基于电压敏感度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法技术

本发明专利技术一种基于电压敏感度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法，在初始时刻进行潮流计算，并形成电压灵敏度矩阵；根据蒙特卡洛模拟生成光伏配置场景，对所述光伏配置场景构造仿射形式有功注入变化量和仿射形式无功注入变化量；基于所述光伏配置场景获得仿射形式电压矢量变化量，将获得的放射形式电压矢量变化量转成区间形式电压矢量变化量；根据所述区间形式电压矢量变化量获得区间形式最大节点电压，形成光伏总容量与最大电压之间的关系分布；根据光伏总容量与最大电压之间的关系分布划分出光伏容量区间，根据光伏容量区间计算过电压风险阈值；考虑实际光伏规划需要和配电网运行条件，根据计算的过电压风险阈值计算区间形式光伏接纳能力值。形式光伏接纳能力值。形式光伏接纳能力值。

【技术实现步骤摘要】
基于电压敏感度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法


[0001]本专利技术涉及光伏接纳能力评估方法
，特别涉及基于电压敏感度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法。

技术介绍

[0002]分布式光伏发电在配电网的大量接入，有效降低碳和污染气体排放量的同时，增强了电网的环境友好性，但是随着光伏电源在配电网中渗透率的不断提高，产生的诸如电压越限、线路过载、反向潮流、电能质量降低等问题对配电网的安全稳定运行产生影响。因此，科学合理的光伏接纳能力评估方法可为光伏适应性规划建设提供有效的理论依据，能够在保证配电网高效稳定运行的前提下尽可能多地接纳光伏电源，最大限度地提升光伏发电效益。
[0003]目前，常用的光伏接纳能力评估方法是随机场景模拟法，即基于蒙特卡罗仿真产生具有一定概率分布特性的光伏接入场景序列，并考虑不同的安全运行约束来计算光伏接纳能力，尽管概率方法可以有效地描述光伏和负载的不确定性波动，其性能在很大程度上取决于概率密度分布的准确性。但是在现实中，通常很难获得准确的概率密度分布，尤其是在测量数据有限的地区，这将大大限制其在光伏接纳能力评估中的应用，并且由于在不同的光伏配置情况下需要重复计算功率流，这种方法通常其计算量会很大，若要得到满足精度要求的评估结果可能需要花费若干小时。

技术实现思路

[0004]本专利技术提出了一种基于电压灵敏度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法，该方法只需要一次功率潮流计算，减少计算负担，并且引入了区间过电压风险阈值量化光伏和负载的不确定性，可以获得光伏接纳能力值。改进后的光伏接纳能力评估方法可以在可接受的计算负担下获得更准确和合理的光伏接纳能力值，评估结果反映配电网真实的过电压风险水平。
[0005]本专利技术的具体操作过程如下：
[0006]步骤一：在初始时刻进行潮流计算，并形成电压灵敏度矩阵；
[0007]步骤二：根据蒙特卡洛模拟生成光伏配置场景，对所述光伏配置场景构造仿射形式有功注入变化量和仿射形式无功注入变化量；
[0008]步骤三：基于所述光伏配置场景获得仿射形式电压矢量变化量，将获得的放射形式电压矢量变化量转成区间形式电压矢量变化量；
[0009]步骤四：根据所述区间形式电压矢量变化量获得区间形式最大节点电压，形成光伏总容量与最大电压之间的关系分布；
[0010]步骤五：根据光伏总容量与最大电压之间的关系分布划分出光伏容量区间，根据光伏容量区间计算过电压风险阈值；
[0011]步骤六：考虑实际光伏规划需要和配电网运行条件，根据计算的过电压风险阈值
计算区间形式光伏接纳能力值。
[0012]优选的，所述步骤一包括：
[0013]在初试时间t0采用雅可比矩阵J进行潮流计算，按照下述式子进行计算，
[0014][0015]式中，J为负荷功率的雅可比矩阵、J
Pθ
，J
PV
，J
Qθ
，J
QV
为功率注入变量和电压变量的灵敏度。
[0016]优选的，所述步骤一包括：
[0017]若给定V0，θ0的线性化电力系统模型，所有节点为PQ节点，则得到下式，
[0018][0019][0020][0021]式中，ΔV＝[ΔV1，ΔV2，
…
，ΔV
n
]T
为所有节点的电压矢量的变化，J
RPV
和J
RQV
都是均为简化的雅可比矩阵，分别表示电压随有功功率注入和无功功率注入的变化；
[0022]优选的，所述步骤一包括：
[0023]若考虑配电网三相不平衡特性以及光伏和负荷不确定性时，假设网络结构没有变化，则得到下式，
[0024][0025][0026][0027]式中，为节点n在t时刻相的仿射形式电压矢量变化量、是的中心值、和ε
m
分别是的第m个噪声系数和噪声元素、和分别是在t时刻相的仿射形式有功和无功注入变化量。
[0028]优选的，所述步骤二包括：
[0029]若所有光伏以恒功率因素运行，则根据下式计算，
[0030][0031]式中，和分别是在t时刻相的仿射形式有功和无功注入变化量、为t时刻光伏功率仿射形式效率、和分别是在t时刻相的仿射形式光伏有功和无功变化量；和分别是在t时刻相的仿射形式负荷有功和无功变化量；为相的光伏容量变化量；为光伏功率因数。
[0032]优选的，所述步骤三包括根据下式将仿射形式电压矢量变化量转成区间形式电压矢量变化量：
[0033][0034]优选的，所述步骤四包括：根据下式得出区间形式最大节点电压，建立光伏总容量与最大电压之间的关系分布，即关系分布：
[0035][0036]优选的，所述步骤五包括：
[0037]首先将关系分布划分为多个连续光伏容量区间，然后通过下式计算过电压风险阈值，
[0038][0039][0040][0041][0042]式中，m表示所在光伏容量区间的位数、η
m
和分别表示第m个区间的区间过电压风险的下限和上限、N
′
m,over
和N
″
m,over
分别表示第m个区间完全过电压和部分过电压光伏配置场景的数量、N
m,total
表示第m个区间所有光伏配置场景的数量、σ
m,k
和是0和1决策变
量，分别表示第m个区间第k个场景是否完全过电压和部分过电压、和V
max,m,k
表示第m个区间第k个场景最大母线电压的上限和下限、V
max
是1.05。
[0043]优选的，步骤六包括：根据步骤五中获得的过电压风险区间值
[0044]考虑实际光伏规划需要和配电网运行情况，选择一个合适的区间过电压风险阈值η
max
，并代入下式：得光伏接纳能力区间值
[0045][0046][0047]式中，P
m
表示第m个区间容量的下限，M是光伏容量区间最大数量，η
m
和分别表示第m个区间的区间过电压风险的下限和上限，的下界和上界分别是在区间过电压风险阈值η
max
限制下最保守和最乐观的光伏接纳能力值。
[0048]本专利技术的有益效果如下：
[0049]本专利技术基于电压敏感度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法，采用区间算法和仿射算法用来处理光伏和负荷的不确定性，只需要在初始时间进行一次潮流计算，大大减少计算负担。综合分析了两个光伏接纳能力端点值内的过电压风险，并引入了区间过电压风险阈值的定义来量化光伏配置的不确定性以及光伏和负载的不确定性，基于区间过电压风险的光伏接纳能力评估方法可以获得不那么保守的光伏接纳能力值。在可接受的计算负担下获得更准确和合理的光伏接纳能力值，这对光伏规划的实际决策很有价值。
附图说明
[0050]图1示出了本申请实施例基于电压敏感度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电压敏感度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法，其特征在于，包括如下过程：步骤一：在初始时刻进行潮流计算，并形成电压灵敏度矩阵；步骤二：根据蒙特卡洛模拟生成光伏配置场景，对所述光伏配置场景构造仿射形式有功注入变化量和仿射形式无功注入变化量；步骤三：基于所述光伏配置场景获得仿射形式电压矢量变化量，将获得的放射形式电压矢量变化量转成区间形式电压矢量变化量；步骤四：根据所述区间形式电压矢量变化量获得区间形式最大节点电压，形成光伏总容量与最大电压之间的关系分布；步骤五：根据光伏总容量与最大电压之间的关系分布划分出光伏容量区间，根据光伏容量区间计算过电压风险阈值；步骤六：考虑实际光伏规划需要和配电网运行条件，根据计算的过电压风险阈值计算区间形式光伏接纳能力值。2.根据权利要求1所述的基于电压敏感度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法，其特征在于，所述步骤一包括：在初试时间t0采用雅可比矩阵J进行潮流计算，按照下述式子进行计算，式中，J为负荷功率的雅可比矩阵、J
Pθ
，J
PV
，J
Qθ
，J
QV
为功率注入变量和电压变量的灵敏度。3.根据权利要求1所述的基于电压敏感度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法，其特征在于，所述步骤一包括：若给定V0，θ0的线性化电力系统模型，所有节点为PQ节点，则得到下式，的线性化电力系统模型，所有节点为PQ节点，则得到下式，的线性化电力系统模型，所有节点为PQ节点，则得到下式，式中，ΔV＝[ΔV1，ΔV2，
…
，ΔV
n
]
T
为所有节点的电压矢量的变化，J
RPV
和J
RQV
都是均为简化的雅可比矩阵，分别表示电压随有功功率注入和无功功率注入的变化。4.根据权利要求1所述的基于电压敏感度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法，其特征在于，所述步骤一包括：若考虑配电网三相不平衡特性以及光伏和负荷不确定性时，假设网络结构没有变化，则得到下式，
式中，为节点n在t时刻相的仿射形式电压矢量变化量、是的中心值、和ε
m
分别是的第m个噪声系数和噪声元素、和分别是在t时刻相的仿射形式有功和无功注入变化量。5.根据权利要求1所述的基于电压敏感度和过电压风险的光伏接纳能力评估方法，其特征在于，所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文新，姜明磊，张圆美，邢文洋，朱蒙，刘宏业，
申请(专利权)人：国网吉林省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：