分布式电源固有的分散性及出力的随机性，其一般接入配电网运行。目前接入容量相对较小，对配电网的影响有限，但未来随着分布式发电技术的日益成熟，分布式发电的成本日益降低，分布式电源在配电网中的渗透率不断提高，其对配电网的节点电压、线路潮流、短路电流、可靠性等都会带来影响，这必然会对配电网规划运行带来新的挑战。因此，在进行分布式电源的配置规划时，在考虑传统配电网规划的因素外，需进一步考虑如何最大限度地减少分布式电源对配电网的不利影响。电能质量问题是电力系统研究的重要方向，其中电压暂降是电力系统运行过程中发生最频繁的电能质量问题。电压暂降会导致一些敏感负荷如精密制造厂、计算机、医疗设备等无法正常工作，造成巨大的社会经济损失，甚至对人的生命安全造成威胁。电压暂降发生频繁，其危害也非常大。而随着电力市场的逐渐放开，用户逐渐拥有了自主选择权，对电能质量有了差异化要求。静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator,STATCOM)装置具有快速补偿无功功率，且不会对系统中设备造成影响，安装方便，占地小等优点，使其成为治理电压暂降的有效方案。因此，在当前以电力市场为主导的新型配电方式下，研究分布式电源接入配网时需考虑其对电能质量的影响，建立考虑用户电能质量需求的分布式电源和STATCOM联合规划模型，尽可能提高用户的满意度和分布式电源的投资经济性。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种电源配置规划方法及其系统。根据本专利技术提供的一种电源配置规划方法，包括如下步骤：步骤1：形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型；步骤2：根据用户电能质量需求、目标函数及逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型，形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型和STATCOM的联合规划模型。优选地，所述步骤1，包括步骤1.1；步骤1.1：正常运行状态下逆变器型分布式电源的数学模型；通过控制逆变器的输出功率，形成正常运行状态下的逆变器型分布式电源的数学模型；控制所述逆变器的输出功率通过下列公式得到：式中，为逆变器输出电流在d轴上的分量；P*为逆变器输出有功功率；Us为并网点的电压幅值；为逆变器输出电流在q轴上的分量；Q*为无功功率；优选地，所述步骤1，还包括步骤1.2；步骤1.2：根据正常运行状态下的逆变器型分布式电源的数学模型并通过控制输出电流，获取故障状态下的分布式电源故障特性；分布式电源故障特性包括恒电流模型；输出电流通过下列公式得到：式中，Idg为输出电流；P为输出功率；Udg为输出电压；id为有功电流；Imax为电流最大预设值；优选地，所述步骤1，还包括步骤1.3；步骤1.3：根据正常运行状态下的逆变器型分布式电源的数学模型、故障状态下的分布式电源故障特性，形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型；当输出电压Udg小于或等于第一预设值内时，则无需输出无功电流；当输出电压Udg在第一预设值与第二预设值之间或等于第二预设值时，则根据电压跌落大小线性，获取输出无功电流并输出；当输出电压Udg大于第二预设值时，则输出额定电流大小的无功电流；所述第一预设值为0％至49％；所述第二预设值为50％至100％；相角信息由下列公式得到：式中，为分布式电源接入点的相角；γ为并网点的电压相角；k为无功支持曲线斜率；Upcc为分布式电源接入点的电压幅值；β为无功支持的相角。优选地，所述第一预设值为10％；所述第二预设值为50％。优选地，在步骤2中：目标函数由下列公式得到：式中，f为目标函数；minf为最小目标函数；λ1为投资经济性指标在目标函数中所占比重Cstat为STATCOM初始投资成本；CDG为DG初始投资成本；Cstatm为STATCOM运行维护成本；CDGm为DG运行维护成本；γ为折现率；λ2为用户满意度指标在目标函数中所占比重；n为设备的生命周期；εsi为第i个用户的电能质量需求指标；C′sagi为第i个用户在规划后的年电压暂降损失；优选地，在步骤2中：所述用户电能质量需求包括电压限制约束、分布式发电(DistributedGeneration，DG)安装容量限制、DG安装总量限制、STATCOM容量限制以及线路潮流约束；所述电压限制约束有下列公式得到：Uimin≤Ui≤Uimax式中，Ui为节点i的电压幅值；Uimin为节点电压幅值的下限，所述节点电压幅值的下限为额定电压的96％至99％；额定电压10kV及以下的节点电压幅值下限为额定值的97.5％，额定电压为35～110kV的节点电压幅值下限为额定值的98％，额定电压为220kV及以上的节点电压幅值下限为额定值的98.4％；Uimax为节点电压幅值的上限，所述节点电压幅值的上限为额定电压的99％至102％；所述DG安装容量限制有下列公式得到：0≤Pdgi≤Pdgimax式中，Pdgi为节点i安装的DG容量；Pdgimax为节点i所能安装的容量上限；所述DG安装总量限制有下列公式得到：所述STATCOM容量限制有下列公式得到：0≤Qstati≤Qstatimax式中，Qstati为节点i安装的STATCOM容量；Qstatimax为节点i安装的STATCOM容量上限；所述线路潮流约束有下列公式得到：Pij≤PijmaxIij≤Iijmax式中，Pij为线路ij上传输的有功功率；Iij为线路ij上传输的传输电流；Pijmax为线路ij上传输的极限有功功率；Iijmax为线路ij上传输的极限传输电流。本专利技术还提供了一种电源配置规划系统，包括如下模块：模块A：形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型；模块B：根据用户电能质量需求、目标函数及逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型，形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型和STATCOM的联合规划模型。优选地，所述模块A包括：通过控制逆变器的输出功率，形成正常运行状态下的逆变器型分布式电源的数学模型；控制所述逆变器的输出功率通过下列公式得到：式中，为逆变器输出电流在d轴上的分量；P*为逆变器输出有功功率；Us为并网点的电压幅值；为逆变器输出电流在q轴上的分量；Q*为无功功率；根据正常运行状态下的逆变器型分布式电源的数学模型并通过控制输出电流，获取故障状态下的分布式电源故障特性；输出电流通过下列公式得到：式中，Idg为输出电流；P为输出功率；Udg为输出电压；id为有功电流；Imax为电流最大预设值；根据正常运行状态下的逆变器型分布式电源的数学模型、故障状态下的分布式电源故障特性，形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型；当输出电压Udg小于或等于第一预设值内时，则无需输出无功电流；当输出电压Udg在第一预设值与第二预设值之间或等于第二预设值时，则根据电压跌落大小线性，获取输出无功电流并输出；当输出电压Udg大于第二预设值时，则输出额定电流大小的无功电流；所述第一预设值为0％至49％；所述第二预设值为50％至100％；相角信息由下列公式得到：式中，为分布式电源接入点的相角；γ本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电源配置规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型；步骤2：根据用户电能质量需求、目标函数及逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型，形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型和STATCOM的联合规划模型。

【技术特征摘要】
1.一种电源配置规划方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型；步骤2：根据用户电能质量需求、目标函数及逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型，形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型和STATCOM的联合规划模型。2.根据权利要求1所述的电源配置规划方法，其特征在于，所述步骤1，包括步骤1.1；步骤1.1：通过控制逆变器的输出功率，形成正常运行状态下的逆变器型分布式电源的数学模型；控制所述逆变器的输出功率通过下列公式得到：式中，为逆变器输出电流在d轴上的分量；P*为逆变器输出有功功率；Us为并网点的电压幅值；为逆变器输出电流在q轴上的分量；Q*为无功功率。3.根据权利要求2所述的电源配置规划方法，其特征在于，所述步骤1，还包括步骤1.2；步骤1.2：根据正常运行状态下的逆变器型分布式电源的数学模型并通过控制输出电流，获取故障状态下的分布式电源故障特性；输出电流通过下列公式得到：式中，Idg为输出电流；P为输出功率；Udg为输出电压；id为有功电流；Imax为电流最大预设值。4.根据权利要求3所述的电源配置规划方法，其特征在于，所述步骤1，还包括步骤1.3；步骤1.3：根据正常运行状态下的逆变器型分布式电源的数学模型、故障状态下的分布式电源故障特性，形成逆变器型分布式电源在发生电压暂降时的数学模型；当输出电压Udg小于或等于第一预设值内时，则无需输出无功电流；当输出电压Udg在第一预设值与第二预设值之间或等于第二预设值时，则根据电压跌落大小线性，获取输出无功电流并输出；当输出电压Udg大于第二预设值时，则输出额定电流大小的无功电流；所述第一预设值为0％至49％；所述第二预设值为50％至100％；相角信息由下列公式得到：式中，为分布式电源接入点的相角；γ为并网点的电压相角；k为无功支持曲线斜率；Upcc为分布式电源接入点的电压幅值；β为无功支持的相角。5.根据权利要求4所述的电源配置规划方法，其特征在于，所述第一预设值为10％；所述第二预设值为50％。6.根据权利要求1所述的电源配置规划方法，其特征在于，在步骤2中：目标函数由下列公式得到：式中，f为目标函数；minf为最小目标函数；λ1为投资经济性指标在目标函数中所占比重Cstat为STATCOM初始投资成本；CDG为DG初始投资成本；Cstatm为STATCOM运行维护成本；CDGm为DG运行维护成本；γ为折现率；λ2为用户满意度指标在目标函数中所占比重；n为设备的生命周期；εsi为第i个用户的电能质量需求指标；Cs'agi为第i个用户在规划后的年电压暂降损失。7.根据权利要求1所述的电源配置规划方法，其特征在于，在步骤2中：所述用户电能质量需求包括电压限制约束、DG安装容量限制、DG安装总量限制、STATCOM容量限制以及线路潮流约束；所述电压限制约束有下列公式得到：Uimin≤Ui≤Uimax式中，Ui为节点i的电压幅值；Uimin为节点电压幅值的下限，所述节点电压幅值的下限为额定电压的96％至99％；额定电压10kV及以下的节点电压幅值下限为额定值的97.5％，额定电压为35～110kV的节点电压幅值下...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海涛，何奇琳，赵海兵，田怀源，高文浩，葛杨，李晓博，李亦农，李冰，栗君，艾芊，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司德州供电公司，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：山东,37