CN113536205A - 低压台区用能优化潜力评价方法及用能优化台区筛选*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压台区用能优化潜力评价方法，筛选出光伏反送严重的台区、待扩容改造的台区和可采用常规用能优化的台区，并将各台区的优化潜力排序，依潜力由大到小的顺序对台区进行优化；本发明还公开了一种用能优化台区筛选***，包括台区档案信息获取模块、台区计量数据获取模块、数据存储模块、台区负荷计算模块、台区峰谷差计算模块、台区配变负载率计算模块、台区分类模块、评价指标值计算模块、评价指标隶属度计算模块、综合评价模块和报告生成模块，各模块分别实现信息采集、台区筛选、潜力评价和排序，实现自动的潜力评估和排序。

Description

低压台区用能优化潜力评价方法及用能优化台区筛选***

技术领域

本发明涉及用能优化方法，尤其涉及低压台区用能优化潜力评价方法及筛选***。

背景技术

低压台区用能优化是指通过通信技术、负荷调控技术等挖掘低压台区内的柔性负荷资源潜力，降低台区负荷峰谷差，提高台区配电变压器的经济运行水平，降低配电变压器重过载水平，可缓解台区在迎峰度夏时的缺电问题。

目前，低压台区数量众多，用能现状复杂多样，面临台区负载不平衡、配电变压器季节性重过载等问题，开展低压台区用能优化工作，有利于统筹管理台区各类负荷，提高设备利用率，降低台区扩容改造成本，促进清洁能源消纳，提高台区配变经济运行水平。但是，并不是所有台区都具有用能优化潜力，对于优化潜力不同的台区采用相同的用能优化会造成优化效果差和资源浪费等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够准确评价台区用能优化潜力的方法和筛选***。

技术方案：本发明的低压台区用能优化潜力评价方法包括如下步骤：基于各台区的信息和计量数据筛选出可优化台区，评价可优化台区的用能优化潜力；对所有可优化台区的优化潜力进行排序，根据优化潜力从大到小的顺序依次对台区进行用能优化。

所述可优化台区包括光伏反送严重、待扩容改造以及可采用常规用能优化的台区。

所述光伏反送严重的台区的筛选步骤为：

计算光伏上送电量占比R_{pv_reverse}，设置阈值T_R，当R_{pv_reverse}>T_R时，即为光伏反送严重的台区，所述光伏上送电量占比按下式计算：

式中，Q_reverse为台区光伏反送电量(计算方法)，Q_total为台区光伏总上网电量。

所述待扩容改造的台区的筛选步骤为：分析配变投运时间，将符合如下条件的台区分类为待扩容改造的台区：

式中,S_i为第i个台区过去一年的重过载次数，S为重过载次数阈值，根据地区平均重过载次数选取合适的值；T_i为第i个台区过去一年的重过载时长，T为重过载时长阈值，根据地区平均重过载时长选取合适的值；

为第i个台区的配变运行年限，

为第i个台区配变的最大运行年限值，T_r为判断配变运行年份的阈值。

所述待扩容改造的台区的筛选步骤为：分析配变投运时间，将符合如下条件的台区分类为待扩容改造的台区：

所述台区用能优化潜力评价包括如下步骤：

分别计算各台区的评价指标值及其隶属度，通过加权计算指标值，得到各个台区的用能优化潜力评价值，计算公式如下：

在上式中，P_i为第i个台区的用能优化潜力指标值，ω_j是第j个指标的权重系数，μ_ij是第i个台区第j个指标的隶属度值。

所述用能优化潜力指标值包括：

台区最大负荷指标，所述台区最大负荷指标是负荷典型日的采样负荷的最大值；

月不均衡系数指标，所述月不均衡系数指标是一年中各月最大负荷日的日平均负荷的和与各月最大负荷日最大负荷之和的比值；

日均峰谷差率指标，所述日均峰谷差率指标是时段内日最大负荷与最小负荷之差与日最大负荷的比值的平均值；

配变年最大负载率指标，所述配变年最大负载率指标是年最大负载与额定功率的比值；

台区配变年度平均负载率指标，所述台区配变年度平均负载率指标是年平均负载与额定功率的比值；

典型日最大负荷时刻居民负荷占比指标，所述典型日最大负荷时刻居民负荷占比指标是一年内最大负荷日，台区最大负荷时刻，居民负荷占整个台区负荷的比值；

负荷同时率指标，所述负荷同时率指标是一段时间内，台区最大负荷与台区内各用户最大负荷之和的比值；

台区2、3档用户占比指标，所述台区2、3档用户占比指标是一年内，台区2、3档电量的用户数之和/全部用电用户数量之和；

电动汽车充电负荷占比，所述电动汽车充电负荷占比是台区日最大充电负荷与台区配变容量之比；

台区储能总容量占比指标，所述台区储能总容量占比指标台区各用户储能容量与配变容量之比。

本发明还提供一种用能优化台区筛选***，包括台区档案信息获取模块、台区计量数据获取模块、数据存储模块、台区负荷计算模块、台区峰谷差计算模块、台区配变负载率计算模块、台区分类模块、评价指标值计算模块、评价指标隶属度计算模块、综合评价模块和报告生成模块；

所述台区档案信息获取模块通过数据接口、数据文件导入或人工输入方式获取台区基本信息；

所述台区计量数据获取模块通过数据接口、数据库共享或数据文件导入方式与用电信息采集***进行数据交互，获取计量数据；

所述数据存储模块存储与台区档案信息获取模块和台区计量数据获取模块获取的数据。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：能够根据现有的用电信息采集***采集的数据实现台区用能优化潜力评估，筛选出用能优化潜力较大，开展台区用能优化比较适宜的台区开展用能优化工作，避免了在用能优化潜力不大的台区开展用能优化而导致取得的优化效果有限，用能优化成本较高的问题。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为本发明的***结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

低压台区的用能现状复杂多样，需要对其进行筛选分类，光伏反送情况严重的台区需要采用移动储能等手段实现光伏消纳，采用常规用能优化手段无法解决；投运年限较长的台区，会因为配变老旧、容量不足等原因导致配变重过载情况较为严重，属配变需要增容改造的台区，采用常规用能优化手段不能有效缓解其配变重过载情况，因此，在调节过程中将上述两种台区单独筛选出来，与可采用常规用能优化的台区采取不同的手段进行用能优化。

其中，光伏反送情况严重的台区的判别步骤为：计算光伏上送电量占比R_{pv_reverse}，设置阈值T_R，当R_{pv_reverse}>T_R，则认为该台区光伏反送情况较为严重，可分类到可采用储能等手段实现用能优化的台区类中，其表达式如下：

式中，Q_reverse为台区光伏反送电量(计算方法)，Q_total为台区光伏总上网电量。

待扩容改造台区的判别步骤分析配变投运时间，将配变运行时间过长需要扩容更换的台区分类为待扩容改造台区类，满足下列条件的台区为待扩容改造台区：

式中,S_i为第i个台区过去一年的重过载次数，S为重过载次数阈值，根据地区平均重过载次数选取合适的值；T_i为第i个台区过去一年的重过载时长，T为重过载时长阈值，根据地区平均重过载时长选取合适的值；

为第i个台区的配变运行时间(单位为年)，

为第i个台区配变的最大运行年限值，T_r为判断配变运行年份的阈值。

可采用常规用能优化的台区判别步骤如下：当台区配变一年内重过载次数比较多且总时长较大，且配变运行时间还在适当范围内，其表达式如下：

完成对台区的分类后，评价它们的用能优化潜力，具体步骤如下：

(1)台区最大负荷指标

1)定义：负荷典型日的采样负荷的最大值。

2)计算公式：

式中，T₁，T₂，…，T₉₆为将1天24小时内时间轴(00:00-24:00)划分的96个时间段；

为T_i时刻的负荷值。

3)隶属度计算

其中，MA＝p_max-p_min，p_max为所有台区中，最大负荷的最大值，p_min为所有台区中，最大负荷的最小值。μ₁、μ₂为归一化参数，μ₁推荐取值为20％，μ₂推荐取值为80％。

(2)月不均衡系数指标

1)定义：对一年中各月最大负荷日的日平均负荷求和，与各月最大负荷日最大负荷之和的比值。(反应台区负荷均衡情况)

2)计算公式：

式中，p_da为每个月最大负荷日的日平均负荷，p_dl为每个月最大负荷日的最大负荷，i为一年中第几个月份，取值从1-12。

其中，日平均负荷p_da计算公式如下：

式中，T₁，T₂，…，T₉₆为将1天24小时内时间轴(00:00-24:00)划分的96个时间段；

为最大负荷日当天T_i时刻的负荷值。

日最大负荷p_dl计算公式如下：

3)隶属度计算

(3)日均峰谷差率指标

1)定义：时段内日最大负荷与最小负荷之差与日最大负荷的比值的平均值。

2)计算公式：

式中，T1，T2，…，T96为将1天24小时内时间轴(00:00-24:00)划分的96个时间段；P_Ti为Ti时刻的负荷值，j为时段内的第j天，取值从1-N，N为统计的总天数。

3)隶属度计算

式中，μ₁、μ₂为归一化参数，μ₁可取值为30％，μ₂可取值为90％。

(4)配变年最大负载率指标

1)定义：年最大负载与额定功率的比值。

2)计算公式：

式中，S_ymax为变压器年最大负荷点，Se为变压器额定容量。

3)隶属度计算

式中，μ₁、μ₂为归一化参数，μ₁可取值为30％，μ₂可取值为70％。

(5)台区配变年度平均负载率指标

1)定义：年平均负载与额定功率的比值。

2)计算公式：

式中，P_yave为变压器年平均功率，Pe为变压器额定功率。

3)隶属度计算

式中，μ₁、μ₂为归一化参数，μ₁可取值为35％，μ₂可取值为65％。

(6)典型日最大负荷时刻居民负荷占比指标

1)定义：一年内最大负荷日，台区最大负荷时刻，居民负荷占整个台区负荷的比值。(考虑不含电动汽车负荷)

2)计算公式：

式中，P_dl为最大负荷日最大负荷时刻，某用户的最大负荷，i从1到n，n为台区所有用户数，j从1到m，m为台区所有居民用户数。

3)隶属度计算

式中，μ₁、μ₂为归一化参数，μ₁可取值为40％，μ₂可取值为80％。

(7)负荷同时率指标

1)定义：一段时间内，台区最大负荷与台区内各用户最大负荷之和的比值。越大潜力越大。(***开发的时候可考虑配变容量与户均容量之和之比)

2)计算公式：

式中，p_cmax为一段时间内台区负荷最大采样值，p_maxi为台区内某用户的最大负荷，i从1到n，n为用户总数。

3)隶属度计算

式中，μ₁、μ₂为归一化参数，μ₁可取值为20％，μ₂可取值为50％。

(8)台区2、3档用户占比指标

1)定义：一年内，台区2、3档电量的用户数之和/全部用电用户数量之和。

2)计算公式：

式中，n₂为一年内2档电量的用户数，n₃为一年内2档电量的用户数，n为用户总数。

3)隶属度计算

式中，μ₁、μ₂为归一化参数，μ₁可取值为20％，μ₂可取值为50％。

(9)电动汽车充电负荷占比

1)定义：台区日最大充电负荷与台区配变容量之比。(充电桩同时率一般不超过0.2，年使用率不超过5.3％)

2)计算公式：

式中，p_evm为一段时间内台区内电动汽车最大充电负荷，Q为台区配变容量。

3)隶属度计算

式中，μ₁、μ₂为归一化参数，μ₂可取值为10％。

(10)台区储能总容量占比指标

1)定义：台区各用户储能容量与配变容量之比。

2)计算公式

式中，s_es为某用户的储能容量，l为储能用户个数。

3)隶属度计算

其中，MS＝max(S_esp)为所有参与评估的台区中储能容量最大值。μ₁、μ₂为归一化参数，μ₁可取值为10％，μ₂可取值为0。

如果台区不存在电动汽充电桩或者储能资源，则这两项指标值均为0。

计算上述指标后，用层次分析法确定各个指标的权重，计为ω＝{ω₁,ω₂,…,ω₁₀}。

通过加权计算指标值，得到各个台区的用能优化潜力评价值，计算方法如下：

在上式中，P_i为第i个台区的用能优化潜力指标值，ω_j是第j个指标的权重系数，μ_ij是第i个台区第j个指标的值。

在所有分类为可进行用能优化的台区中，计算每个台区的优化潜力指标值P_i，并进行排序，根据排序结果选择潜力指标值较大的台区进行用能优化。

本发明还提供一种低压台区用能优化潜力评价***，包括台区档案信息获取模块、台区计量数据获取模块、数据存储模块、台区负荷计算模块、台区峰谷差计算模块、台区配变负载率计算模块、台区分类模块、评价指标值计算模块、评价指标隶属度计算模块、综合评价模块和报告生成模块，可实现台区用能优化潜力分析和评价，并给出用能优化建议；其中，各模块的作用如下所示：

台区档案信息获取模块：获取台区档案信息，可通过数据接口方式、数据文件导入方式或者人工输入方式获取台区基本档案信息，包括台区用户情况、台区配变运维情况、配变档案数据、电动汽车充电桩及光伏等设备安装情况。

台区计量数据获取模块：获取台区各个电表的计量数据。可通过数据接口、数据库共享等方式与用电信息采集***进行交互获得计量数据，也可通过数据文件导入等方式获取台区电能表计量数据，获取的数据包括各个电表(HPLC电表为主)的96点功率值、电量值、用户购电记录、光伏电表的反送电量值和上网电量值、电动汽车电表的充电电量值、储能电表的充放电电量值。其中台区负荷计算模块、台区峰谷差计算模块和台区配变负载率计算模块是并行工作的计算模块，专门用于计算复杂度较大的数值。

数据存储模块：存储模块存储通过台区档案信息获取模块和台区计量数据获取模块的获取的数据。

台区分类模块：按照台区负荷计算模块：根据数据存储模块中的台区计量数据计算台区负荷值，包括计算年最大负荷、年最大负荷日的平均负荷、月最大负荷、月最大负荷日的平均负荷、家庭用户年最大负荷等负荷值。

台区峰谷差计算模块：根据数据存储模块中的台区计量数据计算台区每日负荷峰谷差，并计算日均峰谷差率。

台区配变负载率计算模块：用于计算配变年度平均负载率指标，根据计量数据获取模块获取的台区配电变压器的电表计量的每日96点功率数据，计算年平均负载率分类算法对所有待评价台区进行分类。

评价指标值计算模块：根据评价指标计算方法计算其他的指标值。

评价指标隶属度计算模块：根据评价指标隶属度计算方法计算所有指标值隶属度值。

综合评价模块：根据各个指标隶属度值计算所有待评价台区的综合评价值，并依据综合评价值进行排序。

报告生成模块：根据各个台区的各个指标隶属度值，生成评价报告。

Claims (8)

1.一种低压台区用能优化潜力评价方法，其特征在于，包括如下步骤：基于各台区的信息和计量数据筛选出可优化台区，评价可优化台区的用能优化潜力；对所有可优化台区的优化潜力进行排序，根据优化潜力从大到小的顺序依次对台区进行用能优化。

2.根据权利要求1所述的低压台区用能优化潜力评价方法，其特征在于，所述可优化台区包括光伏反送严重、待扩容改造以及可采用常规用能优化的台区。

3.根据权利要求1所述的低压台区用能优化潜力评价方法，其特征在于，所述光伏反送严重的台区的筛选步骤为：

计算光伏上送电量占比R_{pv_reverse}，设置阈值T_R，当R_{pv_reverse}>T_R时，即为光伏反送严重的台区，所述光伏上送电量占比按下式计算：

式中，Q_reverse为台区光伏反送电量(计算方法)，Q_total为台区光伏总上网电量。

4.根据权利要求1所述的低压台区用能优化潜力评价方法，其特征在于，所述待扩容改造的台区的筛选步骤为：分析配变投运时间，将符合如下条件的台区分类为待扩容改造的台区：

式中,S_i为第i个台区过去一年的重过载次数，S为重过载次数阈值，根据地区平均重过载次数选取合适的值；T_i为第i个台区过去一年的重过载时长，T为重过载时长阈值，根据地区平均重过载时长选取合适的值；

为第i个台区的配变运行年限，

为第i个台区配变的最大运行年限值，T_r为判断配变运行年份的阈值。

5.根据权利要求4所述的低压台区用能优化潜力评价方法，其特征在于，所述待扩容改造的台区的筛选步骤为：分析配变投运时间，将符合如下条件的台区分类为待扩容改造的台区：

6.根据权利要求1所述的低压台区用能优化潜力评价方法，其特征在于，所述台区用能优化潜力评价包括如下步骤：

分别计算各台区的评价指标值及其隶属度，通过加权计算指标值，得到各个台区的用能优化潜力评价值，计算公式如下：

在上式中，P_i为第i个台区的用能优化潜力指标值，ω_j是第j个指标的权重系数，μ_ij是第i个台区第j个指标的隶属度值。

7.根据权利要求6所述的低压台区用能优化潜力评价方法，其特征在于，所述指标值包括：

台区最大负荷指标，所述台区最大负荷指标是负荷典型日的采样负荷的最大值；

月不均衡系数指标，所述月不均衡系数指标是一年中各月最大负荷日的日平均负荷的和与各月最大负荷日最大负荷之和的比值；

日均峰谷差率指标，所述日均峰谷差率指标是时段内日最大负荷与最小负荷之差与日最大负荷的比值的平均值；

配变年最大负载率指标，所述配变年最大负载率指标是年最大负载与额定功率的比值；

台区配变年度平均负载率指标，所述台区配变年度平均负载率指标是年平均负载与额定功率的比值；

典型日最大负荷时刻居民负荷占比指标，所述典型日最大负荷时刻居民负荷占比指标是一年内最大负荷日，台区最大负荷时刻，居民负荷占整个台区负荷的比值；

负荷同时率指标，所述负荷同时率指标是一段时间内，台区最大负荷与台区内各用户最大负荷之和的比值；

台区2、3档用户占比指标，所述台区2、3档用户占比指标是一年内，台区2、3档电量的用户数之和或全部用电用户数量之和；

电动汽车充电负荷占比，所述电动汽车充电负荷占比是台区日最大充电负荷与台区配变容量之比；

台区储能总容量占比指标，所述台区储能总容量占比指标台区各用户储能容量与配变容量之比。

8.一种用能优化台区筛选***，其特征在于，包括台区档案信息获取模块、台区计量数据获取模块、数据存储模块、台区负荷计算模块、台区峰谷差计算模块、台区配变负载率计算模块、台区分类模块、评价指标值计算模块、评价指标隶属度计算模块、综合评价模块和报告生成模块；

所述台区档案信息获取模块通过数据接口、数据文件导入或人工输入方式获取台区基本信息；

所述台区计量数据获取模块通过数据接口、数据库共享或数据文件导入方式与用电信息采集***进行数据交互，获取计量数据；

所述数据存储模块存储与台区档案信息获取模块和台区计量数据获取模块获取的数据。

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