CN110994678A - 一种分布式光伏精准接入的计算方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于解决现有所存在的其中一个问题，提供一种分布式光伏精准接入的计算方法及装置，提高计算效率；一种分布式光伏精准接入的计算方法，包括：通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点；预设总容量的待接入光伏按不同容量组合接入预接入线路节点以获得光伏接入预接入线路节点后的各预设网络模型；基于预设网络模型进行潮流计算，得到各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降；基于各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降得到光伏的推荐接入位置和推荐接入容量；本申请还公开了相应的装置。本申请公开的方法及其装置可以快速得到推荐接入位置和推荐接入容量，提高推荐的效率和精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种分布式光伏精准接入的计算方法及装置。
背景技术
随着常规能源的日益短缺和环境污染的日益加重，能源危机己经成为全球关注的热点问题，人们迫切需要建立以清洁、可再生能源为主的能源结构逐渐取代以污染严重、资源有限的化石能源为主的能源结构，以适应经济的可持续发展。其中，分布式光伏以其独特的优势得到国家大力扶持，以及国内外众多技术研究人员的技术支持，迅速从无发展到超过1.74亿千瓦容量规模，而且发展趋势仍在加速。分布式光伏的大规模并网应用改变了配电网结构和潮流流向，在绿色环保发电的同时也给配电网带来诸多影响。
关于分布式光伏的接入和优化配置方面，在分布式光伏总容量确定而接入馈线、各馈线接入位置及容量不确定的情况下，针对配电网大面积接入分布式光伏的准入容量计算问题,考虑电压稳定和区域太阳光能量的分布，用自定义矩阵导出电压约束的求解方法，确定分布式光伏接入配电网位置与容量。其不足在于该方法计算效率较低。
发明内容
本发明的目的在于解决现有所存在的其中一个问题，提供一种分布式光伏精准接入的计算方法及装置，提高计算效率。
为了实现所述目的，一种分布式光伏精准接入的计算方法，包括：
通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点；
预设总容量的待接入光伏按不同容量组合接入预接入线路节点以获得光伏接入预接入线路节点后的各预设网络模型；
基于预设网络模型进行潮流计算，得到各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降；
基于各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降得到光伏的推荐接入位置和推荐接入容量。
可选的，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
设置节点电压约束条件；所述节点电压约束条件为：
Vmin,i≤Vi(t)≤Vmax,i；
式中：Vi(t)为节点i的电压；Vmin,i节点i电压最小值、Vmax,i为节点i电压最大值；
设置潮流约束条件；所述潮流约束条件为：
基于节点电压约束条件和潮流约束条件进行潮流计算；
PG,i(t)节点i的分布式电源有功功率，QG,i(t)为节点i的分布式电源无功功率，ΔPG,i(t)节点i的分布式电源有功变化，ΔQG,i(t)为节点i的分布式电源无功变化， PL,i(t)为节点i的有功负荷，QL,i(t)节点i的无功负荷，Vi(t)为节点i的节点电压，Vj(t) 为节点j的节点电压，Gij为节点i与节点j之间的电导，Bij为为节点i与节点j之间的电纳，θij为节点i与节点j之间的相差角。
可选的，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
获取预接入线路节点的有功功率；
计算预接入线路节点的无功功率；
基于预接入线路节点的无功功率和有功功率，通过前推回代潮流算法进行潮流计算。
可选的，所述通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点前还包括：初始化线路参数，所述线路参数包括线路节点、容量和负载率。
为了实现所述目的，一种分布式光伏精准接入的计算装置，包括：
节点确定模块，用于通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点；
预设网络模型获取模块，用于预设总容量的待接入光伏按不同容量组合接入预接入线路节点以获得光伏接入预接入线路节点后的各预设网络模型；
计算模块，用于基于预设网络模型进行潮流计算，得到各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降；
推荐模块，用于基于各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降得到光伏的推荐接入位置和推荐接入容量。
可选的，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
设置节点电压约束条件；所述节点电压约束条件为：
Vmin,i≤Vi(t)≤Vmax,i；
式中：Vi(t)为节点i的电压；Vmin,i节点i电压最小值、Vmax,i为节点i电压最大值；
设置潮流约束条件；所述潮流约束条件为：
基于节点电压约束条件和潮流约束条件进行潮流计算；
PG,i(t)节点i的分布式电源有功功率，QG,i(t)为节点i的分布式电源无功功率，ΔPG,i(t)节点i的分布式电源有功变化，ΔQG,i(t)为节点i的分布式电源无功变化， PL,i(t)为节点i的有功负荷，QL,i(t)节点i的无功负荷，Vi(t)为节点i的节点电压，Vj(t) 为节点j的节点电压，Gij为节点i与节点j之间的电导，Bij为为节点i与节点j之间的电纳，θij为节点i与节点j之间的相差角。
可选的，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
获取预接入线路节点的有功功率；
计算预接入线路节点的无功功率；
基于预接入线路节点的无功功率和有功功率，通过前推回代潮流算法进行潮流计算。
可选的，所述通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点前还包括：初始化线路参数，所述线路参数包括线路节点、容量和负载率。
通过实施本公开的技术方案可以取得以下有益技术效果：通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点，并预设总容量的待接入光伏按不同容量组合接入预接入线路节点以获得光伏接入预接入线路节点后的各预设网络模型；在基于预设网络模型进行潮流计算，得到各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降；最终根据基于各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降得到光伏的推荐接入位置和推荐接入容量。本公开的方法及其装置可以快速得到推荐接入位置和推荐接入容量，提高推荐的效率和精度。
附图说明
图1为本公开一个实施方式中的方法流程图；
图2为本公开一个实施方式中的***连接图；
图3为本公开一个实施方式中的简化后的典型中压线路拓扑图；
图4为本公开一个实施方式中的不同接入位置和容量下的潮流图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明：
实施例1：
如图1所示，一种分布式光伏精准接入的计算方法，包括：
步骤S1：通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点；
步骤S2：预设总容量的待接入光伏按不同容量组合接入预接入线路节点以获得光伏接入预接入线路节点后的各预设网络模型；
步骤S3：基于预设网络模型进行潮流计算，得到各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降；
步骤S4：基于各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降得到光伏的推荐接入位置和推荐接入容量。
本方法通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点，并预设总容量的待接入光伏按不同容量组合接入预接入线路节点以获得光伏接入预接入线路节点后的各预设网络模型；在基于预设网络模型进行潮流计算，得到各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降；最终根据基于各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降得到光伏的推荐接入位置和推荐接入容量。
在已知晓各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降下，本领域技术可以根据潮流和电压降选择对应的预设网络模型，进而得到光伏的推荐接入位置和推荐接入容量；而根据潮流和电压降如何选择对应的预设网络模型，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置和选择。
本方法可以快速得到推荐接入位置和推荐接入容量，提高效率；并且本方法可以开发运用到通用办公软件excel表格。
其中，需要知道的，预设总容量的待接入光伏按不同容量组合接入预接入线路节点以获得光伏接入预接入线路节点后的各预设网络模型，即得到了是基于预设总容量和预接入线路节点的不同接入位置和容量的预设网络模型；如假设预接入线路节点为7节点、13节点、17节点；预设总容量为6MW，则预设网络模型包括：7节点接入6MW的光伏DG的网络模型，13节点接入6MW的光伏DG的网络模型，17节点接入6MW的光伏DG的网络模型，7节点接入2MW的光伏DG、13节点接入2MW的光伏DG和17节点接入2MW的光伏 DG的网络模型。实际拆分的时候，可以根据需要设置。
作为上述实施方式的可选方案，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
设置节点电压约束条件；所述节点电压约束条件为：
Vmin,i≤Vi(t)≤Vmax,i；
式中：Vi(t)为节点i的电压；Vmin,i节点i电压最小值、Vmax,i为节点i电压最大值；
设置潮流约束条件；所述潮流约束条件为：
基于节点电压约束条件和潮流约束条件进行潮流计算；
PG,i(t)节点i的分布式电源有功功率，QG,i(t)为节点i的分布式电源无功功率，ΔPG,i(t)节点i的分布式电源有功变化，ΔQG,i(t)为节点i的分布式电源无功变化， PL,i(t)为节点i的有功负荷，QL,i(t)节点i的无功负荷，Vi(t)为节点i的节点电压，Vj(t) 为节点j的节点电压，Gij为节点i与节点j之间的电导，Bij为为节点i与节点j之间的电纳，θij为节点i与节点j之间的相差角。
作为上述实施方式的可选方案，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
获取预接入线路节点的有功功率；
计算预接入线路节点的无功功率；
基于预接入线路节点的无功功率和有功功率，通过前推回代潮流算法进行潮流计算。
作为上述实施方式的可选方案，所述通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点前还包括：初始化线路参数，所述线路参数包括线路节点、容量和负载率。
实施例2：
一种分布式光伏精准接入的计算装置，包括：
节点确定模块1，用于通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点；
预设网络模型获取模块2，用于预设总容量的待接入光伏按不同容量组合接入预接入线路节点以获得光伏接入预接入线路节点后的各预设网络模型；
计算模块3，用于基于预设网络模型进行潮流计算，得到各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降；
推荐模块4，用于基于各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降得到光伏的推荐接入位置和推荐接入容量。
作为上述实施方式的可选方案，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
设置节点电压约束条件；所述节点电压约束条件为：
Vmin,i≤Vi(t)≤Vmax,i；式中：Vi(t)为节点i的电压；Vmin,i节点i电压最小值、 Vmax,i为节点i电压最大值；
设置潮流约束条件；所述潮流约束条件为：
基于节点电压约束条件和潮流约束条件进行潮流计算；
PG,i(t)节点i的分布式电源有功功率，QG,i(t)为节点i的分布式电源无功功率，ΔPG,i(t)节点i的分布式电源有功变化，ΔQG,i(t)为节点i的分布式电源无功变化， PL,i(t)为节点i的有功负荷，QL,i(t)节点i的无功负荷，Vi(t)为节点i的节点电压，Vj(t) 为节点j的节点电压，Gij为节点i与节点j之间的电导，Bij为为节点i与节点j之间的电纳，θij为节点i与节点j之间的相差角。
作为上述实施方式的可选方案，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
获取预接入线路节点的有功功率；
计算预接入线路节点的无功功率；
基于预接入线路节点的无功功率和有功功率，通过前推回代潮流算法进行潮流计算。
作为上述实施方式的可选方案，所述通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点前还包括：初始化线路参数，所述线路参数包括线路节点、容量和负载率。
实施例3：
本发明以分布式光伏发电并网的中压线路为例，首先对现有潮流计算理论和方法进行改进，提出一种改进的潮流计算方法；然后针对分布式光伏接入后，会改变配电网结构和潮流流向问题，分别设置了电压约束条件和潮流约束条件；在此基础上，通过遍历算法，对算法进行迭代优化；最后，在EXCEL中用VBA 编程，二次开发分布式光伏的定址和定容软件工具，使得工程技术人员，仅采用办公软件，就可以方便快捷地实现分布式光伏的精准接入设计。
1、首先，初始化线路节点、容量、负载率等参数。
例如，选取某17节点的线路，线路型号LGJ-240，主干线长度不超过10km，各节点容量总和不超过10000kVA，功率因数为0.95，母线侧电压10.7kV，负载率50％。线路参数及节点挂接配变容量，简化的线路拓朴图，如附图3所示，如表1所示：
表1某线路参数
2、改进的潮流计算遍历优化算法
考虑到分布式光伏在空间上具有一定的随机性，假设其随机分布在网络的各节点上，并采用随机数发生器来确定。
随机对6MW的光伏，进行不同程度组合遍历接入潮流计算，各节点的潮流和节点电压降，如表2所示和图4所示，其中图4中纵坐标为有功潮流，很坐标为节点号，带菱形的线条为未接DG的有功潮流，带×形的线条为第7、13、 17节点各接入2MW的有功潮流，带正方形的线条为末端接入DG6MW的有功潮流，待三角形的线条为第14节点接入DG6MW的有功潮流。
表2线路接入光伏的遍历优化潮流结果
图3中，表示从某变电站101的母线，引出一条中压线路，数字1-17为线路各节点编号，各节点下为挂接配变容量，如果为小分支，则将线路分支线上配变容量累计，简化后挂接在主干线上，简化后的典型线路拓扑图如图3所示，典型线路参数如表1所示。
本实施例中对相关技术方案做了改进。
1、分布式光伏接入的潮流计算问题
传统的前推回代法主要处理PQ型节点，而分布式光伏为PI型节点。因此，需要在传统前推回代法上加以改进。由于DG的有功为恒定值，因而只要能将无功功率大小求出，即可将PI型DG转换为前推回代法所能处理的PQ型节点。对其注入的无功Q为：
首先将PI型节点类型加以标识；然后确定根节点、PI节点之间的无功负荷由两者平均分摊，而PI节点到末节点之间的无功负荷由PI节点处的DG提供。若PV型DG并网点处于辐射网络多条支路之间，优先选择到末节点无功负荷最大的支路。
2、节点电压约束
Vmin,i≤Vi(t)≤Vmax,i (2)
式中：Vmin,i和Vmax,i分别为节点i电压最小值和最大值。
3、潮流约束
式中：PG,i(t)、QG,i(t)分别为节点i的分布式电源有功功率和无功功率；ΔPG,i(t)、ΔQG,i(t)分别为节点i的分布式电源有功变化和无功变化；PL,i(t)、QL,i(t)分别为节点 i的有功负荷和无功负荷；Vi(t)和Vj(t)分别为节点i,j的节点电压；Gij、Bij、θij分别为节点i,j之间的电导、电纳、相差角。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。
Claims (8)
1.一种分布式光伏精准接入的计算方法，其特征在于，包括：
通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点；
预设总容量的待接入光伏按不同容量组合接入预接入线路节点以获得光伏接入预接入线路节点后的各预设网络模型；
基于预设网络模型进行潮流计算，得到各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降；
基于各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降得到光伏的推荐接入位置和推荐接入容量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
设置节点电压约束条件；所述节点电压约束条件为：
Vmin,i≤Vi(t)≤Vmax,i；
式中：Vi(t)为节点i的电压；Vmin,i节点i电压最小值、Vmax,i为节点i电压最大值；
设置潮流约束条件；所述潮流约束条件为：
基于节点电压约束条件和潮流约束条件进行潮流计算；
PG,i(t)节点i的分布式电源有功功率，QG,i(t)为节点i的分布式电源无功功率，ΔPG,i(t)节点i的分布式电源有功变化，ΔQG,i(t)为节点i的分布式电源无功变化，PL,i(t)为节点i的有功负荷，QL,i(t)节点i的无功负荷，Vi(t)为节点i的节点电压，Vj(t)为节点j的节点电压，Gij为节点i与节点j之间的电导，Bij为为节点i与节点j之间的电纳，θij为节点i与节点j之间的相差角。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
获取预接入线路节点的有功功率；
计算预接入线路节点的无功功率；
基于预接入线路节点的无功功率和有功功率，通过前推回代潮流算法进行潮流计算。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点前还包括：初始化线路参数，所述线路参数包括线路节点、容量和负载率。
5.一种分布式光伏精准接入的计算装置，其特征在于，包括：
节点确定模块，用于通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点；
预设网络模型获取模块，用于预设总容量的待接入光伏按不同容量组合接入预接入线路节点以获得光伏接入预接入线路节点后的各预设网络模型；
计算模块，用于基于预设网络模型进行潮流计算，得到各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降；
推荐模块，用于基于各预设网络模型下的各线路节点的潮流和电压降得到光伏的推荐接入位置和推荐接入容量。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
设置节点电压约束条件；所述节点电压约束条件为：
Vmin,i≤Vi(t)≤Vmax,i；
式中：Vi(t)为节点i的电压；Vmin,i节点i电压最小值、Vmax,i为节点i电压最大值；
设置潮流约束条件；所述潮流约束条件为：
基于节点电压约束条件和潮流约束条件进行潮流计算；
PG,i(t)节点i的分布式电源有功功率，QG,i(t)为节点i的分布式电源无功功率，ΔPG,i(t)节点i的分布式电源有功变化，ΔQG,i(t)为节点i的分布式电源无功变化，PL,i(t)为节点i的有功负荷，QL,i(t)节点i的无功负荷，Vi(t)为节点i的节点电压，Vj(t)为节点j的节点电压，Gij为节点i与节点j之间的电导，Bij为为节点i与节点j之间的电纳，θij为节点i与节点j之间的相差角。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述基于预设网络模型进行潮流计算包括：
获取预接入线路节点的有功功率；
计算预接入线路节点的无功功率；
基于预接入线路节点的无功功率和有功功率，通过前推回代潮流算法进行潮流计算。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述通过随机发生器确定分布式光伏分布在网络的预接入线路节点前还包括：初始化线路参数，所述线路参数包括线路节点、容量和负载率。
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