农村低压台区分布式光伏选址定容方法、系统及介质技术方案

农村低压台区分布式光伏选址定容方法、系统及介质，所述方法包括：步骤1，采集台区卫星地图和光伏选址定容所需的参数；步骤2，提取台区卫星地图中的线路点集，计算线路点集中的台区用户负荷接入点，同时，识别台区卫星地图的线路拓扑结构，根据线路分支情况建立树状拓扑网络，得到节点阻抗矩阵和电路模型；步骤3，基于配变容量、节点电压和接入点光伏可用面积作为约束条件，求解分布式光伏的选址定容站址和容量方案。通过科学计算、合理配置，增大低压台区光伏最大接纳容量，避免台区电压越线、配变重过载现象，促进分布式光伏等新能源的有序接入、新型电力系统的规范化建设。新型电力系统的规范化建设。新型电力系统的规范化建设。

【技术实现步骤摘要】
农村低压台区分布式光伏选址定容方法、系统及介质


[0001]本专利技术属于电力系统
，涉及新能源光伏发电，尤其涉及农村低压台区进行光伏承载力和选址定容。

技术介绍

[0002]2021年全国性屋顶分布式光伏试点计划，共列出整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点676个。当前，我国分布式光伏建设发展迅速，光伏等新能源的接入不可避免地会改变电网的潮流分布和部分节点的潮流方向，进而影响着电网的稳态电压分布，由于大量台区存在供电半径长、导线截面积小的问题，国内多地已出现由于无序接入而导致的电压双向越限、反向重过载、光伏脱网等问题。因此，在考虑电网及设备安全运行的边界条件下，引导用户合理规划接入位置和容量是分布式光伏安全、合理、有序开发的关键一环。农村地区是分布式光伏的主要应用场景，具有广阔的开发前景，同时分布式光伏多集中于低压侧，因此农村低压台区进行光伏承载力和选址定容成为实现分布式光伏开发计划的关键因素。
[0003]台区承载力的大小不仅与负荷功率、线路参数、拓扑结构等相关，光伏的接入位置也是重要的影响因素，因此，合理规划接入点位置和容量是台区承载力增容的关键切入口，以无成本的方式增大台区可接入光伏容量，引导用户有序接入，缓解高渗透率新能源接入所带来的配电网投资改造问题。但对于低压台区承载力与光伏选址定容的计算，主要存在基础数据缺失、影响因素复杂、实际场地不足的问题。
[0004]在现有研究中，学者们大多专注于数据全面、拓扑清晰、设备优质的高压、中压配电系统的光伏承载力计算，相较于高压、中压配电系统，低压台区存在用户量庞大、线路覆盖范围广、设备及线路信息统计不全面、用电信息检测设备功能低下等问题，难以获取有效电力数据，然而监测设备更新又面临巨额的经济投入，这些未知数据源对低压台区的光伏承载力准确计算提出了巨大挑战，也是低压台区理论计算相较于高压、中压配电网的困难所在。同时，低压用户分布具有随机性，通过典型结构通用计算会导致计算准确度堪忧。
[0005]同时，理论研究则大多以物理量为约束条件，计算结果是一个理论最优值，但纯理论分析结果不一定具备可行性，会存在部分节点收到接入位置的影响而承担台区绝大部分光伏容量的计算结果，然而实际场景下，该接入点并不一定能具备规划值的安装面积，导致理论计算无法实际应用。
[0006]在低压台区分布式光伏选址和定容技术方面，主要包括以下在先申请专利。
[0007]中国专利申请CN202111322367.1公开了一种分布式光伏选址定容优化方法，该方案基于皮尔逊模型，计算中压配电网馈线装接配电变压器负荷与分布式光伏的相关系数；确定与分布式光伏具有互补性的配电变压器负荷位置，作为分布式光伏接入位置；以分布式光伏接入位置为基础，基于二阶锥规划理论求解最优潮流问题，确定各分布式光伏接入位置的光伏接入容量。
[0008]中国专利申请CN201710273335.4公开的分布式光伏电站的选址方法，包括：获取配电网系统的节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统中的各节点之间
的等值阻抗；根据所述各节点之间的等值阻抗确定各所述节点的电气耦合度；对各所述节点的电气耦合度进行大小排序获得排序结果，根据所述排序结果选取所述配电网系统中的非关键节点，其中，所述非关键节点为电气耦合度最小的设定数量的节点；将所述非关键节点确定为分布式光伏电站的接入位置。
[0009]中国专利申请CN201510038249.6，确定最小渗透率的分布式光伏选址定容方法，从电网数据库录入主动配电网的拓扑结构、系统参数、运行状态数据，形成基础数据库；根据分布式光伏出力及用户用电具有一定的随机性，建立相应的概率密度函数；以分布式光伏接入后碳排放量减少最多为优化目标，考虑潮流倒送及分布式光伏最小渗透率的约束条件，利用生物地理学算法求救目标函数。
[0010]但是，三种方案存在一定局限性。首先，三种方案或针对监测数据齐全的中压配电网，或未考虑低压台区基础数据不足给计算所带来的困难，本专利技术步骤2.1
‑
3.1均在解决用于计算的基础数据问题，依托于现实所具备的监测数据，构建台区完整的拓扑结构和节点数据。

技术实现思路

[0011]为解决现有技术存在的上述问题，本专利技术公开了低压台区分布式光伏选址定容方法、系统及介质，主要以节点电压、配变容量、光伏可用面积为主要物理约束条件，通过多约束条件下目标寻优的方式，完成台区分布式光伏选址定容推荐方案。
[0012]本专利技术具体采用以下技术方案。
[0013]低压台区分布式光伏选址定容方法，包括如下步骤，
[0014]步骤1，采集含低压拓扑的台区卫星地图和潮流计算涉及到的参数；
[0015]步骤2，利用台区卫星地图提取线路点集，根据线路点集计算台区用户负荷接入点，识别台区卫星地图的线路拓扑结构，根据线路分支情况建立树状拓扑网络，得到节点阻抗矩阵；
[0016]步骤3，以配变容量、节点电压、接入点光伏可用面积为约束条件，基于潮流计算涉及到的参数、线路拓扑结构和节点阻抗矩阵进行潮流计算，求解分布式光伏站址和容量方案。。
[0017]优选地，步骤1中，光伏选址定容所需的参数包括：台区卫星地图像素点与实际距离的比例尺1∶d，台区负荷总功率P，线路型号，台区配电变压器功率因数配变变压器容量S。
[0018]取光伏功率高峰期12:00
‑
14:00时间段的配电变压器功率最低值作为台区配变总功率P，该时段相应的功率因数平均值作为台区功率因数
[0019]优选地，步骤2包括以下步骤，
[0020]步骤2.1，识别台区卫星地图中的屋顶位置和面积，估计负荷分布，得到屋顶位置坐标(x1,y1),...,(x
i
,y
i
),...,(x
z
,y
z
)，屋顶总个数为z，其中，一个屋顶认为是一个用户负荷，一个屋顶为一户用户；
[0021]步骤2.2，通过识别像素点颜色的方式提取卫星地图中的线路点集；
[0022]步骤2.3，采用k
‑
means聚类方法对屋顶位置坐标(x1,y1),...,(x
i
,y
i
),...,(x
z
,y
z
)，以及屋顶总个数为z进行聚类分析，得到线路点集中的台区负荷接入点；
[0023]步骤2.4，基于卫星地图识别得到线路中的配变点、线路拐点及线路分叉点；
[0024]步骤2.5，建立步骤2.3和2.4中节点的连接关系，构建树状拓扑网络，建立相应的节点阻抗矩阵，形成用于潮流计算的电路模型，其中拓扑网络中的节点包括配变点、线路拐点、负荷接入点及线路分叉点。
[0025]优选地，步骤2.3中，当用户屋顶线性分布时，采用等间隔投影法计算台区负荷接入点，方法如下，
[0026]根据步骤2.2得出的线路点集，按照设置距离选取间距相等的n个节点作为负荷接入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.农村低压台区分布式光伏选址定容的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，采集含低压拓扑的台区卫星地图和潮流计算涉及到的参数；步骤2，利用台区卫星地图提取线路点集，根据线路点集计算台区用户负荷接入点，识别台区卫星地图的线路拓扑结构，根据线路分支情况建立树状拓扑网络，得到节点阻抗矩阵；步骤3，以配变容量、节点电压、接入点光伏可用面积为约束条件，基于潮流计算涉及到的参数、线路拓扑结构和节点阻抗矩阵进行潮流计算，求解分布式光伏站址和容量方案。2.根据权利要求1所述的农村低压台区分布式光伏选址定容的方法，其特征在于，步骤1中，潮流计算涉及的参数包括：台区卫星地图像素点与实际距离的比例尺1:d，台区负荷总功率P，线路型号，台区配电变压器功率因数配变变压器容量S。3.根据权利要求2所述的农村低压台区分布式光伏选址定容的方法，其特征在于，取光伏功率高峰期12：00
‑
14：00时间段的配电变压器功率最低值作为台区配变总功率P，光伏功率高峰期12：00
‑
14：00时间段相应的功率因数平均值作为台区功率因数4.根据权利要求2所述的农村低压台区分布式光伏选址定容的方法，其特征在于，步骤2包括以下步骤，步骤2.1，识别台区卫星地图中的屋顶位置和面积，得到屋顶位置坐标(x1,y1),...,(x
i
,y
i
),...,(x
z
,y
z
)，屋顶总个数为z，其中，一个屋顶认为是一个用户负荷，一个屋顶为一户用户；步骤2.2，通过识别像素点颜色的方式提取卫星地图中的线路点集；步骤2.3，采用k
‑
means聚类方法对屋顶位置坐标(x1,y1),...,(x
i
,y
i
),...,(x
z
,y
z
)，以及屋顶总个数为z进行聚类分析，得到线路点集中的台区负荷接入点；步骤2.4，基于卫星地图识别得到线路中的配变点、线路拐点及线路分叉点；步骤2.5，根据负荷接入点、配变点、线路拐点及线路分叉点构建树状拓扑网络，得到节点阻抗矩阵。5.根据权利要求4所述的农村低压台区分布式光伏选址定容的方法，其特征在于，步骤2.3中，当用户屋顶线性分布时，采用等间隔投影法计算台区负荷接入点，方法如下，根据步骤2.2得出的线路点集，按照设置距离选取间距相等的n个节点作为负荷接入点，计算屋顶i与n个负荷接入点之间的距离，其中，1≤i≤z，选取与屋顶i相距最近的负荷接入点作为屋顶i的负荷接入点，循环计算z个屋顶的负荷接入点，建立z个用户与n个负荷接入点的匹配关系。6.根据权利要求4所述的一种农村低压台区分布式光伏选址定容的方法，其特征在于，步骤2.3中，当用户屋顶团簇型分布时，采用聚类投影法计算台区用户负荷接入点，方法如下，采用k
‑
means聚类方法对屋顶位置坐标(x1,y1),...,(x
i
,y
i
),...,(x
z
,y
z
)以及屋顶总个数为z进行聚类分析，以聚类后的紧凑程度为指标，设定阈值，获得聚类个数，将得到的n个聚类中心认为是负荷中心，即得到台区的n个负荷中心，在线路点集中选择距离负荷中心最近的点作为该负荷中心的负荷接入点。7.根据权利要求4所述的农村低压台区分布式光伏选址定容的方法，其特征在于，
步骤2.5包括，生成的节点连接矩阵如下：式中，conn
gh
表示节点对应的线路连接关系矩阵，l
pix,gh
表示表示节点g和节点h之间的像素点距离；M表示节点总数；根据采集数据中的线路型号，建立节点阻抗矩阵，节点阻抗矩阵的元素用下式计算，Z
gh
＝l
pix,gh
×
d
×
r0+j
×
l
pix,gh
×
d
×
x0式中，Z
gh
表示g节点与h节点之间的阻抗，d表示比例尺，r0表示索引线路单位长度等效电阻，x0表示索引线路单位长度等效电抗值，j表示虚数单位。8.根据权利要求1所述的农村低压台区分布式光...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚博文，徐铭铭，陈明，张金帅，冯光，王鹏，
申请(专利权)人：国网河南省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：