一种计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法技术

一种计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法，主动配电网承载能力是指，主动配电网中线路与设备对突发事件的承受能力，评估方法包括：根据承载力理论以及主动配电网的特点构建主动配电网承载力评估体系，得到表征主动配电网承载力的各项指标；根据电动汽车的运行特点，给出电动汽车充电站的负荷曲线图；分析配电网承载力系统的各类变量与变量间的反馈，构建配电网承载力的系统动力学模型。本发明专利技术既可以用于配电网运行安全的实时在线监测控制系统，为配电网的运行提供实时的指导方案；也可以作为离线计算平台，利用配电网运行的历史数据以及预测的负荷水平，离线计算出配电网的安全经济运行方式，以指导配电网的运行以及短期规划。

A method for evaluating the carrying capacity of an active distribution network considering the access of an electric vehicle

Bearing capacity evaluation method for active distribution network and electric vehicle access, active distribution network capacity refers to the active distribution lines and equipment bearing capacity for emergencies, assessment methods include: according to the bearing capacity theory and the characteristics of active distribution network construction of active distribution network capacity evaluation system, get the characterization the index of active capacity distribution network; according to the operation characteristics of electric vehicles, electric vehicle charging load curve given station; analysis of all kinds of variables and variable feedback force system between the load distribution network, establishing a system dynamics model for distribution network capacity. The invention can be used for real-time online monitoring and control system of distribution network operation safety, provide guidance scheme for distribution network real-time operation; can also be used as offline computing platform, using the historical data of distribution network operation and load level prediction, calculated off-line operation mode of safety economy of distribution network, in order to guide the operation of distribution network and short-term planning.

【技术实现步骤摘要】
一种计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法
本专利技术涉及一种主动配电网承载能力评估方法。特别是涉及一种计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法
技术介绍
随着科学技术的发展，电力事业的进步，越来越多新事物开始出现。人民生活的丰富、工业的发达使电网的负荷不断增大，电动汽车的接入给电网的控制与运行带来了更大的挑战。雾霾的频现让人们对于空气质量开始有更高的要求，减排成为了一项重要的工作。环境、能源成为电网评估中重要的部分。多方面的要求与矛盾使电力事业不仅仅只专注于电力的发展，还必须关注环境污染、能源消耗、土地占用、人类活动等多方面问题，使之能够与经济、社会、能源、环境一起共同发展。所以，构建主动配电网系统评估体系，实现主动配电网的综合评估成为了一项重要工作。近年来，为了响应节能减排的号召和解决世界能源危机，文献[1]以丹麦为背景，分析了充电电荷对于配电网的影响。由于电动汽车(ElectricVehicle，EV)的充电时间与空间分布的不确定性，对于主动配电网的控制与规划带来了很大的难度。文献[2-4]分析了EV接入电网的影响，提出了有序充电的充电方式，受到广泛关注。有序充电指电动汽车以可控负荷的形式参与电网调控，其作为有效规避电动汽车大规模充电对电网造成负面影响的重要手段。有序充电在改善配电网电荷、改善电能质量和电网运行经济性与提高配网运行可靠性均有很好的效果。在实现方式上可通过多代理技术来完成，智能代理的典型代表是美国西北太平洋国家实验室开发的名为“SmartChargeController”的电动汽车充电控制装置，配备了采用ZigBee技术的近距离无线通信模块，可接收来自电网企业的电价等信息。电动汽车与电网双向互动(Vehicle-to-grid,V2G)利用电动汽车的储能作为电网的缓冲，调节了电网负荷，对于电网调峰有极大的意义。文献[4]以纽约为背景，分析了在V2G的有效载荷能力为一定值的情况下，电动汽车的渗透率越大，即电动汽车的数量增加，使电网的可靠性得到改善。我国在电网建设中，也在抓紧制定V2G的战略规划，加强对于V2G的基础研究。自承载力理论面世而来，随着它的发展及延伸，承载力理论所涉及的领域从最早的生态学开始向物理、工程、人文扩展，研究的问题也越来越符合社会的需求。因此，将承载力理论运用在电气工程也是大势所趋。系统动力学是一种探寻系统内部各要素相互作用以解决问题的方法。系统动力学运用的是系统内部的交叉因果的反馈关系，从系统的内部结构来探寻问题的根源。社会经济、能源消耗、自然环境与电网发展协调有着紧密的关系，因此，可以构建系统动力学模型来反映它们之间的影响与作用。主动配电网承载力是指主动配电网能够保证正常运行与应对突发事故，并且能与环境、能源协同发展的能力。因此，利用系统动力学模型进一步探究各相关因素对主动配电网的承载力影响的问题对于主动配电网系统的可持续发展能力，对于新能源的利用有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种从技术合理性、安全可靠性、经济性、环境、能源、更新换代程度共六个方面进行的计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法本专利技术所采用的技术方案是：一种计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法，主动配电网承载能力是指，主动配电网中线路与设备对突发事件的承受能力，评估方法包括如下步骤：1)根据承载力理论以及主动配电网的特点构建主动配电网承载力评估体系，得到表征主动配电网承载力的各项指标；2)根据电动汽车的运行特点，给出电动汽车充电站的负荷曲线图；3)分析配电网承载力系统的各类变量与变量间的反馈，构建配电网承载力的系统动力学模型。所述的主动配电网的特点是具备一定比例的分布式可控资源、网络拓扑能够灵活调节的配电网和具有实现协调优化管理的管控中心。步骤1)所述的主动配电网承载力评估体系，是从技术合理性、安全可靠性、经济性、环境、能源、更新换代程度六个方面提出的评价主动配电网承载力的指标体系和对所述指标体系进行综合决策。所述主动配电网承载力的指标体系包括：(1)电压水平合格率用来评估电动汽车接入主动配电网后电压水平能否达到技术合理水平，值越大表示电压水平技术合理性越高，表达式为：其中，电压水平的要求定为节点电压有效值的±10％；(2)无功配置不合格率，用来评估电动汽车接入主动配电网后无功配置水平能否达到技术合理水平，值越小表示配电网无功水平技术合理性越高，表达式为：其中，无功配置要求定为节点无功补偿后功率因数不低于0.85；(3)短时负载率，用来评估电动汽车接入主动配电网后短时间内对配电网安全运行的影响，值越大表示配电网运行时的安全可靠性越高，表达式为：(4)网络损耗，用来评估电动汽车接入主动配电网后对经济性的影响，值越小配电网经济性越好，表达式为：(5)无功补偿耗费，无功补偿耗费是指电动汽车接入主动配电网后，为了保证合格的电压水平与功率因数而进行无功补偿的耗费，用来评估电动汽车接入主动配电网后节点采取必要无功补偿的投资，值越小配电网经济性越好，表达式为：无功补偿耗费＝每kVar无功补偿容量投资*配电网所需无功补偿容量其中，每kVar无功补偿容量的价格定为0.01万元；(6)环境改善程度，环境改善程度是指电动汽车接入主动配电网后在原来基础上带来的减排效益，用来评估电动汽车接入主动配电网后带来的环境效益，值越大环境改善程度越好，表达式为：电动汽车环境改善程度＝普通汽车污染气体量－替换等量电动汽车污染气体量其中，系统排放的污染气体量用系统排放的CO2、CO、SO2、NOx四种污染气体量的加权平均值来表示；(7)能源改善程度，能源改善程度是指是指电动汽车接入主动配电网后在原来基础上节省的能源，用来评估电动汽车接入主动配电网后带来的能源效益，值越大能源改善程度越好，表达式为：电动汽车能源改善程度＝普通汽车能源消耗－替换等量电动汽车能源消耗其中，将能源消耗折合为标准煤进行计算，汽车每百公里耗油5.8kg，每kg汽油折合标准煤1.4714kg,电动汽车每百公里耗电15度，每度电折合标准煤0.404kg,每辆汽车日均行程37.7公里；(8)线路容量裕度变化率，线路容量裕度变化率是指电动汽车接入主动配电网后使线路容量裕度变化的程度，用来评估主动配电网主变的更新换代的速度，值越大需要进行更新换代的时间越长，表达式为：所述对指标体系进行综合决策是使用层次分析法、熵权法进行权重分配，最终利用模糊评分法得到主动配电网承载能力的综合评分。步骤2)所述的电动汽车的运行特点，包括：(1)电池更换站：(a)初始充电时刻分为两段，第一天中午12点到下午2点与第一天晚上11点到第二天凌晨5点，服从均匀分布；(b)初始荷电状态服从正态分布；(c)每次进行充电都将电池充满；(d)充电功率为定值；(2)住宅小区充电站：(a)初始充电时刻、每日电动汽车行程数和充电功率相互独立；(b)每日电动汽车行程数服从对数正态分布，初始充电时刻服从正态分布；(c)每次进行充电都将电池充满；(d)充电功率为定值；(3)收费快速充电站。综合上述收费快速充电站的特点，进行如下假设：(a)初始充电时刻、初始荷电状态和结束荷电状态相互独立；(b)初始荷电状态和结束荷电状态服从正态分布；(c)初始充电时刻服从均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法，其特征在于，主动配电网承载能力是指，主动配电网中线路与设备对突发事件的承受能力，评估方法包括如下步骤：1)根据承载力理论以及主动配电网的特点构建主动配电网承载力评估体系，得到表征主动配电网承载力的各项指标；2)根据电动汽车的运行特点，给出电动汽车充电站的负荷曲线图；3)分析配电网承载力系统的各类变量与变量间的反馈，构建配电网承载力的系统动力学模型。

【技术特征摘要】
1.一种计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法，其特征在于，主动配电网承载能力是指，主动配电网中线路与设备对突发事件的承受能力，评估方法包括如下步骤：1)根据承载力理论以及主动配电网的特点构建主动配电网承载力评估体系，得到表征主动配电网承载力的各项指标；2)根据电动汽车的运行特点，给出电动汽车充电站的负荷曲线图；3)分析配电网承载力系统的各类变量与变量间的反馈，构建配电网承载力的系统动力学模型。2.根据权利要求1所述的一种计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法，其特征在于，所述的主动配电网的特点是具备一定比例的分布式可控资源、网络拓扑能够灵活调节的配电网和具有实现协调优化管理的管控中心。3.根据权利要求1所述的一种计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法，其特征在于，步骤1)所述的主动配电网承载力评估体系，是从技术合理性、安全可靠性、经济性、环境、能源、更新换代程度六个方面提出的评价主动配电网承载力的指标体系和对所述指标体系进行综合决策。4.根据权利要求3所述的一种计及电动汽车接入的主动配电网承载能力评估方法，其特征在于，所述主动配电网承载力的指标体系包括：(1)电压水平合格率用来评估电动汽车接入主动配电网后电压水平能否达到技术合理水平，值越大表示电压水平技术合理性越高，表达式为：其中，电压水平的要求定为节点电压有效值的±10％；(2)无功配置不合格率，用来评估电动汽车接入主动配电网后无功配置水平能否达到技术合理水平，值越小表示配电网无功水平技术合理性越高，表达式为：其中，无功配置要求定为节点无功补偿后功率因数不低于0.85；(3)短时负载率，用来评估电动汽车接入主动配电网后短时间内对配电网安全运行的影响，值越大表示配电网运行时的安全可靠性越高，表达式为：(4)网络损耗，用来评估电动汽车接入主动配电网后对经济性的影响，值越小配电网经济性越好，表达式为：(5)无功补偿耗费，无功补偿耗费是指电动汽车接入主动配电网后，为了保证合格的电压水平与功率因数而进行无功补偿的耗费，用来评估电动汽车接入主动配电网后节点采取必要无功补偿的投资，值越小配电网经济性越好，表达式为：无功补偿耗费＝每kVar无功补偿容量投资*配电网所需无功补偿容量其中，每kVar无功补偿容量的价格定为0.01万元；(6)环境改善程度，环境改善程度是指电动汽车接入主动配电网后在原来基础上带来的减排效益，用来评估电动汽车接入主动配电网后带来的环境效益，值越大环境改善程度越好，表达式为：电动汽车环境...

【专利技术属性】
技术研发人员：王麟，李丛林，鄂志君，刘玉坤，高涵，徐弢，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12