一种计及高比例新能源接入配电网极限线损的计算方法技术

本发明专利技术涉及配电网极限线损分析与计算技术领域，特别涉及一种计及高比例新能源接入配电网极限线损的计算方法，本申请建立DG概率模型与配电网负荷概率模型，提出基于无迹变换法的配电网极限线损计算模型，考虑了DG的波动性和不确定性对配电网线损的影响；本申请以IEEE69节点系统为例，对于DG接入对配电网节点电压以及支路功率的影响进行分析，由于DG出力的波动性和不确定性，导致线损的变化范围较DG接入之前变大；本申请将无迹变换法与蒙特卡洛模拟法所得的线损结果比较，在精度相同的情况下，计算时间降低93.1％，表明该方法更适合于复杂的含DG配电网极限线损的计算。复杂的含DG配电网极限线损的计算。复杂的含DG配电网极限线损的计算。

【技术实现步骤摘要】
一种计及高比例新能源接入配电网极限线损的计算方法


[0001]本专利技术涉及配电网极限线损分析与计算
，特别涉及一种计及高比例新能源接入配电网极限线损的计算方法。

技术介绍

[0002]随着高比例新能源接入配电网，配电网由原来的单一电源供电结构变为多电源复杂网络，潮流的大小和方向都会发生改变，配电网线损随之发生变化，配电网线损理论计算、线损的精确量测与考核标准制定面临巨大的挑战。因此，开展高比例新能源接入对配电网线损影响的相关研究具有重要的意义。
[0003]近年来，国内外学者针对分布式电源(Distributed Generation,DG) 接入配电网的线损计算进行了相关研究。现有技术中通过理论计算，分析了DG的接入位置、容量与每个区域元件损耗的关系。通过构建配电网线损与各影响因素之间的代数关系，分析含DG配电网总网损的变化趋势。同时，建立了典型的DG的潮流计算模型，并以实际配网系统为例，分析了DG并网在配电网线损的影响。现有技术中，通过对负荷分类，探究负荷变化时DG并网对线损的影响，通过对含DG的配电网进行概率潮流计算来确定线损的概率分布。但是在电力市场、高比例新能源接入等因素的影响下，电网边界条件发生变化，传统的配电网线损计算方法难以满足电网线损精细化管理要求，由于极限线损的计算是在传统计算模型基础上考虑随机性产生的影响，更能体现DG以及负荷波动对线损的影响。故部分学者转而考虑研究线损的变化情况，开展极限线损的相关研究。
[0004]极限线损是电力系统运行参数变化时理论线损的波动的边界值，国内的相关研究主要从线损的物理模型入手，考虑负荷曲线变化对极限线损的影响。现有技术中以中低压配电网为研究对象，利用迭代拟合算法建立配电网极限线损计算模型，对配电网分段线路的损耗进行求解。通过对台区变压器负荷曲线变化情况进行研究，计算出低压配电网的极限线损。现有技术中，以线路首端电流为约束条件，研究负荷同时率对线损的影响。现有技术中考虑DG和负荷的波动性，建立基于半不变量法的配电网极限线损计算模型来对配电网极限线损进行求解。现有极限线损研究对含DG接入的配电网的研究相对较少。因此本申请在现有极限线损计算思路的基础上，结合考虑负荷波动及 DG出力不确定性对极限线损的影响，以适应当前配电网发展的实际需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的问题，提出一种计及高比例新能源接入配电网极限线损的计算方法，针对高比例新能源接入配电网对极限线损的影响，提出基于无迹变换法的配电网极限线损计算模型，用于解决复杂配电网中接入DG后极限线损的计算；分别以 IEEE69节点系统和某地区配电网为例对上述模型进行验证，验证了本文分析方法和所提出模型的可行性。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]一种计及高比例新能源接入配电网极限线损的计算方法，其特征在于，包括如下模型：
[0008]步骤1、概率潮流计算模型
[0009]考虑DG出力和负荷的随机性，配电网概率潮流计算模型可描述为：
[0010][0011]式中，P
Gi
、Q
Gi
和P
Di
、Q
Di
分别为节点i的有功功率、无功功率、有功负荷、无功负荷；P
Si
、Q
Si
分别为节点i所接入DG的有功和无功功率；U
i
、δ
i
分别为节点i的电压幅值和相角；Y
ij
为节点导纳矩阵 i行j列的元素；
[0012]概率潮流计算模型考虑DG出力以及节点负荷功率的随机特性，模型的输入变量为风速v、光照强度r及负荷功率P
D
，输出随机变量为节点电压U∠δ和支路功率P+jQ；
[0013]步骤2、可再生能源概率模型
[0014]光伏电源的出力与当地的光照强度有关，光照强度近似服从Beta 分布，其概率密度函数为如式(2)所示；
[0015][0016]式中：s＝r/r
max
为实际光强与最大光强的比值；α、β均为Beta 分布的参数；
[0017]光伏电源的输出功率P
pv
可由式(3)计算：
[0018]P
pv
＝rAη
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0019]式中；A为光伏阵列的总面积；η为光电转换效率；
[0020]风力机的出力随着所在地风速的波动而变化，研究表明：Weibull 双参数分布模型可以较准确的表征风速的随机特性和时变性，其概率密度函数如式(4)；
[0021][0022]式中：v为风速；k和c为威布尔分布的2个参数；
[0023]风力发电机输出功率P
w
与风速v之间的函数关系式(5)所示，由式(4)、(5)可以求得风力机出力的随机分布；
[0024][0025]式中，P
r
为风力发电机额定功率，v
ci
为切入风速，v
r
为额定风速，v
co
为切出风速。k1和k2可根据P
w
的连续性计算得出；
[0026]假定在运行过程中功率因数保持不变，其无功功率按式(6)计算；
[0027][0028]步骤3、负荷概率模型
[0029]配电网中的负荷由于随着时间、季节、天气以及电价等因素的变化而波动，可近似认为负荷功率是服从正态分布的随机变量；其概率密度函数如式(7)所示；
[0030][0031]式中，σ为负荷功率的标准差，取为5％；P
b
为负荷功率的基准值；
[0032]步骤4、配电网线损概率模型
[0033]由线损的定义可以得到，配电网线损功率为节点注入功率与流出功率的差值，第i条支路的线损计算如式(8)所示，配电网总线损计算如式(9)所示；
[0034]P
i,loss
＝ΔP
ij
+ΔQ
ij
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0035][0036]DG接入配电网后，对于配网系统线损分析必须考虑DG和负荷的随机性与波动性,对不确定性问题，利用概率特征来表征配电网线损，使得线损的计算模型更贴近实际,因此，本申请采用均值以及标准差对线损概率特性进行概率描述；
[0037]P
i,loss
＝(μ
i
,σ
i
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0038]P
loss
＝(μ
p
,σ
p
)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(11)
[0039]式中：P
loss
为系统总的线路损耗，μ
P
反映了配网系统线损的均值，μ
P
越小，表明配网系统线损越小，而σ
P
则反映了配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及高比例新能源接入配电网极限线损的计算方法，其特征在于，包括如下模型：步骤1、概率潮流计算模型考虑DG出力和负荷的随机性，配电网概率潮流计算模型可描述为：式中，P
Gi
、Q
Gi
和P
Di
、Q
Di
分别为节点i的有功功率、无功功率、有功负荷、无功负荷；P
Si
、Q
Si
分别为节点i所接入DG的有功和无功功率；U
i
、δ
i
分别为节点i的电压幅值和相角；Y
ij
为节点导纳矩阵i行j列的元素；概率潮流计算模型考虑DG出力以及节点负荷功率的随机特性，模型的输入变量为风速v、光照强度r及负荷功率P
D
，输出随机变量为节点电压U∠δ和支路功率P+jQ；步骤2、可再生能源概率模型光伏电源的出力与当地的光照强度有关，光照强度近似服从Beta分布，其概率密度函数为如式(2)所示：式中：s＝r/r
max
为实际光强与最大光强的比值；α、β均为Beta分布的参数；光伏电源的输出功率P
pv
可由式(3)计算：P
pv
＝rAη
ꢀꢀꢀ
(3)式中；A为光伏阵列的总面积；η为光电转换效率；风力机的出力随着所在地风速的波动而变化，研究表明：Weibull双参数分布模型可以较准确的表征风速的随机特性和时变性，其概率密度函数如式(4)：式中：v为风速；k和c为威布尔分布的2个参数；风力发电机输出功率P
w
与风速v之间的函数关系式(5)所示，由式(4)、(5)可以求得风力机出力的随机分布；式中，P
r
为风力发电机额定功率，v
ci
为切入风速，v
r
为额定风速，v
co
为切出风速。k1和k2可根据P
w
的连续性计算得出；假定在运行过程中功率因数保持不变，其无功功率按式(6)计算；步骤3、负荷概率模型
配电网中的负荷由于随着时间、季节、天气以及电价等因素的变化而波动，可近似认为负荷功率是服从正态分布的随机变量；其概率密度函数如式(7)所示：式中，σ为负荷功率的标准差，取为5％；P
b
为负荷功率的基准值；步骤4、配电网线损概率模型由线损的定义可以得到，配电网线损功率为节点注入功率与流出功率的差值，第i条支路的线损计算如式(8)所示，配电网总线损计算如式(9)所示：P
i,loss
＝ΔP
ij
+ΔQ
ij (8)DG接入配电网后，对于配网系统线损分析必须考虑DG和负荷的随机性与波动性,对不确定性问题，利用概率特征来表征配电网线损，使得线损的计算模型更贴近实际,因此，本申请采用均值以及标准差对线损概率特性进行概率描述：P
i,loss
＝(μ
i
,σ
i
) (10)P
loss
＝(μ
p
,σ
p
) (11)式中：P
loss
为系统总的线路损耗,P反映了配网系统线损的均值，P...

【专利技术属性】
技术研发人员：马喜平，梁琛，李亚昕，董晓阳，范迪龙，杨军亭，常鸿，韩旭杉，马彦宏，徐瑞，
申请(专利权)人：国网甘肃省电力公司，
类型：发明
国别省市：