本發(fā)明涉及一種主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力評估方法。特別是涉及一種計(jì)及電動(dòng)汽車接入的主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力評估方法

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力事業(yè)的進(jìn)步，越來越多新事物開始出現(xiàn)。人民生活的豐富、工業(yè)的發(fā)達(dá)使電網(wǎng)的負(fù)荷不斷增大，電動(dòng)汽車的接入給電網(wǎng)的控制與運(yùn)行帶來了更大的挑戰(zhàn)。霧霾的頻現(xiàn)讓人們對于空氣質(zhì)量開始有更高的要求，減排成為了一項(xiàng)重要的工作。環(huán)境、能源成為電網(wǎng)評估中重要的部分。多方面的要求與矛盾使電力事業(yè)不僅僅只專注于電力的發(fā)展，還必須關(guān)注環(huán)境污染、能源消耗、土地占用、人類活動(dòng)等多方面問題，使之能夠與經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、能源、環(huán)境一起共同發(fā)展。所以，構(gòu)建主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)評估體系，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)配電網(wǎng)的綜合評估成為了一項(xiàng)重要工作。

近年來，為了響應(yīng)節(jié)能減排的號召和解決世界能源危機(jī)，文獻(xiàn)[1]以丹麥為背景，分析了充電電荷對于配電網(wǎng)的影響。由于電動(dòng)汽車(Electric Vehicle，EV)的充電時(shí)間與空間分布的不確定性，對于主動(dòng)配電網(wǎng)的控制與規(guī)劃帶來了很大的難度。文獻(xiàn)[2-4]分析了EV接入電網(wǎng)的影響，提出了有序充電的充電方式，受到廣泛關(guān)注。有序充電指電動(dòng)汽車以可控負(fù)荷的形式參與電網(wǎng)調(diào)控，其作為有效規(guī)避電動(dòng)汽車大規(guī)模充電對電網(wǎng)造成負(fù)面影響的重要手段。有序充電在改善配電網(wǎng)電荷、改善電能質(zhì)量和電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性與提高配網(wǎng)運(yùn)行可靠性均有很好的效果。在實(shí)現(xiàn)方式上可通過多代理技術(shù)來完成，智能代理的典型代表是美國西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的名為“Smart Charge Controller”的電動(dòng)汽車充電控制裝置，配備了采用Zig Bee技術(shù)的近距離無線通信模塊，可接收來自電網(wǎng)企業(yè)的電價(jià)等信息。

電動(dòng)汽車與電網(wǎng)雙向互動(dòng)(Vehicle-to-grid,V2G)利用電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能作為電網(wǎng)的緩沖，調(diào)節(jié)了電網(wǎng)負(fù)荷，對于電網(wǎng)調(diào)峰有極大的意義。文獻(xiàn)[4]以紐約為背景，分析了在V2G的有效載荷能力為一定值的情況下，電動(dòng)汽車的滲透率越大，即電動(dòng)汽車的數(shù)量增加，使電網(wǎng)的可靠性得到改善。我國在電網(wǎng)建設(shè)中，也在抓緊制定V2G的戰(zhàn)略規(guī)劃，加強(qiáng)對于V2G的基礎(chǔ)研究。

自承載力理論面世而來，隨著它的發(fā)展及延伸，承載力理論所涉及的領(lǐng)域從最早的生態(tài)學(xué)開始向物理、工程、人文擴(kuò)展，研究的問題也越來越符合社會(huì)的需求。因此，將承載力理論運(yùn)用在電氣工程也是大勢所趨。

系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)是一種探尋系統(tǒng)內(nèi)部各要素相互作用以解決問題的方法。系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)運(yùn)用的是系統(tǒng)內(nèi)部的交叉因果的反饋關(guān)系，從系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)來探尋問題的根源。社會(huì)經(jīng)濟(jì)、能源消耗、自然環(huán)境與電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)有著緊密的關(guān)系，因此，可以構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型來反映它們之間的影響與作用。

主動(dòng)配電網(wǎng)承載力是指主動(dòng)配電網(wǎng)能夠保證正常運(yùn)行與應(yīng)對突發(fā)事故，并且能與環(huán)境、能源協(xié)同發(fā)展的能力。因此，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)一步探究各相關(guān)因素對主動(dòng)配電網(wǎng)的承載力影響的問題對于主動(dòng)配電網(wǎng)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展能力，對于新能源的利用有著重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種從技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境、能源、更新?lián)Q代程度共六個(gè)方面進(jìn)行的計(jì)及電動(dòng)汽車接入的主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力評估方法

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種計(jì)及電動(dòng)汽車接入的主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力評估方法，主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力是指，主動(dòng)配電網(wǎng)中線路與設(shè)備對突發(fā)事件的承受能力，評估方法包括如下步驟：

1)根據(jù)承載力理論以及主動(dòng)配電網(wǎng)的特點(diǎn)構(gòu)建主動(dòng)配電網(wǎng)承載力評估體系，得到表征主動(dòng)配電網(wǎng)承載力的各項(xiàng)指標(biāo)；

2)根據(jù)電動(dòng)汽車的運(yùn)行特點(diǎn)，給出電動(dòng)汽車充電站的負(fù)荷曲線圖；

3)分析配電網(wǎng)承載力系統(tǒng)的各類變量與變量間的反饋，構(gòu)建配電網(wǎng)承載力的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。

所述的主動(dòng)配電網(wǎng)的特點(diǎn)是具備一定比例的分布式可控資源、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠軌蜢`活調(diào)節(jié)的配電網(wǎng)和具有實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化管理的管控中心。

步驟1)所述的主動(dòng)配電網(wǎng)承載力評估體系，是從技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境、能源、更新?lián)Q代程度六個(gè)方面提出的評價(jià)主動(dòng)配電網(wǎng)承載力的指標(biāo)體系和對所述指標(biāo)體系進(jìn)行綜合決策。

所述主動(dòng)配電網(wǎng)承載力的指標(biāo)體系包括：

(1)電壓水平合格率用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后電壓水平能否達(dá)到技術(shù)合理水平，值越大表示電壓水平技術(shù)合理性越高，表達(dá)式為：

其中，電壓水平的要求定為節(jié)點(diǎn)電壓有效值的±10％；

(2)無功配置不合格率，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后無功配置水平能否達(dá)到技術(shù)合理水平，值越小表示配電網(wǎng)無功水平技術(shù)合理性越高，表達(dá)式為：

其中，無功配置要求定為節(jié)點(diǎn)無功補(bǔ)償后功率因數(shù)不低于0.85；

(3)短時(shí)負(fù)載率，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后短時(shí)間內(nèi)對配電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，值越大表示配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的安全可靠性越高，表達(dá)式為：

(4)網(wǎng)絡(luò)損耗，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后對經(jīng)濟(jì)性的影響，值越小配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性越好，表達(dá)式為：

(5)無功補(bǔ)償耗費(fèi)，無功補(bǔ)償耗費(fèi)是指電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后，為了保證合格的電壓水平與功率因數(shù)而進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)暮馁M(fèi)，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后節(jié)點(diǎn)采取必要無功補(bǔ)償?shù)耐顿Y，值越小配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性越好，表達(dá)式為：

無功補(bǔ)償耗費(fèi)＝每kVar無功補(bǔ)償容量投資*配電網(wǎng)所需無功補(bǔ)償容量

其中，每kVar無功補(bǔ)償容量的價(jià)格定為0.01萬元；

(6)環(huán)境改善程度，環(huán)境改善程度是指電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后在原來基礎(chǔ)上帶來的減排效益，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后帶來的環(huán)境效益，值越大環(huán)境改善程度越好，表達(dá)式為：

電動(dòng)汽車環(huán)境改善程度＝普通汽車污染氣體量－替換等量電動(dòng)汽車污染氣體量

其中，系統(tǒng)排放的污染氣體量用系統(tǒng)排放的CO₂、CO、SO₂、NO_x四種污染氣體量的加權(quán)平均值來表示；

(7)能源改善程度，能源改善程度是指是指電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后在原來基礎(chǔ)上節(jié)省的能源，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后帶來的能源效益，值越大能源改善程度越好，表達(dá)式為：

電動(dòng)汽車能源改善程度＝普通汽車能源消耗－替換等量電動(dòng)汽車能源消耗

其中，將能源消耗折合為標(biāo)準(zhǔn)煤進(jìn)行計(jì)算，汽車每百公里耗油5.8kg，每kg汽油折合標(biāo)準(zhǔn)煤1.4714kg,電動(dòng)汽車每百公里耗電15度，每度電折合標(biāo)準(zhǔn)煤0.404kg,每輛汽車日均行程37.7公里；

(8)線路容量裕度變化率，線路容量裕度變化率是指電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后使線路容量裕度變化的程度，用來評估主動(dòng)配電網(wǎng)主變的更新?lián)Q代的速度，值越大需要進(jìn)行更新?lián)Q代的時(shí)間越長，表達(dá)式為：

所述對指標(biāo)體系進(jìn)行綜合決策是使用層次分析法、熵權(quán)法進(jìn)行權(quán)重分配，最終利用模糊評分法得到主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力的綜合評分。

步驟2)所述的電動(dòng)汽車的運(yùn)行特點(diǎn)，包括：

(1)電池更換站：

(a)初始充電時(shí)刻分為兩段，第一天中午12點(diǎn)到下午2點(diǎn)與第一天晚上11點(diǎn)到第二天凌晨5點(diǎn)，服從均勻分布；

(b)初始荷電狀態(tài)服從正態(tài)分布；

(c)每次進(jìn)行充電都將電池充滿；

(d)充電功率為定值；

(2)住宅小區(qū)充電站：

(a)初始充電時(shí)刻、每日電動(dòng)汽車行程數(shù)和充電功率相互獨(dú)立；

(b)每日電動(dòng)汽車行程數(shù)服從對數(shù)正態(tài)分布，初始充電時(shí)刻服從正態(tài)分布；

(c)每次進(jìn)行充電都將電池充滿；

(d)充電功率為定值；

(3)收費(fèi)快速充電站。綜合上述收費(fèi)快速充電站的特點(diǎn)，進(jìn)行如下假設(shè)：

(a)初始充電時(shí)刻、初始荷電狀態(tài)和結(jié)束荷電狀態(tài)相互獨(dú)立；

(b)初始荷電狀態(tài)和結(jié)束荷電狀態(tài)服從正態(tài)分布；

(c)初始充電時(shí)刻服從均勻分布；

(d)充電功率為定值。

步驟3)所述的變量與變量間的反饋，是指電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后，分析電動(dòng)汽車、人口、經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境和鼓勵(lì)政策之間的反饋關(guān)系，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，建立接入電動(dòng)汽車的主動(dòng)配電網(wǎng)承載力模型圖，并利用Vensim軟件進(jìn)行仿真模擬，得到接入電動(dòng)汽車后對主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力的影響，并得出相應(yīng)的鼓勵(lì)政策。

本發(fā)明的一種計(jì)及電動(dòng)汽車接入的主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力評估方法，既可以用于配電網(wǎng)運(yùn)行安全的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測控制系統(tǒng)，為配電網(wǎng)的運(yùn)行提供實(shí)時(shí)的指導(dǎo)方案；也可以作為離線計(jì)算平臺(tái)，利用配電網(wǎng)運(yùn)行的歷史數(shù)據(jù)以及預(yù)測的負(fù)荷水平，離線計(jì)算出配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式，以指導(dǎo)配電網(wǎng)的運(yùn)行以及短期規(guī)劃。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中電池更換站充電負(fù)荷曲線圖；

圖2是本發(fā)明中住宅小區(qū)充電站充電負(fù)荷曲線圖；

圖3是本發(fā)明中收費(fèi)快速充電站充電負(fù)荷曲線圖；

圖4是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力因果關(guān)系圖；

圖5是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力存量流量圖；

圖6是IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)拓?fù)鋱D；

圖7是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力圖；

圖8a是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力技術(shù)合理性圖；

圖8b是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力安全可靠性圖；

圖8c是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力經(jīng)濟(jì)性圖；

圖8d是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力環(huán)境圖；

圖8e是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力能源圖；

圖8f是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力更新?lián)Q代程度圖；

圖9a是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力經(jīng)濟(jì)性網(wǎng)損圖；

圖9b是本發(fā)明中主動(dòng)配電網(wǎng)承載力經(jīng)濟(jì)性無功補(bǔ)償費(fèi)用圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的一種計(jì)及電動(dòng)汽車接入的主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力評估方法做出詳細(xì)說明。

本發(fā)明的一種計(jì)及電動(dòng)汽車接入的主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力評估方法，本發(fā)明中所述主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力是指，主動(dòng)配電網(wǎng)中線路與設(shè)備對突發(fā)事件的承受能力，本發(fā)明的評估方法包括如下步驟：

1)根據(jù)承載力理論以及主動(dòng)配電網(wǎng)的特點(diǎn)構(gòu)建主動(dòng)配電網(wǎng)承載力評估體系，得到表征主動(dòng)配電網(wǎng)承載力的各項(xiàng)指標(biāo)；

所述的主動(dòng)配電網(wǎng)的特點(diǎn)是具備一定比例的分布式可控資源、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇伸`活調(diào)節(jié)的配電網(wǎng)和具有實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)優(yōu)化管理的管控中心。

所述的主動(dòng)配電網(wǎng)承載力評估體系，是從技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境、能源、更新?lián)Q代程度六個(gè)方面提出的評價(jià)主動(dòng)配電網(wǎng)承載力的指標(biāo)體系和對所述指標(biāo)體系進(jìn)行綜合決策。所述主動(dòng)配電網(wǎng)承載力的指標(biāo)體系包括：

(1)電壓水平合格率(A₁)，電壓水平合格率是指滿足電壓水平要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)與節(jié)點(diǎn)總數(shù)的比值，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后電壓水平能否達(dá)到技術(shù)合理水平，值越大表示電壓水平技術(shù)合理性越高，表達(dá)式為：

其中，電壓水平的要求定為節(jié)點(diǎn)電壓有效值的±10％；

(2)無功配置不合格率(A₂)，無功配置不合格率是指先將各個(gè)節(jié)點(diǎn)盡可能進(jìn)行無功補(bǔ)償，然后計(jì)算不能達(dá)到無功配置要求的節(jié)點(diǎn)數(shù)與節(jié)點(diǎn)總數(shù)的比值，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后無功配置水平能否達(dá)到技術(shù)合理水平，值越小表示配電網(wǎng)無功水平技術(shù)合理性越高，表達(dá)式為：

其中，無功配置要求定為節(jié)點(diǎn)無功補(bǔ)償后功率因數(shù)不低于0.85；

(3)短時(shí)負(fù)載率(B)，短時(shí)負(fù)載率是指在短時(shí)間范圍內(nèi)配電網(wǎng)平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的比值，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后短時(shí)間內(nèi)對配電網(wǎng)安全運(yùn)行的影響，值越大表示配電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的安全可靠性越高，表達(dá)式為：

(4)網(wǎng)絡(luò)損耗(C₁)，網(wǎng)絡(luò)損耗是指配電網(wǎng)潮流計(jì)算中有功損耗之和，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后對經(jīng)濟(jì)性的影響，值越小配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性越好，表達(dá)式為：

(5)無功補(bǔ)償耗費(fèi)(C₂)，無功補(bǔ)償耗費(fèi)是指電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后，為了保證合格的電壓水平與功率因數(shù)而進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)暮馁M(fèi)，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后節(jié)點(diǎn)采取必要無功補(bǔ)償?shù)耐顿Y，值越小配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性越好，表達(dá)式為：

無功補(bǔ)償耗費(fèi)＝每kVar無功補(bǔ)償容量投資*配電網(wǎng)所需無功補(bǔ)償容量

其中，每kVar無功補(bǔ)償容量的價(jià)格定為0.01萬元；

(6)環(huán)境改善程度(D)，環(huán)境改善程度是指電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后在原來基礎(chǔ)上帶來的減排效益，即將同等效果的普通汽車改為電動(dòng)汽車后帶來的減排效益，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后帶來的環(huán)境效益，值越大環(huán)境改善程度越好，表達(dá)式為：

電動(dòng)汽車環(huán)境改善程度＝普通汽車污染氣體量－替換等量電動(dòng)汽車污染氣體量

其中，系統(tǒng)排放的污染氣體量用系統(tǒng)排放的CO₂、CO、SO₂、NO_x四種污染氣體量的加權(quán)平均值來表示；

(7)能源改善程度(E)，能源改善程度是指是指電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后在原來基礎(chǔ)上節(jié)省的能源，即將同等效果的普通汽車改為電動(dòng)汽車后節(jié)省的能源，用來評估電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后帶來的能源效益，值越大能源改善程度越好，表達(dá)式為：

電動(dòng)汽車能源改善程度＝普通汽車能源消耗－替換等量電動(dòng)汽車能源消耗

其中，將能源消耗折合為標(biāo)準(zhǔn)煤進(jìn)行計(jì)算，汽車每百公里耗油5.8kg，每kg汽油折合標(biāo)準(zhǔn)煤1.4714kg,電動(dòng)汽車每百公里耗電15度，每度電折合標(biāo)準(zhǔn)煤0.404kg,每輛汽車日均行程37.7公里；

(8)線路容量裕度變化率(F)，線路容量裕度是指線路負(fù)荷與主變?nèi)萘恐g的差值，當(dāng)線路負(fù)荷超過主變?nèi)萘繒?huì)造成過載，必須更換主變。線路容量裕度變化率是指電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后使線路容量裕度變化的程度，用來評估主動(dòng)配電網(wǎng)主變的更新?lián)Q代的速度，值越大需要進(jìn)行更新?lián)Q代的時(shí)間越長，表達(dá)式為：

本發(fā)明中所述的對指標(biāo)體系進(jìn)行綜合決策是使用層次分析法、熵權(quán)法進(jìn)行權(quán)重分配，最終利用模糊評分法得到主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力的綜合評分。其中：

1.層次分析法

層次分析法是一種經(jīng)過專家賦值，最終得到權(quán)重的方法。本發(fā)明采用層次分析法的步驟如下：

(1)確定各層關(guān)系。本文根據(jù)評估指標(biāo)體系，將主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力定為目標(biāo)層，A、B、C、D、E、F為目的層，A₁～C₃為指標(biāo)層。

(2)構(gòu)造判斷矩陣。判斷矩陣有以下性質(zhì)：

a_ij為指標(biāo)i對于指標(biāo)j的重要性，取值為1～9,取值越大代表相對重要性越高。

(3)一致性檢驗(yàn)。計(jì)算最大特征根λmax，判斷矩陣的一致性指標(biāo)CI，表達(dá)式為：

引入一致性比率指標(biāo)CR,當(dāng)滿足下式時(shí)，矩陣具有一致性。

(4)計(jì)算權(quán)重矩陣。先對矩陣每一列歸一化，再按行求和，最后將向量歸一化，得到權(quán)重矩陣W。

W＝(w₁ w₂ w₃ w₄ w₅)^T

2.熵權(quán)法修正

層次分析法屬于主觀賦值法，存在主觀隨意性的缺點(diǎn)。而熵權(quán)法屬于客觀賦值法，可以用來彌補(bǔ)層次分析法的缺點(diǎn)，兩者結(jié)合使權(quán)重更與實(shí)際相符。熵權(quán)法修正步驟如下：

(1)將判斷矩陣每一行歸一化得到標(biāo)準(zhǔn)化矩陣。

(2)根據(jù)下式，使用標(biāo)準(zhǔn)化矩陣(假設(shè)矩陣元素為)a_ij,計(jì)算熵權(quán)矩陣，公式如下：

U＝(u₁ u₂ u₃ u₄ u₅)^T

U＝(u1 u2 u3 u4 u5)T

(3)根據(jù)下式，使用權(quán)重矩陣W、熵權(quán)矩陣U，計(jì)算綜合權(quán)重矩陣J。

J＝(j₁ j₂ j₃ j₄ j₅)^T

3.模糊評分法

為進(jìn)行各指標(biāo)的綜合，得到主動(dòng)配電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展能力的綜合評估，需要同一化各指標(biāo)的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，采用模糊評分法。模糊評分法的步驟為：

(1)評語集的選擇。本發(fā)明將主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力的評語集分為三級，分別是優(yōu)、良和差。

(2)隸屬度函數(shù)的選擇。將電壓水平合格率、短時(shí)負(fù)載率、環(huán)境改善程度、能源改善程度、線路容量裕度變化率歸為效益型指標(biāo)；將無功配置不合格率、網(wǎng)絡(luò)損耗、無功補(bǔ)償耗費(fèi)歸為成本型指標(biāo)。根據(jù)潮流計(jì)算結(jié)果，確定隸屬度函數(shù)的最優(yōu)值a₁，最差值a₃，中間值a₂。

成本型指標(biāo)隸屬度函數(shù)為

式中，μ_ik為成本型指標(biāo)i評語為k的隸屬度；x_i為成本型指標(biāo)i；其中評語為優(yōu)、良、差的序號為k＝1、2、3。效益型指標(biāo)與成本型指標(biāo)類似，其中評語為差、良、優(yōu)的序號為k＝1、2、3。

(3)計(jì)算模糊評分矩陣。根據(jù)優(yōu)、良、差的評語集，將三級評語隸屬度為1時(shí)評分分別為F₁＝100、F₂＝80、F₃＝60，則指標(biāo)i的模糊評分FD_i為

(4)綜合評分方法。修正后的權(quán)重矩陣為J，模糊評分矩陣為FD，配電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展能力綜合評分F_net為

式中，i＝1～6分別為技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境、能源、更新?lián)Q代程度。

2)根據(jù)電動(dòng)汽車的運(yùn)行特點(diǎn)，給出如圖1、圖2和圖3所示的電動(dòng)汽車充電站的負(fù)荷曲線圖；

所述的電動(dòng)汽車的運(yùn)行特點(diǎn)，包括：

(1)電池更換站：

(a)初始充電時(shí)刻分為兩段，第一天中午12點(diǎn)到下午2點(diǎn)與第一天晚上11點(diǎn)到第二天凌晨5點(diǎn)，服從均勻分布；

(b)初始荷電狀態(tài)服從正態(tài)分布；

(c)每次進(jìn)行充電都將電池充滿；

(d)充電功率為定值；

(2)住宅小區(qū)充電站：

(a)初始充電時(shí)刻、每日電動(dòng)汽車行程數(shù)和充電功率相互獨(dú)立；

(b)每日電動(dòng)汽車行程數(shù)服從對數(shù)正態(tài)分布，初始充電時(shí)刻服從正態(tài)分布；

(c)每次進(jìn)行充電都將電池充滿；

(d)充電功率為定值；

(3)收費(fèi)快速充電站。綜合上述收費(fèi)快速充電站的特點(diǎn)，進(jìn)行如下假設(shè)：

(a)初始充電時(shí)刻、初始荷電狀態(tài)和結(jié)束荷電狀態(tài)相互獨(dú)立；

(b)初始荷電狀態(tài)和結(jié)束荷電狀態(tài)服從正態(tài)分布；

(c)初始充電時(shí)刻服從均勻分布；

(d)充電功率為定值。

3)分析配電網(wǎng)承載力系統(tǒng)的各類變量與變量間的反饋，構(gòu)建配電網(wǎng)承載力的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。

所述的變量與變量間的反饋，是指如圖4所示的電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后，分析電動(dòng)汽車、人口、經(jīng)濟(jì)、能源、環(huán)境和鼓勵(lì)政策之間的反饋關(guān)系，利用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，建立接入電動(dòng)汽車的主動(dòng)配電網(wǎng)承載力模型圖，如圖5所示，并利用Vensim軟件進(jìn)行仿真模擬，得到接入電動(dòng)汽車后對主動(dòng)配電網(wǎng)承載能力的影響，并得出相應(yīng)的鼓勵(lì)政策。

下面以圖6所示的IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)為算例，對系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的可靠性與可行性進(jìn)行了驗(yàn)證，分析與討論了電動(dòng)汽車接入對于主動(dòng)配電網(wǎng)承載力的影響

根據(jù)不同種類充電站的特點(diǎn)與充電規(guī)律構(gòu)建電動(dòng)汽車充電站充電模型。為了既能簡化模型建立的工作量，又能表現(xiàn)出不同充電站充電時(shí)不同特性，本發(fā)明選取電池更換站、居民區(qū)充電站、公共場所充電站三種充電站。構(gòu)建電動(dòng)汽車充電站概率負(fù)荷模型，計(jì)算出模型充電負(fù)荷曲線，通過蒙特卡洛模擬來反映負(fù)荷模型的概率性。本發(fā)明采用的是IEEE 33節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)，以此來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷目尚行耘c可靠性。該配電網(wǎng)電壓等級為12.66kV，合計(jì)32條線路，5條聯(lián)絡(luò)線路，配電網(wǎng)最左端為電源。

由于電動(dòng)汽車充電站與分布式電源的負(fù)荷模型都是以日負(fù)荷曲線表示，所以在潮流計(jì)算中，將不同類型電動(dòng)汽車充電站負(fù)荷與分布式電源負(fù)荷疊加到接入該類充電站或是分布式電源的節(jié)點(diǎn)負(fù)荷中。本發(fā)明選擇將住宅小區(qū)充電站、收費(fèi)快速充電站、電池更換站分別接入節(jié)點(diǎn)18、22、23中，集中無功補(bǔ)償點(diǎn)在節(jié)點(diǎn)12。

電動(dòng)汽車接入主動(dòng)配電網(wǎng)后，進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，首先滿足的是技術(shù)合理性的兩個(gè)指標(biāo)，所以技術(shù)合理性一直都為100分，如圖8a所示。安全可靠性隨著接入電動(dòng)汽車充電站數(shù)量增加，導(dǎo)致平均負(fù)荷與最大負(fù)荷的差距變大，指標(biāo)呈現(xiàn)大幅下降的趨勢，如圖8b所示。更新?lián)Q代程度保持穩(wěn)定略帶下降，如圖8f所示。環(huán)境和能源由于接入的都是環(huán)保型的負(fù)荷，呈現(xiàn)上升趨勢，如圖8d和8e所示。

經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)評分在10年內(nèi)的趨勢是下滑的，如圖8c所示。在經(jīng)濟(jì)性的兩個(gè)指標(biāo)中，無功補(bǔ)償費(fèi)用下降程度劇烈，如圖9b所示，一方面是因?yàn)殡妱?dòng)汽車充電站的接入，為了滿足節(jié)點(diǎn)的無功配置都需要對其接入的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行無功補(bǔ)償；另一方面，由于需要滿足對節(jié)點(diǎn)電壓水平的要求，需要對整個(gè)主動(dòng)配電網(wǎng)進(jìn)行集中無功補(bǔ)償，所以無功補(bǔ)償費(fèi)用一直在提高。網(wǎng)損評分雖然下降，但整體趨勢平滑，如圖9a所示。

電動(dòng)車充電站接入主動(dòng)配電網(wǎng)，在政策的反饋下，主動(dòng)配電網(wǎng)承載力在90分左右達(dá)到了動(dòng)態(tài)平衡，如圖7所示。說明此時(shí)選擇的政府政策激勵(lì)是合理的，讓主動(dòng)配電網(wǎng)的運(yùn)行與故障應(yīng)對保持在了穩(wěn)定水平。在模型中，表現(xiàn)出了電動(dòng)汽車的接入在主動(dòng)配電網(wǎng)中的優(yōu)勢與缺點(diǎn)，它雖然會(huì)給主動(dòng)配電網(wǎng)運(yùn)行與控制帶來一些問題，但在節(jié)能減排方面的優(yōu)勢非常明顯，它們的大力推廣符合現(xiàn)階段國家政策。

本發(fā)明的仿真結(jié)果顯示經(jīng)仿真平臺(tái)的測試，建立主動(dòng)配電網(wǎng)承載力模型后，對方程式進(jìn)行賦值，隨后進(jìn)行模型仿真，能夠正常運(yùn)行，得到仿真結(jié)果，即代表量綱一致性檢驗(yàn)初步通過。再進(jìn)行人工檢驗(yàn)其一致性。最后使用Vensim單位檢驗(yàn)功能進(jìn)行檢查。模型即使在極端的條件，模型的運(yùn)行結(jié)果也應(yīng)該符合預(yù)測與規(guī)律。選擇電動(dòng)汽車增長因子為極端條件檢驗(yàn)變量，將其置0，即電動(dòng)汽車增長為0，得到仿真結(jié)果

主動(dòng)配電網(wǎng)承載力是與電動(dòng)汽車充電站內(nèi)充電樁數(shù)量相關(guān)的。電動(dòng)汽車充電樁的數(shù)量是與電動(dòng)汽車的數(shù)量成正比，而電動(dòng)汽車的數(shù)量與汽車的保有量與國家政策鼓勵(lì)有關(guān)，汽車的保有量則與GDP、人口相關(guān)。GDP、人口的增長促進(jìn)了汽車保有量的增長，汽車保有量的增加又使得GDP獲得增加。電動(dòng)汽車的保有量則受到汽車保有量增長而增長，并與充電樁的數(shù)量成比例關(guān)系，接入充電樁數(shù)量的增加使得配電網(wǎng)承載力評分下降，為了使配電網(wǎng)的承載力下降速度放緩，通過國家制定的政策，使購買電動(dòng)汽車的熱情下降，減少了電動(dòng)汽車充電時(shí)的充電樁接入電網(wǎng)，達(dá)到使配電網(wǎng)的承載力下降速度放緩的目的。

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