一种基于TAC曲线的有源配电网消纳能力计算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于TAC曲线的有源配电网消纳能力计算方法，对于给定的配电网拓扑结构、元件参数以及DG的具体接入位置，列写安全域约束；然后，在状态空间内按一定步长采样，生成待判定工作点集合；其次筛选出满足安全域约束的工作点，并根据临界DG增长判据和临界DG削减判据，从中筛选出具备DG增长临界性和削减临界性的工作点，绘制消纳能力上限和下限曲线，计算消纳能力指标。本发明专利技术方法通过TAC曲线将有源配电网的划分了有源网消纳的安全区和越界区，建立了系统状态和能力大小的直观联系，能够完整的反映该有源配电网在各种负荷/DG分布下的能力极限，对指导配电网规划，例如网架建设、DG选址定容等有重要意义。

A calculation method for the absorptive capacity of active distribution network based on TAC curve

【技术实现步骤摘要】
一种基于TAC曲线的有源配电网消纳能力计算方法
本专利技术属于有源配电网规划，尤其涉及一种评价有源配电网在各种负荷/DG分布下的消纳能力极限。
技术介绍
分布式电源(DistributedGeneration，DG)接入配电网后，传统无源配电网成为有源的主动配电网。有源配电网有较高的灵活性，既具备供电功能，实现电能分配；又具备消纳功能，实现DG出力的就地消纳或者汇集外送。消纳DG是有源配电网的一项重要功能，已有学者针对消纳能力开展了研究：文[1]基于电压灵敏度评估了有源配电网光伏消纳能力；文[2]计及现状负荷与主动控制策略求解最大DG消纳能力；文[3]采用网络重构增加DG消纳能力；文[4]探究通过降低网损提高消纳能力。上述研究都试图找到有源配电网消纳DG的最大能力，但是均没有给出综合评价消纳能力指标的具体计算方法。[参考文献][1]徐志成，赵波，丁明，等.基于电压灵敏度的配电网光伏消纳能力随机场景模拟及逆变器控制参数优化整定[J].中国电机工程学报，2016，36(06)：1578-1587.[2]LiewSN，StrbacG.Maximisingpenetrationofwindgenerationinexistingdistributionnetworks[J].Generation，TransmissionandDistribution，IEEProceedings-，2002，149(3)：256-0.[3]CapitanescuF，OchoaLF，MargossianH，etal.AssessingthePotentialofNetworkReconfigurationtoImproveDistributedGenerationHostingCapacityinActiveDistributionSystems[J].IEEETransactionsonPowerSystems，2015，30(1)：346-356.[4]HarrisonLFOGP.Minimizingenergylosses：Optimalaccommodationandsmartoperationofrenewabledistributedgeneration[J].IEEETransactionsonPowerSystems，2011，26(1)：198-205.
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提出一种基于TAC曲线的有源配电网消纳能力计算方法。根据给定的配电网拓扑结构、元件参数以及DG在网架中的具体接入位置，绘制TAC曲线(TotalAccommodationCapabilityCurve(消纳能力曲线)，TACcurve)，划分了有源网消纳的安全区和越界区，通过TAC曲线对消纳能力指标的计算，建立了系统状态和能力大小的直观联系，能够完整的反映该有源配电网在各种负荷/DG分布下的能力极限，对指导配电网规划，例如网架建设、DG选址定容等有重要意义。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种基于TAC曲线的有源配电网消纳能力计算方法，对于给定的配电网拓扑结构、元件参数以及DG的具体接入位置，按照下述步骤得到该有源配电网消纳能力，步骤一、根据有源配电网的网架参数，列写安全域约束；步骤二、在状态空间内按一定步长采样，生成待判定的工作点集合；步骤三、首先筛选出满足安全域约束的工作点，再根据临界DG增长判据和临界DG削减判据，从中分别筛选出具备DG增长临界性的工作点和具备DG削减临界性的工作点；步骤四、对具备DG增长临界性的工作点的消纳能力按绝对值大小由小到大排序，绘制消纳能力上限曲线TAC+curve；对具备DG削减临界性的工作点的消纳能力按绝对值大小由小到大排序，绘制消纳能力下限曲线TAC-curve；步骤五、计算消纳能力指标，包括根据上述消纳能力上限曲线TAC+curve得到上限消纳能力指标，根据上述消纳能力下限曲线TAC-curve得到下限消纳能力指标；所述上限消纳能力指标包括：上限曲线最大消纳能力TAC+、上限曲线最小消纳能力TAC+min和上限曲线平均消纳能力其中，上限曲线最大消纳能力TAC+是消纳能力上限曲线TAC+curve的最高点，简称最大消纳能力，其含义是电网最理想情况下能消纳的DG出力，上限曲线最小消纳能力TAC+min是消纳能力上限曲线TAC+curve的最低点，简称最小消纳能力，其含义是电网最不理想情况下能消纳的DG出力，上限曲线平均消纳能力是步骤三中筛选出的具备DG增长临界性的工作点的消纳能力平均值，简称平均消纳能力，，其含义是计及所有负荷和DG出力分布时，电网平均能消纳的DG出力；所述下限消纳能力指标包括：下限曲线最大消纳能力TAC-、下限曲线最小消纳能力TAC-min和下限曲线平均消纳能力其中，下限曲线最大消纳能力TAC-是消纳能力下限曲线TAC-curve的最高点，含义是最大负荷供应下保证电网安全需要的DG出力，下限曲线最小消纳能力TAC-min是消纳能力下限曲线TAC-curve的最低点，含义是最小负荷供应下保证电网安全需要的DG出力，下限曲线平均消纳能力是步骤三中筛选出的具备DG削减临界性的工作点的消纳能力平均值，含义是优先负荷供应时，保证电网安全平均需要的DG支持功率。进一步讲，本专利技术中的有源配电网消纳能力计算方法的步骤一中，有源配电网的N-0安全域模型ΩADN如式(1)所示，有源配电网的工作点包括负荷节点WL和DG节点WDG，其中，AL是负荷系数矩阵；ADG是DG系数矩阵；式(1)有式(1-1)和式(1-2)两种表达形式；安全约束包含正向潮流约束和反向潮流约束，所述反向潮流约束为式(1-1)中的左侧约束，式(1)中，ΩADN表示有源配电网的N-0安全域；W表示工作点；SLn表示第n个负荷节点的流出功率；SDGn表示第n个DG节点的流出功率；r表示网损系数；c表示常向量；aij表示负荷或DG系数。本专利技术的有源配电网消纳能力计算方法的步骤二中，根据式(2)，让每个变量在状态空间中按步长q均匀增长，生成N个均匀采样点，式(2)中，SLimax和SDGimax分别表示负荷i和DGi的上限。本专利技术的有源配电网消纳能力计算方法的步骤三中，首先，定义矩阵算子||·||1，其含义是先将该矩阵每个列向量求和，再取其中的最大值，其数学表达式如下，式(3)中，Am×n表示一个具有m行n列的矩阵，aij表示该矩阵中的第i行第j列元素；1)筛选具备DG增长临界性的工作点：将式(1-1)的部分反向潮流约束取等，且覆盖所有DG变量，得到一个严格的DG上限边界，该边界上的工作点均具备DG增长临界性，其数学模型如下，式(4)中，表示第j个DG上限边界；ce表示取等约束的常向量；cne表示不取等约束的常向量；ADGe表示取等约束的DG系数矩阵；ADGne表示不取等约束的DG系数矩阵；ALe表示取等约束的负荷系数矩阵；ALne表示不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于TAC曲线的有源配电网消纳能力计算方法，其特征在于，对于给定的配电网拓扑结构、元件参数以及DG的具体接入位置，按照下述步骤得到该有源配电网消纳能力，/n步骤一、根据有源配电网的网架参数，列写安全域约束；/n步骤二、在状态空间内按一定步长采样，生成待判定的工作点集合；/n步骤三、首先筛选出满足安全域约束的工作点，再根据临界DG增长判据和临界DG削减判据，从中分别筛选出具备DG增长临界性的工作点和具备DG削减临界性的工作点；/n步骤四、对具备DG增长临界性的工作点的消纳能力按绝对值大小由小到大排序，绘制消纳能力上限曲线TAC

【技术特征摘要】
1.一种基于TAC曲线的有源配电网消纳能力计算方法，其特征在于，对于给定的配电网拓扑结构、元件参数以及DG的具体接入位置，按照下述步骤得到该有源配电网消纳能力，
步骤一、根据有源配电网的网架参数，列写安全域约束；
步骤二、在状态空间内按一定步长采样，生成待判定的工作点集合；
步骤三、首先筛选出满足安全域约束的工作点，再根据临界DG增长判据和临界DG削减判据，从中分别筛选出具备DG增长临界性的工作点和具备DG削减临界性的工作点；
步骤四、对具备DG增长临界性的工作点的消纳能力按绝对值大小由小到大排序，绘制消纳能力上限曲线TAC+curve；对具备DG削减临界性的工作点的消纳能力按绝对值大小由小到大排序，绘制消纳能力下限曲线TAC-curve；
步骤五、计算消纳能力指标，包括根据上述消纳能力上限曲线TAC+curve得到上限消纳能力指标，根据上述消纳能力下限曲线TAC-curve得到下限消纳能力指标；
所述上限消纳能力指标包括：上限曲线最大消纳能力TAC+、上限曲线最小消纳能力TAC+min和上限曲线平均消纳能力其中，
上限曲线最大消纳能力TAC+是消纳能力上限曲线TAC+curve的最高点，含义是电网最理想情况下能消纳的DG出力，
上限曲线最小消纳能力TAC+min是消纳能力上限曲线TAC+curve的最低点，含义是电网最不理想情况下能消纳的DG出力，
上限曲线平均消纳能力是步骤三中筛选出的具备DG增长临界性的工作点的消纳能力平均值，含义是计及所有负荷和DG出力分布时，电网平均能消纳的DG出力；
所述下限消纳能力指标包括：下限曲线最大消纳能力TAC-、下限曲线最小消纳能力TAC-min和下限曲线平均消纳能力其中，
下限曲线最大消纳能力TAC-是消纳能力下限曲线TAC-curve的最高点，含义是最大负荷供应下保证电网安全需要的DG出力，
下限曲线最小消纳能力TAC-min是消纳能力下限曲线TAC-curve的最低点，含义是最小负荷供应下保证电网安全需要的DG出力，
下限曲线平均消纳能力是步骤三中筛选出的具备DG削减临界性的工作点的消纳能力平均值，含义是优先负荷供应时，保证电网安全平均需要的DG支持功率。


2.根据权利要求1所述的基于TAC曲线的有源配电网消纳能力计算方法，其特征在于，步骤一中，
有源配电网的N-0安全域模型ΩADN如式(1)所示，有源配电网的工作点包括负荷节点WL和DG节点WDG，其中，AL是负荷系数矩阵；ADG是DG系数矩阵；式(1)有式(1-1)和式(1-2)两种表达形式；安全约束包含正向潮流约束和反向潮流约束，所述反向潮流约束为式(1-1)中的左侧约束，



式(1)中，ΩADN表示有源配电网的N-0安全域；W表示工作点；SLn表示第n个负荷节点的流出功率；SDGn表示第n个DG节点的流出功率；r表示网损系数；c表示常向量；aij表示负荷或DG系数。


3.根据权利要求1所述的基于TAC曲线的有源配电网消纳能力计算方法，其特征在于，步骤二中，根据式(2)，让每个变量在状态空间中按步长q均匀增长，生成N个均匀采样点，



式(2)中，SLimax和SDGimax分别表示负荷i和DGi的上限。


4.根据权利要求1所述的基于TAC曲线的有源配电网消纳能力计算方法，其特征在于，步骤三中，首先，定义矩阵算子||·||1，其含义是先将该矩阵每个列向量求和，再取其中的最大值，其数学表达式如下，



式(3)中，Am×n表示一个具有m行n列的矩阵，aij表示该矩阵中的第i行第j列元素；
1)筛选具备DG增长临界性的工作点：
将式(1-1)的部分反向潮流约束取等，且覆...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖峻，鲍震宇，佘步鑫，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12