本發(fā)明涉及分布式電源(distributedgeneration，dg)大規(guī)模接入配電網(wǎng)的研究領(lǐng)域，具體涉及一種對含dg的配電網(wǎng)的dg并網(wǎng)特性、接納能力進行量化評估的方法，適用于對含dg的配電網(wǎng)進行評估。
背景技術(shù)：
：大規(guī)模dg接入會從多方面對配電網(wǎng)產(chǎn)生影響，已開展的研究關(guān)注點多數(shù)是在經(jīng)濟性、技術(shù)性、可靠性、電網(wǎng)規(guī)劃、環(huán)境影響等方面進行評估；針對dg特性，包括dg自身特有的出力波動性和間歇性、dg能源分布的特點和接入配電網(wǎng)的適應性情況對配電網(wǎng)影響的評估卻很少。在開展綜合評估時，由于評估指標通常具有不同的量綱和數(shù)量級，為了保證結(jié)果的一致性，需要對指標值進行歸一化處理。目前常用的歸一化的方法主要是模糊綜合評價法，模糊綜合評價法是一種基于模糊數(shù)學的綜合評價方法，模糊綜合評價法是根據(jù)模糊數(shù)學的隸屬度理論把定性評價轉(zhuǎn)化為定量評價，即用模糊數(shù)學對受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€總體的評價，它具有結(jié)果清晰，系統(tǒng)性強的特點，能較好地解決模糊的、難以量化的問題，適合各種非確定性問題的解決。專家打分法和隸屬度函數(shù)法都是屬于模糊綜合評價法里的概念，專家打分法可以很好的解決沒有定量評價標準的指標的評價，但是歸一化值卻不可避免的存在主觀性和離散性。隸屬度函數(shù)實質(zhì)上反映的是事物的漸變性，隸屬度函數(shù)的確定過程本質(zhì)上說應該是客觀的，在解決實際問題當中，通過隸屬度函數(shù)的漸變性模型確定其準確的函數(shù)并不容易。要想進一步的對dg指標進行評估，也為了服務于對含dg的配電網(wǎng)進行綜合評估，必須要確定合適的方法對這些指標值進行歸一化。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種對含dg的配電網(wǎng)的dg并網(wǎng)特性、接納能力進行量化評估的方法，該方法提出dg并網(wǎng)特性和配電網(wǎng)接納能力兩大類評估指標，結(jié)合配電網(wǎng)評估指標，即可以建立一套完整的含dg的配電網(wǎng)綜合評估指標體系，旨在對含dg的配電網(wǎng)進行全面的評估，為dg接入方案、規(guī)劃和配電網(wǎng)規(guī)劃提供理論依據(jù)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。一種對含dg的配電網(wǎng)的dg并網(wǎng)特性、接納能力進行量化評估的方法，包括以下步驟：(1)將計及分布式電源特性的評估指標歸納為dg并網(wǎng)特性和配電網(wǎng)接納能力兩大類指標；如表1表1計及dg特性的評估指標dg并網(wǎng)特性指標主要反映dg的能源特點對配電網(wǎng)的影響程度，其具體內(nèi)容包括出力波動性cf、分散度cd、線路(主變)n-1校驗貢獻率cn-1，其中，出力波動性cf反映了dg的并網(wǎng)品質(zhì)，分散度cd反映了dg的并網(wǎng)布局，線路(主變)n-1校驗貢獻率cn-1反映了dg的并網(wǎng)形式；配電網(wǎng)接納能力指標主要反映dg的接入對配電網(wǎng)接納能力的影響程度，其具體內(nèi)容包括有效滲透率cp、電力平衡貢獻度cb，其中，有效滲透率cp反映了dg的并網(wǎng)規(guī)模，電力平衡貢獻度cb反映了dg的調(diào)峰作用。(2)結(jié)合步驟(1)中各評估指標的特點對其進行定性定量的分析，提出各評估指標的隸屬度函數(shù)模型。(2-1)出力波動性cf的計算公式及其隸屬度函數(shù)dg出力波動性cf在單步變化量δp＝p[(i+1)·δt]-p(i·δt)和單步變化率基礎(chǔ)上的定義，其值越大說明輸出功率的波動性越大，并網(wǎng)引起的不確定性越大。選取該地區(qū)正在運行的dg某一個典型日，將一個典型日分為n個時間間隔統(tǒng)計其出力特性，繪制典型日出力特性曲線。出力波動性cf計算如下：(公式1)中：δt為基準時間間隔；i表示該時刻對應的基準時間間隔數(shù)；p(i·δt)表示dg前一時刻的實際出力；p[(i+1)·δt]表示分布式發(fā)電后一時刻的實際出力；p*表示dg的額定功率。通過分析，dg出力波動性cf的隸屬度函數(shù)適合選擇偏小型中的降半正態(tài)型，如圖1中，在(0，a)段上dg的出力波動性對電力系統(tǒng)的影響不大，可以認為此時隸屬度函數(shù)取值為1，參考gb/t-200《風電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》(征求意見稿)的規(guī)定，風電場有功功率變化最大限值參照表2，a點適宜選在小于10％的值；超過該點后，隨著出力波動性的值逐漸增大，隸屬度函數(shù)緩慢單調(diào)遞減，但認為該值最大不能超過30％。表2風電場有功功率變化最大值對應的隸屬度函數(shù)為：(2-2)分散度cd的計算公式及其隸屬度函數(shù)實際上dg接入配電網(wǎng)的模式有低壓分散接入模式、中壓分散接入模式、專線接入模式，dg也可以接入不同電壓等級的配電網(wǎng)，dg分散度cd用以反映dg裝機總?cè)萘吭诟鱾€間歇式能源的分配情況，計算公式為：(公式3)中：pavg表示接入配電網(wǎng)的所有dg的平均額定功率；pres表示接入配電網(wǎng)的各個dg的額定功率。分散度cd主要是通過研究功率分布情況來定量的衡量各個dg在配電網(wǎng)中的重要程度，其值越小表示各dg的裝機容量分布越均勻，各個dg的額定功率越相近，各dg的相對重要程度就越接近。分散接入臺區(qū)的各dg的相對重要程度越接近，這就越有利于配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，在建立其隸屬度函數(shù)時，此時函數(shù)值就越大，因此在分散度指標的計算公式的基礎(chǔ)上，令該指標值為x，確定其隸屬度函數(shù)為：u(x)＝1-x(公式4)(2-3)線路(主變)n-1校驗貢獻率cn-1的計算公式及其隸屬度函數(shù)線路(主變)n-1校驗貢獻率cn-1適宜用來考察以低、中壓分散接入形式接入到配電網(wǎng)的dg對線路n-1校驗通過率的影響程度，分散接入的dg越多，對線路n-1校驗貢獻率就越大。通常，根據(jù)風電、生物質(zhì)能、光伏的裝機容量可以確定其接入方式，參考標準如下：8千瓦及以下可接入220伏；8千瓦～400千瓦可接入380伏；400千瓦～6000千瓦可接入10千伏；以上幾種接入方式基本上都是采用分散接入形式。(公式5)中：ndg表示提高了線路聯(lián)絡率的線路數(shù)量；n表示配電網(wǎng)中已經(jīng)通過n-1校驗的線路；nall表示配電網(wǎng)中所有運行的線路。指標計算公式為線性百分比形式，且符合電網(wǎng)公司對線路n-1的管理方式，無需再進行指標值的歸一化。在dg集中接入情景下，dg是直接接入變電站內(nèi)匯流母線，可以用主變n-1校驗貢獻率來考察dg集中接入對主變n-1校驗通過率的影響程度。(2-4)有效滲透率cp的計算公式及其隸屬度函數(shù)dg的有效滲透率越高表明dg的實際出力比重越大，當有效滲透率大于1時則說明dg的出力已經(jīng)不能被當?shù)嘏潆娋W(wǎng)的負荷所消納。dg的有效滲透率不僅和額定安裝容量有關(guān)，還和環(huán)境因素以及實際負荷有關(guān)。因此，為了綜合考慮dg的接入容量及能源分布和波動性的特點，本方法中有效滲透率的計算適宜選取地區(qū)配電網(wǎng)某一個典型日的日均負荷和分布式能源發(fā)電日均出力，通過有效滲透率的指標可以看出dg占配電網(wǎng)的供電比重。(公式6)中：pdg表示接入配電網(wǎng)的dg的實際出力；pload表示配電網(wǎng)的實際負荷值。(a)35kv及以上集中接入形式時，允許外送，當有效滲透率值能滿足當?shù)仉娋W(wǎng)最佳的消納狀態(tài)時，此時隸屬度函數(shù)值對應的為1，即該取值點為(最佳有效滲透率x，1)，將超過該點的dg出力部分外送，所以選取偏大型中的升半柯西型，如圖2，目前普遍認為分布式電源接入量超過60％就可以認為是高比例接入，即可確定隸屬度函數(shù)的最大值點為(60％，1)。對應的隸屬度函數(shù)為：(b)35kv以下接入形式時，不考慮外送，通常dg為分散接入且接入容量可以在負荷點、饋線，至多通過匯流母線在整個臺區(qū)消納，但因為有效滲透率是由負荷和dg出力這兩個動態(tài)的變量決定，其中最佳點(a，1)為適應該臺區(qū)的最佳有效滲透率點；需要限制有效滲透率的值在x∈(0,a)以內(nèi)變化，如果dg出力不能實現(xiàn)在臺區(qū)內(nèi)消納，只有兩種選擇，第一種是棄風棄光，這就相當于提高了單位容量成本，另一種則是需要進行設備改造，也需要調(diào)度層面的配合。因此為了盡可能全面的涵蓋負荷和dg出力的各種狀態(tài)，因此隸屬度函數(shù)選取正態(tài)型，如圖3所示，即鼓勵dg盡可能多的接入容量也注重接入效率。對應的隸屬度函數(shù)為：(2-5)電力平衡貢獻度cb的定義計算公式及其隸屬度函數(shù)根據(jù)配電網(wǎng)歷年來負荷特性情況，選取全年最大負荷時刻進行電力平衡貢獻度的研究，負荷高峰電力平衡時刻選擇午高峰和晚高峰兩種情景，取兩者的最小值，通過該指標可以看出dg在負荷高峰時期參與調(diào)峰的作用，貢獻度值越高說明dg在電力平衡中發(fā)揮的作用越重要、dg并網(wǎng)的質(zhì)量越高，該指標可以用以指導電源規(guī)劃以及dg的后續(xù)配置。在具體的引導機制上，通過采用明確的量化標準，建立靈活、自動的dg與電網(wǎng)布局優(yōu)化機制，提高可操作性、科學性和適用性。公式(9)中：pdg表示接入配電網(wǎng)的dg的實際出力；p午高峰、p晚高峰表示選取的配電網(wǎng)兩個負荷高峰時刻的負荷。將35kv以下接入的dg按照負的負荷進行就地平衡，電力平衡貢獻度cb用來考察在35kv及以上的接入情景。和常規(guī)電源不同的是，dg主要在變電站內(nèi)實現(xiàn)功率平衡，dg規(guī)劃一般基于已有配電網(wǎng)，以現(xiàn)有配電網(wǎng)不進行較大改造且dg出力不受限為原則，確定dg的優(yōu)化布局，因此隸屬度函數(shù)選取正態(tài)型，如圖3所示，其對應的隸屬度函數(shù)為(公式8)。在圖3中，x∈(0,a)時，在負荷高峰電力平衡中，dg的出力越大，其對電力平衡的貢獻度就越大，其對應的隸屬度函數(shù)值就越大；在x>a時，dg出力已經(jīng)不能被當?shù)仉娋W(wǎng)最大負荷所消納，這就意味著配電網(wǎng)必須進行較大改造或限制出力。由于風電的出力特性與電網(wǎng)的負荷特性幾乎相反，光伏出力與電網(wǎng)用電負荷特性更匹配，該隸屬度函數(shù)中a的取值要依據(jù)dg能源的具體類型以及接入容量比例，還要依據(jù)配電網(wǎng)的負荷特性才能最終確定。(3)使用基于專家打分法思想改進的隸屬度函數(shù)歸一化方法對隸屬度函數(shù)模型進行求解，確定適用的隸屬度函數(shù)，并對評估指標進行歸一化。借鑒專家打分法中根據(jù)專家的實際經(jīng)驗給出模糊信息的思想，通過專家評判給分的方法來確定一個評分表，評分表其中“指標值(xi)”為評估指標的具體值，“評分(yi)”即為隸屬度函數(shù)模型的函數(shù)值，將得到的評分表結(jié)合隸屬度函數(shù)模型，進行線性擬合，對函數(shù)模型中的未知數(shù)進行求解，至少保證提供足夠多組(xi,yi)對未知數(shù)進行求解，從而可以確定適用的隸屬度函數(shù)；然后將評估指標值帶入函數(shù)即可以得到歸一化值，即y＝μ(x)。盡可能多的提供當?shù)嘏潆娋W(wǎng)的資料，方便專家結(jié)合自己的經(jīng)驗給出評分表，甚至可以借助大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)找出使得配電網(wǎng)高效、清潔、經(jīng)濟運行的最優(yōu)的(xi,yi)，可以代替專家經(jīng)驗，使得評價結(jié)論更加客觀。然后結(jié)合多組(xi,yi)值進行線性擬合求解各評估指標的隸屬度函數(shù)中的未知數(shù)。本發(fā)明提出的計及分布式電源特性的評估指標及其隸屬度函數(shù)，可以對含dg的配電網(wǎng)的dg并網(wǎng)特性、接納能力進行量化評估，利用改進的隸屬度函數(shù)歸一化方法，進而確定了適用于該市配電網(wǎng)的隸屬度函數(shù)；利用確定的隸屬度函數(shù)對評估指標值進行了歸一化，歸一化的值有利于更直觀的從量級上評估指標的優(yōu)劣程度，同時，也能定性的反映出了該指標所處的水平。通過對計及dg特性的評估指標的評估，進而可以建立含dg的配電網(wǎng)綜合評估體系，科學的對dg接入配電網(wǎng)帶來的影響進行全面的評估，為dg接入方案、dg規(guī)劃和配電網(wǎng)規(guī)劃提供了理論依據(jù)。附圖說明圖1為本發(fā)明中出力波動性cf隸屬度函數(shù)模型。圖2為本發(fā)明中35kv及以上集中接入形式下有效滲透率cp隸屬度函數(shù)模型。圖3為本發(fā)明中35kv以下接入形式下有效滲透率cp隸屬度函數(shù)模型。具體實施方式選取某市配電網(wǎng)全網(wǎng)為例進行分析，進行指標評估之前，需要確定dg接入數(shù)量和接入容量以及接入形式。(1)出力波動性cf選取該市正在運行的dg某一個典型日內(nèi)出力進行出力波動性計算，在小時級的時間尺度上進行統(tǒng)計出力，繪制出力波動性曲線，然后即可計算小時級出力波動性cf指標值。依據(jù)前文確定的dg出力波動性指標的要求值，結(jié)合選定的降半正態(tài)型隸屬度函數(shù)，利用改進的隸屬度函數(shù)歸一化方法，建立dg小時級出力波動性的評分表為：表3小時級出力波動性的評分表出力波動性隸屬度函數(shù)值≤10％110％～30％1～0.630％0.6解得a＝0.1，k＝12.77得到出力波動性cf的隸屬度函數(shù)為：所以求得歸一化值為μ(cf)。(2)分散度cd確定dg在該市配電網(wǎng)全網(wǎng)的接入形式，分散度指標只適宜用來考察以低、中壓分散接入方式接入配電網(wǎng)的dg，求得符合條件的dg分散度cd指標值。令該指標值為x，確定其隸屬度函數(shù)為(公式11)，并可以求得歸一化值。u(x)＝1-x(公式11)(3)線路(主變)n-1校驗貢獻率cn-1通過該市配電網(wǎng)全網(wǎng)地理接線圖可以看出dg接入形式，對于以專線接入的方式接入到變電站中的dg，考察主變n-1校驗貢獻率指標；對于以低、中壓分散接入形式接入到配電網(wǎng)的dg，考察線路n-1校驗貢獻率指標。查看該市《配電網(wǎng)的規(guī)劃報告》，可知現(xiàn)狀電網(wǎng)中線路和變電站的“n-1”校驗情況，故可計算cn-1值。指標計算公式為線性百分比形式，且符合電網(wǎng)公司對線路和主變“n-1”的管理方式，無需再進行指標值的歸一化。(4)有效滲透率cp選取該市配電網(wǎng)的典型日進行分析，確定配電網(wǎng)典型日均負荷和dg日均出力，即可求得該市dg的有效滲透率cp指標值。通過分析該市配電網(wǎng)全網(wǎng)地理接線圖可以確定dg接人情景，進而選擇適用何種接入形式對應的隸屬度函數(shù)模型。假設該市配電網(wǎng)dg接入電壓等級為35kv以上，允許電力外送，則適合選取偏大型中的升半柯西型隸屬度函數(shù)。2015年4月，發(fā)改委能源研究所發(fā)布的“中國2050高比例可再生能源發(fā)展情景暨路徑研究”，到2050年全國發(fā)電裝機規(guī)模將達到56.2億kw到65.4億kw，其中可再生能源發(fā)電裝機規(guī)模達到36.2億kw到46.4億kw，占全國總裝機的64％～71％。2050年全國可再生能源發(fā)電量將達到8.5×104億kwh到10.5×104億kwh，占全國用電量的57％～70％，因此利用改進的隸屬度函數(shù)歸一化方法，建立有效滲透率的評分表為：表4有效滲透率的評分表有效滲透率隸屬度函數(shù)值20％0.640％0.850％0.9≥60％1對評價表進行線性擬合，解得a＝0，α＝0.026，β＝-2.035得到隸屬度函數(shù)為：所以求得歸一化值為μ(cp)。(5)電力平衡貢獻度cb針對該市dg的波動特性確定午高峰和晚高峰出力比例，按照一定比例確定dg出力，所以dg的電力平衡貢獻度cb指標值計算結(jié)果為：結(jié)合上文電力平衡貢獻度cb隸屬度函數(shù)選取為正態(tài)型，利用改進的隸屬度函數(shù)歸一化方法，建立電力平衡貢獻度的評分表為：表5電力平衡貢獻度的評分表電力平衡貢獻度隸屬度函數(shù)值5％0.60≥40％1求解得a＝0.4，b＝0.49得到電力平衡貢獻度cb的隸屬度函數(shù)為：所以求得歸一化值為μ(cb)。當前第1頁12