【技术实现步骤摘要】
考虑可调度柔性资源运行特性的电网规划容量分析方法
[0001]本专利技术涉及电网规划进行需求分析
，尤其是一种考虑可调度柔性资源运行特性的电网规划容量分析方法。
技术介绍
[0002]在全球性能源资源短缺、环境污染等大背景下，大力发展绿色低碳、可持续的新能源发电以及排放清洁的电动汽车已成为世界各国的共识，并出台了大量的相关扶持政策。随着分布式新能源发电的井喷式发展和储能技术的发展，具有“源
‑
荷”双重属性特征的储能系统在电网负荷中所占的比例不断上升。另一方面，分时电价等需求响应手段的应用使得部分传统负荷也能够根据激励或电价信息调节自身的用电需求，从而具备了与电网互动和可调节的能力，即“柔性负荷”。
[0003]以光伏发电和风力发电为代表的分布式可再生能源、具有“源
‑
荷”双重属性的电动汽车及储能系统、具有自我调节能力的新型柔性负荷可以统称为电网中的可调度柔性资源。不同的可调度柔性资源具有不同的特性，如分布式新能源发电，其出力具有波动性、间歇性、低可控性等问题。造成了电力系统规划布局容量的增加和电网设备利用效率的降低，从而大大降低了电网的运行经济性。因此，对于不同可调度柔性资源运行特性和工作原理的分析是开展进一步研究和充分利用可调度柔性资源的重要基础。
[0004]近年来电力负荷高峰和新能源持续增长，对电力系统的调节能力提出重大挑战；与此同时以需求侧管理、电动汽车、储能等为代表的可调度柔性资源在相关政策的扶持下井喷式发展。各类可调度柔性资源接入增加了电网规划的难
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑可调度柔性资源运行特性的电网规划容量分析方法，其特征在于：该方法包括下列顺序的步骤：(1)分析可调度柔性资源的运行特性：将可调度柔性资源分为能量单向互动型柔性资源和能量双向互动型柔性资源，其中，能量单向互动型柔性资源包括柔性负荷和可调度新能源，能量双向型互动柔性资源包括储能装置、电动汽车和微电网；(2)辨识可调度柔性资源：根据各个可调度柔性资源的运行特性，建立计及新能源出力不确定性的电网规划两阶段鲁棒优化模型和计及电动汽车出力不确定性的电网规划两阶段鲁棒优化模型，分析两个模型的关联度，进而辨识关键可调度柔性资源；(3)根据各个可调度柔性资源的运行特性和关键可调度柔性资源提出面向电网规划各类可调度柔性资源的引导机制；(4)分析对电网规划的影响：根据面向电网规划各类可调度柔性资源的引导机制，将不同容量的可调度柔性资源接入配电网，并进行可调度柔性资源与电网规划布局的协同优化，最后分析容量对电网规划问题带来的影响。2.根据权利要求1所述的考虑可调度柔性资源运行特性的电网规划容量分析方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括以下步骤：(1a)分析储能装置的运行特性：储能装置由于其自身能量双向流动的特性，能够平抑新能源出力的波动，具有毫秒级快速、稳定、精准的充放电功率调节特性，能够提升电力系统的瞬时、短时和时段平衡能力；(1b)分析可调度新能源的运行特性：采用分布式安装，能够有效提高节点电压值并改善潮流分布，减少切负荷操作，提高供电可靠性；存在新能源接入处电压过高或者邻近线路过载的问题，影响配电网的运行稳定性，从而降低供电可靠性；运行具有出力不确定性，新能源本身的启停和功率输出不稳定会对电压产生波动，对配电网用户的供电电压产生冲击；(1c)分析电动汽车的运行特性：电动汽车具有时空不确定性，负荷增长明显，扩大负荷的峰谷差，增加电网控制的难度，扩大配电变压器容量，电网的成本增加；其能量可双向传递，能有序的充放电来降低配电网的网损，参与调度能改善配电网的节点电压波形，影响线路的潮流，进而影响线路网损；(1d)分析柔性负荷的运行特性：柔性负荷有储能特性，能够降低用电高峰期负荷，缩减电网负荷峰谷差，有序的参与调度能降低电网的线路损耗；柔性负荷能够削减特性使负荷增加，最大无功负荷减少，临界电压升高，有序启停，降低电网线路损耗，缩减峰谷差；(1e)分析微电网的运行特性：微电网含有多种可调度柔性资源，具有“源荷”双重属性；通过引入储能装置，能够缓解用电高峰时段的电力紧张；高渗透率的新能源引发微电网对主干网正常运行的冲击，对“孤岛”地区供电，是对传统供电形式的有力补充。3.根据权利要求1所述的考虑可调度柔性资源运行特性的电网规划容量分析方法，其特征在于：所述步骤(2)具体包括以下步骤：(2a)引入鲁棒性指标Γ
wt
和Γ
pv
表征新能源出力的不确定性，作为其关键运行特性，以电网初始投资成本和运维费用为目标，建立计及新能源出力不确定性的电网规划两阶段鲁棒优化模型；风电机组的不确定性场景集合：
光伏发电站的不确定性场景集合：式中，R
NW
×
T
为风电和光伏出力的允许范围；NW为风机和光伏机组的机组数T为总时段数；和分别为t时段风电机组、分布式光伏电站的预测出力值；P
wt,t
和P
pv,t
分别为t时段风电机组、分布式光伏电站的实际出力值；ΔP
wt,t
和ΔP
pv,t
为t时段风电机组、分布式光伏电站的波动量；和为t时段风电机组、分布式光伏电站的最大波动量；(2b)将电动汽车的时空不确定性作为关键运行特性，并采用正态分布模型表征该特性，建立计及电动汽车出力不确定性的电网规划两阶段鲁棒优化模型，该模型包含常规充电和快速充电两种充电方式：常规充电：式(3)和式(4)为充电荷电量模型和放电荷电量模型，式(5)为充电开始时间正态分布模型，式(6)为日行驶里程正态分布模型：正态分布模型，式(6)为日行驶里程正态分布模型：正态分布模型，式(6)为日行驶里程正态分布模型：正态分布模型，式(6)为日行驶里程正态分布模型：式中，E
CCS
(t)、E
CCS
(t
‑
1)为t时刻及t
‑
1时刻电动汽车的荷电量；t
c
为实际充电时长，t
d
为实际放电时长；t
max_c
为最大充电时长，t
max_d
为最大放电时长；E
max
为电动汽车充满电时的最大荷电量；μ
x
和σ
x
分别表示充电开始时间x的期望和标准差，μ
x
＝17.6，σ
x
＝3.4；μ
L
和σ
L
分别为行驶里程L的对数lnL的期望和方差，μ
L
＝3.2，σ
L
＝0.88；f
s
(x)为充电开始时间正态分布模型表达式；f
L
(L)为日行驶里程正态分布模型表达式；快速充电：式(7)、式(8)和式(9)为快充用户排队M/G/k模型，式(10)和式(11)为快充电站充电模型：
式中，t
BCS
为快充用户充电时间；为快充用户电池额定容量；B
i,BCS
为第i个快充用户到达一体站时剩余电量；为快充设备的额定充电功率；E
T
为t
BCS
的期望；D
T
为t
BCS
的方差；P
BCS
(t)为快充电站在第t时段的总充电功率；P
i,BCS
(t)为第i个快充用户第t时段的充电功率；η
BCS
为快充电站快充设备的充电功率；ω
i,BCS
(t)为二进制变量，表示第i个快充用户第t时段充电状态，若正在充电则为1，否则为0；E(B
i,BCS
)为总快充用户到达一体站时剩余电量的期望；D(B
i,BCS
)为总快充用户到达一体站时剩余电量的方差；(2c)通过计及新能源出力不确定性的电网规划两阶段鲁棒优化模型和计及电动汽车出力不确定性的电网规划两阶段鲁棒优化模型，得到电网规划多场景下的数据集合，采用数据挖掘算法进行关联度计算：采用灰色关联理论综合分析n个场景下各项成本X与Y之间的关联度，得到各项成本与总成本之间的关联度，采用熵权法综合分析n个场景下新能源出力波动与各项成本之间的关联程度，最后综合加权得到新能源出力波动与总成本之间的关联度，辨识出该柔性资源是否为关键可调度柔性资源。4.根据权利要求1所述的考虑可调度柔性资源运行特性的电网规划容量分析方法，其特征在于：所述步骤(3)具体包括以下步骤：(3a)分析可调度柔性资源多元化运行模式；(3b)根据对可调度柔性资源的运行模式、响应特性及灵活资源优化调度模型的分析，提出面向电网规划的柔性负荷引导机制、基于用户侧储能价格优化的电价型引导机制、基于时空电价优化的电动汽车充电负荷引导机制、基于微电网系统响应特性的电价型引导机制和可调度新能源参与电网调度的奖惩机制共五种典型可调度柔性资源的引导机制；(3c)以面向电网规划的柔性负荷引导机制的研究进行分析：通过构建基于改进边界移动技术的峰平谷时段划分模型，添加约束条件，以邓恩指数为目标函数求解最优时段划分，构建基于改进边界移动技术的峰平谷时段划分模型，在负荷曲线峰、平、谷时段，实行峰谷分时电价后，用户通过调整自己的用电方式，其在各个时段用电量描述为：
式中，Q
p
、Q
f
、Q
v
分别表示峰、平、谷时段实行分时电价前的用电量；Q
p0
，Q
f0
，Q
v0
分别表示实行分时电价后各时段用电量；ΔQ
p
，ΔQ
f
，ΔQ
v
分别表示实行分时电价前后用电量的变化量，E是电价弹性矩阵，λ
pp
、λ
pf
、λ
pv
分别为各时段的自弹性系数，λ
fp
、λ
ff
、λ
fv
分别为任意两个时段的交叉弹性系数；λ
vp
、λ
vf
、λ
vv
为峰平谷时段的用电量；基于改进边界移动技术的峰平谷时段划分模型的约束条件为：(3c1)用户利益约束：实施分时电价前后，用户的电费不增加；(3c2)峰、平、谷时段电价约束：实施分时电价以后，峰时段电价大于平时段电价，平时段电价大于谷时段电价；(3c3)电网公司利益约束：分时电价的实施可以降低供电商的投资成本，且不会降低供电商的整体利益；(3c4)边际电价约束：谷时段电价不应低于边际电价；基于改进边界移动技术的峰平谷时段划分模型的目标函数为：基于改进边界移动技术的峰平谷时段划分模型的目标函数为：F(p)＝αF1(p)+βF2(p)+H
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(17)式中，p表示决策变量；α和β为目标函数的权重系数；H是罚函数项。5.根据权利要求1所述的考虑可调度柔性资源运行特性的电网规划容量分析方法，其特征在于：所述步骤(4)具体包括以下步骤：(4a)将待规划区域划分为3个区域，首先设置三种方案：方案一认为待规划区域内全部为普通负荷；方案二在三个区域内接入容量为10MW的可调度新能源和储能装置；方案三在三个区域内接入容量为15MW的可调度新能源和储能装置，并认为普通负荷中的10％为柔性负荷和电动汽车充电桩；由于变电站容量直接与成本相关，提出基于成本的可调度柔性资源接入的变电站定容匹配指标来衡量其接入容量对变电站规划的影响，可调度柔性资源接
入的变电站定容匹配指标如下：式中，η表示定容匹配指标；C
t
为考虑可调度柔性资源接入的变电站规划成本；c
t
为不考虑可调度柔性资源接入的常规变电站规划成本；(4b)计算可调度柔性资源等效容量，根据等效容量更新变电站容载比公式；目标函数：式中，C为总成本，包括配电网规划成本和运行成本，N
T
表示变电站数量；Ω表示网架线路数；C
Tp
(Si)为变电站投资成本，r为贴现率，m为变电站折旧年限，C
j
为新建一回供电线路的成本，C
rT
(Si)为变电站运行维护成本，n
year
为模拟年限；x
i
为二进制决策变量，数值为1时表示第i条线路选定，为0时表示第i条线路不选定；x
j
为二进制决策变量，数值为1时表示第j条线路选定，为0时表示第j条线路不选定；c
loss
为单位网络...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱刘柱，桂旭，徐加银，王绪利，冯沛儒，李坤，江桂芬，刘浩，
申请(专利权)人：国网安徽省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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