含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法技术方案

含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法属于配电系统运行灵活性评价技术领域。本发明专利技术通过分析影响运行灵活性的相关因素，从配电网络电压约束出发，基于改进模糊C均值聚类算法划分负荷场景，提出了计及负荷场景概率的运行灵活定量评价指标的计算方法，从空间性和时间性上实现对高比例DG的配电系统运行灵活性评价。该指标能够反映系统运行时的灵活性状态和变化，以及储能装置对配电系统运行灵活性提升作用。

Evaluation method of distribution system operation flexibility with high proportion of distributed generation

【技术实现步骤摘要】
含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法
本专利技术属于配电系统运行灵活性评价
，特别是涉及到一种含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法。
技术介绍
随着可再生能源的推广，高比例分布式电源(DistributedGeneration,DG)接入配电系统成为必然趋势。配电系统应对DG随机性、波动性出力产生的不确定性影响的能力已经成为目前关注的焦点。运行灵活性是衡量系统应对不确定性因素能力的重要指标，配电系统只有具备充足的运行灵活性，才能接纳更高比例的DG，因此研究和评价含高比例分DG的配电系统运行灵活性具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法用于确定配电系统的运行灵活性以便使配电系统接纳更高比例的DG。含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法，包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，步骤一、利用Matlab软件搭建含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性指标仿真模型，向仿真模型中输入配电网络参数、分布式电源出力约束条件以及负荷样本的原始数据；步骤二、等时间间隔采集选定天数中每天的负荷样本的原始数据，采用改进模糊C均值聚类算法对负荷样本的原始数据数据进行聚类分析，并按最佳聚类数划分场景，场景数与最佳聚类数相同，分别获得各负荷场景所占比例和采样时间段内各场景的负荷波动性指标；步骤三、通过潮流计算，获得各场景下各节点的电压波动值，节点电压波动值分为增大和减小两个方向，根据节点的电压波动值和节点灵活性充裕度公式分别获得节点的向上的电压波动的充裕度和节点的向下的电压波动的充裕度；步骤四、选定时间尺度，在一个运行周期内，根据潮流计算并获得各时刻各节点的电压波动值并判断电压波动的方向，根据节点的灵活性指标公式和任一时刻系统灵活性指标公式分别计算并获得各节点灵活性值和系统运行灵活性值，并输出；步骤五、根据输出的各节点灵活性值、系统运行灵活性值以及各设定的阈值进行分类筛选出系统运行灵活性不足的节点和运行灵活性不足的时刻。所述步骤一中配电网络参数包括节点配电系统类型和接入节点的分布式电源类型。所述步骤一中分布式电源出力约束条件包括功率平衡约束、电压安全约束和储能约束。所述步骤二中负荷样本的原始数据包括各负荷模型的占比数。所述步骤二中负荷场景所占比例公式为：Hh＝ph/p式中，Hh为所占比例，ph为第h种典型负荷场景中包含的原始负荷样本数，p为典型负荷场景中包含的原始负荷样本总数。所述步骤二中场景的负荷波动性指标为：式中：EbnS为负荷波动性指标；n＝1,2,…,q-1；T为采样样本的周期；Pc为系统负荷总量；为第n+1个采样周期的第b个场景在第S次迭代时的聚类中心；为第n个采样周期的第b个场景在第S次迭代时的聚类中心的含义。所述步骤三中节点电压波动的充裕度公式为：式中：h为最佳聚类数；Hj为第j种典型负荷场景所占比例；F+BFC,i为节点向上的电压波动的充裕度；F-BFC,i为节点向下的电压波动的充裕度；ΔUi+为电压波动值增大的标幺值；ΔUi-为电压波动值减小的标幺值。所述节点的灵活性指标公式为：式中：Pr表示概率；IBFC,i为节点i的灵活性指标；T为采样样本的周期；ΔURi,t+为t时刻节点i处电压向上波动量标幺值；ΔURi,t-为t时刻节点i处电压向下波动量标幺值，F+BFC,i为节点i处向上的电压波动的充裕度；F-BFC,i为节点i处向下的电压波动的充裕度。所述系统运行灵活性指标公式为：式中：Pr表示概率；ISFC,t表示t时刻系统灵活性指标；N为配电系统节点个数；ΔURi,t+为t时刻节点i处电压向上波动量标幺值；ΔURi,t-为t时刻节点i处电压向下波动量标幺值，F+BFC,i为节点i处向上的电压波动的充裕度；F-BFC,i-为节点i处向下的电压波动的充裕度。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：本专利技术通过分析影响运行灵活性的相关因素，从配电网络电压约束出发，基于改进模糊C均值聚类算法划分负荷场景，提出了计及负荷场景概率的运行灵活定量评价指标的计算方法，从空间性和时间性上实现对高比例DG的配电系统运行灵活性评价。该指标能够反映系统运行时的灵活性状态和变化，以及储能装置对配电系统运行灵活性提升作用。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法的流程框图。图2是本专利技术含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法中某地区典型晴天正常情况下的光伏发电和净负荷图。图3是本专利技术含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法中某地区典型晴天光伏翻一番情况下的光伏发电和净负荷图。图4是本专利技术含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法的实施例中IEEE33节点配电系统结构图。图5是本专利技术含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法的实施例中光伏发电和风力发电出力测试结果图。图6是本专利技术含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法的实施例中不同节点的IBFC,i分布图。图7是本专利技术含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法的实施例中不同时刻ISFC,t分布图。图8是本专利技术含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法的实施例中储能接入前后IBFC,i对比图。图9是本专利技术含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法的实施例中储能接入前后ISFC,t分布图。具体实施方式1、影响运行灵活性的因素：1.1分布式电源当高比例DG接入配电系统后，系统的潮流分布会发生剧烈的改变。图2为某地区七月份典型晴天太阳能光伏发电和净负荷实测曲线，图3为该地区七月份典型晴天太阳能光伏翻一番发电和净负荷实测曲线，可看出接入波动性DG在最初时刻降低了净负荷的波动性，但接入高比例DG会达到削峰的效果，净负荷模式中会出现明显的低谷，波动性增加，因此对运行灵活性的需求增加。受自然环境影响，DG出力具有不确定性及多变性的特点。在特定时间尺度ΔT下，在节点i的DG出力序列PGi为PGi＝{PDi1，PGi2...PGik...PGiT}。在时刻k处，DG的出力波动值可表示为ΔPDGik＝ΔPDGik+1-ΔPDGik，DG出力有增大和减小两个方向，即ΔPDGik的数值正负分别对应配电系统向上和向下灵活性。通过运算可得到各个时刻DG出力波动序列ΔPGi：ΔPGi的大小反映DG出力的波动程度，其值越大表明该时刻的DG出力波动越剧烈，配电系统发生运行灵活性不足的概率越大。设配电系统能够承受的最大DG出力波动量为ΔPmax，通过DG出力波动序列ΔPDGi与ΔPmax的比较可筛选出配电系统运行灵活性不足的时间段并可以量化出其严重程度。...

【技术保护点】
1.含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，/n步骤一、利用Matlab软件搭建含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性指标仿真模型，向仿真模型中输入配电网络参数、分布式电源出力约束条件以及负荷样本的原始数据；/n步骤二、等时间间隔采集选定天数中每天的负荷样本的原始数据，采用改进模糊C均值聚类算法对负荷样本的原始数据数据进行聚类分析，并按最佳聚类数划分场景，场景数与最佳聚类数相同，分别获得各负荷场景所占比例和采样时间段内各场景的负荷波动性指标；/n步骤三、通过潮流计算，获得各场景下各节点的电压波动值，节点电压波动值分为增大和减小两个方向，根据节点的电压波动值和节点灵活性充裕度公式分别获得节点的向上的电压波动的充裕度和节点的向下的电压波动的充裕度；/n步骤四、选定时间尺度，在一个运行周期内，根据潮流计算并获得各时刻各节点的电压波动值并判断电压波动的方向，根据节点的灵活性指标公式和任一时刻系统灵活性指标公式分别计算并获得各节点灵活性值和系统运行灵活性值，并输出；/n步骤五、根据输出的各节点灵活性值、系统运行灵活性值以及各设定的阈值进行分类筛选出系统运行灵活性不足的节点和运行灵活性不足的时刻。/n...

【技术特征摘要】
1.含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法，其特征是：包括以下步骤，并且以下步骤顺次进行，
步骤一、利用Matlab软件搭建含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性指标仿真模型，向仿真模型中输入配电网络参数、分布式电源出力约束条件以及负荷样本的原始数据；
步骤二、等时间间隔采集选定天数中每天的负荷样本的原始数据，采用改进模糊C均值聚类算法对负荷样本的原始数据数据进行聚类分析，并按最佳聚类数划分场景，场景数与最佳聚类数相同，分别获得各负荷场景所占比例和采样时间段内各场景的负荷波动性指标；
步骤三、通过潮流计算，获得各场景下各节点的电压波动值，节点电压波动值分为增大和减小两个方向，根据节点的电压波动值和节点灵活性充裕度公式分别获得节点的向上的电压波动的充裕度和节点的向下的电压波动的充裕度；
步骤四、选定时间尺度，在一个运行周期内，根据潮流计算并获得各时刻各节点的电压波动值并判断电压波动的方向，根据节点的灵活性指标公式和任一时刻系统灵活性指标公式分别计算并获得各节点灵活性值和系统运行灵活性值，并输出；
步骤五、根据输出的各节点灵活性值、系统运行灵活性值以及各设定的阈值进行分类筛选出系统运行灵活性不足的节点和运行灵活性不足的时刻。


2.根据权利要求1所述的含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法，其特征是：所述步骤一中配电网络参数包括节点配电系统类型和接入节点的分布式电源类型。


3.根据权利要求1所述的含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法，其特征是：所述步骤一中分布式电源出力约束条件包括功率平衡约束、电压安全约束和储能约束。


4.根据权利要求1所述的含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法，其特征是：所述步骤二中负荷样本的原始数据包括各负荷模型的占比数。


5.根据权利要求1所述的含高比例分布式电源的配电系统运行灵活性评价方法，其特征是：所述步骤二中负荷场景所占比例公式为：
Hh＝ph/p
式中，Hh为所占比例，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩春成，鹿丽，贺欢，徐大利，祝湘博，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司鞍山供电公司，国网辽宁省电力有限公司，东北电力大学，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21