[發明專利]一種考慮用戶負荷和新能源接入的配網電壓風險評估模型

在審

• 申請號: 201710945660.0
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107730111A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 朱炳銓;張亮;蔣正威;張鋒明;楊才明;章立宗;余杰;張心心;沈祥;金學奇;吳凌燕;李康毅;章琦;孫瀅濤;孔錦標;張旭陽;柴鐵洪;許麗萍;陳水標;陳培東;李孝蕾;任明輝;周進;葉淑英
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力公司紹興供電公司;國網浙江省電力公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06
• 代理公司: 杭州華鼎知識產權代理事務所(普通合伙)33217
• 代理人: 項軍

技術領域

本發明涉及電力系統穩態分析技術領域，具體用于評估用戶負荷波動以及新能源發電對配電網電壓風險的影響。

背景技術

分布式電源(DG)，主要是風電、光伏這樣的新能源發電，具有間歇性和隨機性特點,分布式電源的大量接入對電力系統規劃、設計、運行提出了很多挑戰,使配電網絡由單一被動的電能分配角色變為集電能產生、電能傳輸和電能分配為一體的新型主動型配電系統。網絡功率的流動方向的變化、分布式電源發電和負荷波動的隨機性使得配電網靜態穩定以及電壓波動問題變得更加復雜，如果不能很好處理新能源接入問題，不僅不利于對清潔能源的有效利用，還會影響到電能質量以及整個電網的穩定性。

與此同時，隨著用戶負荷的迅速增長，用戶側負荷對電能質量網絡運行也產生了重要影響，用戶對配電網電能質量的要求越來越高。系統低電壓將會造成極大的經濟損失。因此，迫切需要一種考慮用戶負荷波動和新能源發電對電壓波動影響的電壓風險評估方法。

電力系統潮流計算是研究電力系統穩態運行情況的一種基本電氣計算。它的任務是根據給定的運行條件和網絡結構確定整個系統的運行狀態，如各母線上的電壓(幅值及相角)、網絡中的功率分布以及功率損耗等。電力系統潮流計算的結果是電力系統穩定計算和故障分析的基礎。在電力系統運行方式和規劃方案的研究中，都需要進行潮流計算以比較運行方式或規劃供電方案的可行性、可靠性和經濟性。同時，為了實時監控電力系統的運行狀態，也需要進行大量而快速的潮流計算。因此，潮流計算是電力系統中應用最廣泛、最基本和最重要的一種電氣運算。在評估配電網電壓風險時，也需要采用離線潮流計算。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，針對配電網中存在分布式新能源以及用戶負荷的隨機波動性，提供一種能量化評估電壓風險配網電壓風險評估模型。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種考慮用戶負荷和新能源接入的配網電壓風險評估模型，包括，

負荷節點構建模塊，將配電網用戶負荷抽象為PQ節點，其有功功率、無功功率以隨機變量表示，將新能源發電抽象為PV或PQ節點，其功率、電壓以隨機變量表示；

電網潮流概率分布模塊，由原始數據分析得到特定場景的概率模型，通過蒙特卡洛模擬，得到電網潮流概率分布；

電壓風險評估模塊，根據電網概率潮流分布數據，利用核密度估計擬合電壓的概率密度函數，評估電壓風險。

優選的，用戶負荷有功功率，采用正態分布的隨機變量表示，其概率密度如式(1)：

其中，為用戶年平均負荷，σ為樣本標準差。

優選的，所述的新能源包括風力發電，對于單臺風電機組，其捕獲的風功率表示成其輪轂高度處風速的函數，采用式(2)近似計算：

其中，v_in為切入風速，v_out為切出風速，v_r為風機額定風速，p_r為風機額定容量，風速具有隨機特性，風速的隨機性認為近似服從Weibull分布，其概率密度函數為：

其中v為風速，λ為地區年平均風速，由地區一年的風力歷史數據統計得到，k為形狀系數。

優選的，所述的新能源包括光伏發電，其有功功率計算式為：

P_pv＝A_cηk_t

式中，A_c為太陽能方陣面積，η為光伏電池轉換效率，k_t為光照強度，為隨機變量，其概率分布取決于當地氣象條件，對當地一年的歷史光照數據進行核密度估計，即可得到k_t近似的概率密度函數。

優選的，無功功率計算方法為:

式中，Q為無功功率,P為有功功率，a為功率因數。

優選的，電網潮流概率分布模塊計算電網潮流概率分布的方法為：

首先通過對采集得到的歷史數據進行統計、回歸，先形成每個用戶負荷以及新能源發電裝置或設備相應的概率參數；然后，執行隨機試驗，通過計算機生成0-1之間的均勻分布的隨機數，傳遞給每個用戶負荷以及新能源發電裝置概率密度函數的反函數，從而得到每個用戶負荷以及新能源發電裝置注入功率的隨機數值，將這些隨機數值帶入確定性潮流計算，記錄每次計算結果，達到試驗次數或滿足結束條件后返回所有結果。

優選的，在第一次試驗生成節點導納矩陣后，不再重新生成，而是繼續利用第一次試驗所生成的節點導納矩陣。