CN114004444A - 适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法和装置 - Google Patents

适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法和装置。该方法包括：建立分布式电源并网支路能耗计算模型，包括依次连接的直流电源、换流设备、传输线路和并网点；建立负载并网支路能耗计算模型，包括依次连接的并网点、传输线路、适配电源和负载；建立储能充放电状态的主回路能耗计算模型，包括：充电状态支路、放电状态支路、并网点、负载、主线路、交流电源和直流电源。本发明实施例建立了一种同时适用于交流和直流配电***的标准化的支路能耗计算方法，在交直流配电网规划工作中建立统一的支路能耗量化评价依据，可以对交流和直流配电***进行科学有效的评估，减少了规划过程中的计算时间，提高了工程技术实施的效率。

Description

适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法和装置
技术领域
本发明实施例涉及配电网领域，尤其涉及一种适用于交流与直流配电*** 的支路能耗计算方法和装置。
背景技术
在配电网领域，对于交流配电网的***设计和工程技术实施，目前已经有 非常成熟的计算和评估指标体系，但是随着直流配电技术的快速发展，亟需要 针对直流配电***形成科学有效的评估，其中能效评估是综合评估体系的基本 环节。
支路能耗计算是能效评估中重要的一环，但目前尚未形成一种同时适用于 交流配电网***和直流配电网***的支路能耗计算方法，导致在交直流配电网 规划工作中缺乏统一的支路能耗量化评价依据，增加了规划过程中的计算时间， 影响了工程技术实施的效率。
发明内容
本发明实施例提供一种适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法， 以实现交流配电网***和直流配电网***同时适用的支路能耗计算。
第一方面，本发明实施例提供了一种适用于交流与直流配电***的支路能 耗计算方法，包括：
建立分布式电源并网支路能耗计算模型，所述分布式电源并网支路能耗计 算模型包括依次连接的直流电源、换流设备、传输线路和并网点；
根据所述分布式电源并网支路能耗计算模型计算分布式电源支路能耗，所 述分布式电源支路能耗由支路电流、所述换流设备的效率函数、所述换流设备 的直流侧输入功率、损耗计算回路数、线路阻抗和线路功率因数计算得到；其 中，若计算直流配电***的分布式电源支路能耗，则设定所述线路功率因数为 0；若计算交流配电***的分布式电源支路能耗，则根据所述线路阻抗计算所述 线路功率因数；
建立负载并网支路能耗计算模型，所述负载并网支路能耗计算模型包括依 次连接的所述并网点、所述传输线路、适配电源和负载；
根据所述负载并网支路能耗计算模型计算负荷支路能耗，所述负荷支路能 耗由所述支路电流、所述适配电源的效率函数、所述适配电源的直流侧输出功 率、所述损耗计算回路数、所述线路阻抗和所述线路功率因数计算得到；其中， 若计算直流配电***的负载并网支路能耗，则设定所述线路功率因数为0；若 计算交流配电***的负载并网支路能耗，则根据所述线路阻抗计算所述线路功 率因数；
建立储能充放电状态的主回路能耗计算模型，所述储能充放电状态的主回 路能耗计算模型包括：充电状态支路、放电状态支路、分布式电源并网点、负 载并网点、主线路、交流电源和直流电源；所述充电状态支路或所述放电状态 支路与所述主线路连接，所述负载并网点和所述分布式电源并网点与所述主线 路连接，所述交流电源或所述直流电源通过所述主回路与所述主线路连接；
根据所述储能充放电状态的主回路能耗计算模型计算储能充放电状态的主 回路能耗，所述储能充放电状态的主回路能耗由主回路在主线路处的有功功率、 所述主线路的复阻抗、所述主线路的功率因数、所述主回路在主线路处的无功 功率、所述损耗计算回路数、换流设备效率函数和所述相电压计算得到；其中， 若所述主回路在主线路处的有功功率大于0，则由电网向低压配电***输送功 率；若所述主回路在主线路处的有功功率小于0，则由低压配电***向电网返 送功率。
第二方面，本发明实施例还提供了一种适用于交流与直流配电***的支路 能耗计算装置，包括：
分布式电源并网支路能耗计算模型建立模块，用于建立分布式电源并网支 路能耗计算模型，所述分布式电源并网支路能耗计算模型包括依次连接的直流 电源、换流设备、传输线路和并网点；
分布式电源并网支路能耗计算模块，用于根据所述分布式电源并网支路能 耗计算模型计算分布式电源支路能耗，所述分布式电源支路能耗由支路电流、 所述换流设备的效率函数、所述换流设备的直流侧输入功率、损耗计算回路数、 线路阻抗和线路功率因数计算得到；其中，若计算直流配电***的分布式电源 支路能耗，则设定所述线路功率因数为0；若计算交流配电***的分布式电源 支路能耗，则根据所述线路阻抗计算所述线路功率因数；
负载并网支路能耗计算模型建立模块，用于建立负载并网支路能耗计算模 型，所述负载并网支路能耗计算模型包括依次连接的所述并网点、所述传输线 路、适配电源和负载；
负载并网支路能耗计算模块，用于根据所述负载并网支路能耗计算模型计 算负荷支路能耗，所述负荷支路能耗由所述支路电流、所述适配电源的效率函 数、所述适配电源的直流侧输出功率、所述损耗计算回路数、所述线路阻抗和 所述线路功率因数计算得到；其中，若计算直流配电***的负载并网支路能耗， 则设定所述线路功率因数为0；若计算交流配电***的负载并网支路能耗，则 根据所述线路阻抗计算所述线路功率因数；
储能充放电状态的主回路能耗计算模型建立模块，用于建立储能充放电状 态的主回路能耗计算模型，所述储能充放电状态的主回路能耗计算模型包括： 充电状态支路、放电状态支路、所述并网点、所述负载、主线路、交流电源和 直流电源；所述充电状态支路或所述放电状态支路与所述主线路连接，所述负 载和所述并网点与所述主线路连接，所述交流电源或所述直流电源通过所述主 回路与所述主线路连接；
储能充放电状态的主回路能耗计算模块，用于根据所述储能充放电状态的 主回路能耗计算模型计算储能充放电状态的主回路能耗，所述储能充放电状态 的主回路能耗由主回路在主线路处的有功功率、所述主线路的复阻抗、所述主 线路的功率因数、所述主回路在主线路处的无功功率、所述损耗计算回路数、 换流设备效率函数和所述相电压计算得到；其中，若所述主回路在主线路处的 有功功率大于0，则由电网向低压配电***输送功率；若所述主回路在主线路 处的有功功率小于0，则由低压配电***向电网返送功率。
本发明实施例从分布式电源支路能耗、负荷支路能耗和储能支路能耗三个 方面构造了标准化的能耗计算模型，建立了一种同时适用于交流和直流配电系 统的标准化的支路能耗计算方法，在交直流配电网规划工作中建立统一的支路 能耗量化评价依据，可以对交流和直流配电***进行科学有效的评估，减少了 规划过程中的计算时间，提高了工程技术实施的效率。
附图说明
图1为本发明实施例一中的一种适用于交流与直流配电***的标准化支路 能耗计算方法结构图；
图2是本发明实施例二中的分布式电源并网支路能耗计算的流程图；
图3是本发明实施例二中的分布式电源并网支路能耗计算模型的结构示意 图；
图4是实施例二中的一种分布式电源并网支路能耗计算模型的支路潮流计 算相量图；
图5是本发明实施例三中的负载并网支路能耗计算模型的结构示意图；
图6是本发明实施例四中的负载并网支路能耗计算模型的结构示意图；
图7是本发明实施例五中的一种适用于交流与直流配电***的标准化支路 能耗计算装置的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此 处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需 要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结 构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种适用于交流与直流配电***的支路能耗 计算方法的流程图，该方法可以由适用于交流与直流配电***的支路能耗计算 装置来执行。参见图1，该方法具体包括如下步骤：
S110、建立分布式电源并网支路能耗计算模型。
其中，分布式电源并网支路能耗计算模型包括依次连接的直流电源、换流 设备、传输线路和并网点。
S120、根据分布式电源并网支路能耗计算模型计算分布式电源支路能耗。
其中，分布式电源支路能耗由支路电流、换流设备的效率函数、换流设备 的直流侧输入功率、损耗计算回路数、线路阻抗和线路功率因数计算得到；其 中，若计算直流配电***的分布式电源支路能耗，则设定线路功率因数为0； 若计算交流配电***的分布式电源支路能耗，则根据线路阻抗计算线路功率因 数。
S130、建立负载并网支路能耗计算模型。
其中，负载并网支路能耗计算模型包括依次连接的并网点、传输线路、适 配电源和负载。
S140、根据负载并网支路能耗计算模型计算负荷支路能耗。
其中，负荷支路能耗由支路电流、适配电源的效率函数、适配电源的直流 侧输出功率、损耗计算回路数、线路阻抗和线路功率因数计算得到；其中，若 计算直流配电***的负载并网支路能耗，则设定线路功率因数为0；若计算交 流配电***的负载并网支路能耗，则根据线路阻抗计算线路功率因数。
S150、建立储能充放电状态的主回路能耗计算模型。
其中，储能充放电状态的主回路能耗计算模型包括：充电状态支路、放电 状态支路、并网点、负载、主线路、交流电源和直流电源；充电状态支路或放 电状态支路与主线路连接，负载和并网点与主线路连接，交流电源或直流电源 通过主回路与主线路连接。
S160、根据储能充放电状态的主回路能耗计算模型计算储能充放电状态的 主回路能耗。
其中，储能充放电状态的主回路能耗由主回路在主线路处的有功功率、主 线路的复阻抗、主线路的功率因数、主回路在主线路处的无功功率、损耗计算 回路数、换流设备效率函数和相电压计算得到；其中，若主回路在主线路处的 有功功率大于0，则由电网向低压配电***输送功率；若主回路在主线路处的 有功功率小于0，则由低压配电***向电网返送功率。
本发明实施例从分布式电源支路能耗、负荷支路能耗和储能支路能耗三个 方面构造了标准化的能耗计算模型，建立了一种同时适用于交流和直流配电系 统的标准化的支路能耗计算方法，在交直流配电网规划工作中建立统一的支路 能耗量化评价依据，可以对交流和直流配电***进行科学有效的评估，减少了 规划过程中的计算时间，提高了工程技术实施的效率。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种分布式电源并网支路能耗计算的流程图， 图3为本发明实施例二提供的一种分布式电源并网支路能耗计算模型的结构示 意图，图4为图3中支路潮流计算相量图。本实施例的技术方案在实施例一的 基础上对分布式电源并网支路能耗计算的步骤进一步细化，参见图2-图4，分 布式电源并网支路能耗计算具体包括如下步骤：
S210、以并网点340的电压作为潮流计算的基准电压，根据直流侧输入功 率、换流设备320的效率函数、损耗计算回路数、换流设备320的网测电压和 支路电流建立功率等式，网测电压和支路电流为未知数。
其中，分布式电源并网支路能耗计算模型包括依次连接的光伏组件310、 换流设备320、传输线路330和并网点340。换流设备320例如可以是DC/DC 换流器或DC/AC换流器。以分布式光伏为例，记相电压为
Figure BDA0003261426250000081
对于直 流***而言相电压是正负极间电压，线路阻抗为Z＝r+jx，记线路功率因数
Figure BDA0003261426250000082
分布式光伏变换器网侧电压为
Figure BDA0003261426250000083
时刻t光伏直流侧 输入功率为Ppv(t)，换流设备320效率函数为η＝ηpv(p)。不失一般性，本发明 实施例以交流***为例进行推导，对于直流***，令
Figure BDA0003261426250000084
即可得到。
示例性地，假设换流设备320网测仅输出有功功率，无功功率为0，如果 无功功率不为0时，光伏组件310的发电设备输出为直流电，本身不存在无功 功率，由于光伏换流设备320并网点340一般会配备SVG***进行无功补偿， 弥补由于光伏出力波动造成的电能质量问题，因此光伏换流设备320中并网点 340的无功功率可以被忽略，并不会对光伏支路的线路损耗计算产生过大影响。 无功功率为0，即支路电流
Figure BDA0003261426250000085
与电压
Figure BDA0003261426250000086
同相位，基于上述假设，可做出***各电 气量之间的相量图如图4所示，由于网侧电压与支路电流同相位，得到功率等 式如以下公式：
P＝Ppv(t)η(Ppv(t))＝σVGI
其中，P为换流设备320网测有功功率，Ppv(t)为时刻t直流侧输入功率， η(Ppv(t))为换流设备320效率函数，σ为损耗计算回路数，VG为换流设备320 网侧电压的有效值，I为支路电流的有效值。
可选的，对于交流***，σ＝3；对于直流***，σ＝1。
S220、根据潮流计算相量图和余弦定理建立相电压等式。
具体的，采用余弦定理可得到相电压等式，如以下公式：
Figure BDA0003261426250000091
其中，VS为相电压，|Z|为线路阻抗模值，
Figure BDA0003261426250000092
Figure BDA0003261426250000093
为线路功率因 数。
S230、联立功率等式和相电压等式，得到支路电流的有效值。
具体的，支路电流的有效值，如以下公式：
Figure BDA0003261426250000094
其中，
Figure BDA0003261426250000095
S240、根据支路电流、换流设备320的效率函数、直流侧输入功率、损耗 计算回路数、线路阻抗和线路功率因数计算得到分布式电源支路能耗。
具体的，令
Figure BDA0003261426250000096
Z＝2r0，可得到直流配电***中支路电流值为：
Figure BDA0003261426250000097
其中，r0为直流***单极回路电阻值。进一步，可得到分布式光伏支路在 时刻t的总功率损耗，如以下公式：
Figure BDA0003261426250000098
其中，Ploss,pv(t)为分布式电源支路能耗，Ploss,C,pv(t)为换流设备320的损耗，Ploss,L,pv(t)为分布式电源线路损耗。电源支路在交流和直流***中采用支路电流 值的不同公式进行计算。对于直流***，
Figure BDA0003261426250000099
Z＝2r0。
实施例二建立了分布式电源并网支路能耗计算模型，通过对分布式电源支 路功率等式、相电压等式和支路电流有效值计算，得到了分布式电源支路能耗。
实施例三
图5为本发明实施例三提供的一种负载支路能耗计算模型的结构示意图， 本实施例的技术方案在实施例一的基础上对负载支路能耗计算的步骤进一步细 化。参见图5，在上述各实施例的基础上，可选地，负荷支路能耗计算模型包 括依次连接的光伏组件610、传输线路620、适配电源630和负载640。
具体的，对于任意负载类型，其支路均可等效为图5所示的潮流计算模型， 如果负载与电网之间无适配电源，则计算中将变换器效率函数设置为常数1。
采用如本发明实施例二所提供的分布式电源并网支路损耗计算方法，可得 到负载支路在时刻的功率损耗为负荷支路能耗计算，如以下公式：
Figure BDA0003261426250000101
其中，Ploss,D(t)为负荷支路能耗，Ploss,C,D(t)为适配电源的损耗，Ploss,L,D(t)为负荷支路线路损耗，η(PD(t))为适配电源效率函数，PD(t)为时刻t直流侧负载功率， |Z|为线路阻抗模值，
Figure BDA0003261426250000102
Figure BDA0003261426250000103
为线路功率因数，σ为损耗计算回路数。
交流***的公式，如以下公式：
Figure BDA0003261426250000104
直流***的公式，如以下公式：
Figure BDA0003261426250000105
其中，
Figure BDA0003261426250000106
r0为直流***单极回路电阻值，VS为相电压。
实施例三建立了负载并网支路能耗计算模型，通过对支路电流、适配电源 的效率函数、适配电源的直流侧输出功率、损耗计算回路数、线路阻抗和线路 功率因数计算，得到了负荷支路能耗。
实施例四
图6为本发明实施例四提供的一种储能充放电状态的主回路能耗计算模型 的结构示意图。本实施例的技术方案在实施例一的基础上对充放电状态的主回 路能耗计算进一步细化，参见图6，主回路能耗计算模型包括充电状态支路810、 放电状态支路820、分布式电源并网点860、负载并网点870、主线路850、交 流电源830和直流电源840。
其中，在放电状态下，分布式储能可视作电源，可采用实施例二中提出的 分布式电源支路能耗计算模型以及相应的计算方法计算并网点出力
Figure BDA0003261426250000111
在充电状态下分布式储能可视作负载，可采用实施例三中提出的负载支路能耗 计算模型以及相应的计算方法计算并网点功率需求
Figure BDA0003261426250000112
具体地，分布式电源并网点功率，如以下公式：
PDG_grid,i(t)＝PDG,i(t)-Ploss,DG,i(t),i＝1,2,…,nDG
其中，PDG,i(t)为分布式电源i在时刻t的电源出口出力，PDG_grid,i(t)为分布式 电源i在时刻t的并网点出力，Ploss,DG,i(t)为分布式电源i在时刻t的支路功率总 损耗，nDG为分布式电源数量。
分布式储能并网点功率，如以下公式：
放电：
Figure BDA0003261426250000113
充电：
Figure BDA0003261426250000114
i＝1,2,…,nES
其中，如果储能i在时刻t为放电状态，则采用式(a)计算，
Figure BDA0003261426250000121
为电 池出口出力，
Figure BDA0003261426250000122
为并网点出力，
Figure BDA0003261426250000123
为支路功率总损耗；如果为 充电状态，则采用式(b)计算，
Figure BDA0003261426250000124
为电池出口功率需求，
Figure BDA0003261426250000125
为 并网点功率需求，与
Figure BDA0003261426250000126
为支路功率总损耗；nES为分布式储能数量。
负载并网点功率，如以下公式：
PD_grid,i(t)＝PD,i(t)+Ploss,D,i(t),i＝1,2,…,nD
考虑负载的无功功率需求，记负载i功率因数为cosφi，对于直流配网，令 φi＝0即可，可计算得到主回路在交流或直流母线处有功功率和无功功率，如以 下公式：
有功功率：
Figure BDA0003261426250000127
Figure BDA0003261426250000128
无功功率：
Figure BDA0003261426250000129
式中Qloss,L,i为负载支路i线路上的无功损耗，可根据支路电流结果计算得 到。进一步，可计算得到主回路电流有效值及线路损耗。
计算负荷储能充放电状态的主回路能耗，如以下公式：
Ploss,,main(t)＝Ploss,C,main(t)+Ploss,L,main(t)
其中，Ploss,,main(t)为储能充放电状态的主回路能耗，Ploss,C,main(t)为主回路换 流设备损耗，Ploss,L,main(t)为主回路线路损耗；且
Figure BDA0003261426250000131
其中，
Figure BDA0003261426250000132
为主线路功率因数，Zmain为主线路复阻抗，Imain为主线路电 流有效值；对于直流配电***，
Figure BDA0003261426250000133
rmain为主线路单极阻抗。
如果Pmain_grid(t)＞0，表明由电网向低压配电***输送功率；如果 Pmain_grid(t)＜0，表明由低压配电***向电网返送功率，两种情况下对应入口侧变 压器或变换器损耗为：
由电网向低压配电***输送功率时，Ploss,C,main(t)如以下公式：
Figure BDA0003261426250000134
由低压配电***向电网返送功率时，Ploss,C,main(t)如以下公式：
Ploss,C,main(t)＝(1-η(Pmain_grid(t)-Ploss,L,main))×(Pmain_grid(t)-Ploss,L,main),Pmain_grid(t)＜0
其中，η为换流设备效率函数。
实施例四建立了储能充放电状态的主回路计算模型，通过储能充电状态支 路810和放电状态支路820分别计算，得到了储能充放电状态的主回路能耗。
实施例五
图7为本发明实施例五所提供的一种适用于交流与直流配电***的支路能 耗计算装置的结构框图，参见图7，该支路能耗计算装置包括：分布式电源并 网支路能耗计算模型建立模块910、分布式电源并网支路能耗计算模块920、负 载并网支路能耗计算模型建立模块930、负载并网支路能耗计算模块940、储能 充放电状态的主回路能耗计算模型建立模块950和储能充放电状态的主回路能 耗计算模块960。所述装置可执行本发明任意实施例所提供的一种适用于交流 与直流配电***的支路能耗计算方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效 果。
分布式电源并网支路能耗计算模型建立模块910用于建立分布式电源并网 支路能耗计算模型，所述分布式电源并网支路能耗计算模型包括依次连接的直 流电源、换流设备、传输线路和并网点；
分布式电源并网支路能耗计算模块920用于根据所述分布式电源并网支路 能耗计算模型计算分布式电源支路能耗，所述分布式电源支路能耗由支路电流、 所述换流设备的效率函数、所述换流设备的直流侧输入功率、损耗计算回路数、 线路阻抗和线路功率因数计算得到；其中，若计算直流配电***的分布式电源 支路能耗，则设定所述线路功率因数为0；若计算交流配电***的分布式电源 支路能耗，则根据所述线路阻抗计算所述线路功率因数；
负载并网支路能耗计算模型建立模块930用于建立负载并网支路能耗计算 模型，所述负载并网支路能耗计算模型包括依次连接的所述并网点、所述传输 线路、适配电源和负载；
负载并网支路能耗计算模块940用于根据所述负载并网支路能耗计算模型 计算负荷支路能耗，所述负荷支路能耗由所述支路电流、所述适配电源的效率 函数、所述适配电源的直流侧输出功率、所述损耗计算回路数、所述线路阻抗 和所述线路功率因数计算得到；其中，若计算直流配电***的负载并网支路能 耗，则设定所述线路功率因数为0；若计算交流配电***的负载并网支路能耗， 则根据所述线路阻抗计算所述线路功率因数；
储能充放电状态的主回路能耗计算模型建立模块950用于建立储能充放电 状态的主回路能耗计算模型，所述储能充放电状态的主回路能耗计算模型包括： 充电状态支路、放电状态支路、所述并网点、所述负载、主线路、交流电源和 直流电源；所述充电状态支路或所述放电状态支路与所述主线路连接，所述负 载和所述并网点与所述主线路连接，所述交流电源或所述直流电源通过所述主 回路与所述主线路连接；
储能充放电状态的主回路能耗计算模块960用于根据所述储能充放电状态 的主回路能耗计算模型计算储能充放电状态的主回路能耗，所述储能充放电状 态的主回路能耗由主回路在主线路处的有功功率、所述主线路的复阻抗、所述 主线路的功率因数、所述主回路在主线路处的无功功率、所述损耗计算回路数、 换流设备效率函数和所述相电压计算得到；其中，若所述主回路在主线路处的 有功功率大于0，则由电网向低压配电***输送功率；若所述主回路在主线路 处的有功功率小于0，则由低压配电***向电网返送功率。
上述产品可执行本发明任意实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功 能模块和有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员 会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进 行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽 然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以 上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法，其特征在于，包括：
建立分布式电源并网支路能耗计算模型，所述分布式电源并网支路能耗计算模型包括依次连接的直流电源、换流设备、传输线路和并网点；
根据所述分布式电源并网支路能耗计算模型计算分布式电源支路能耗，所述分布式电源支路能耗由支路电流、所述换流设备的效率函数、所述换流设备的直流侧输入功率、损耗计算回路数、线路阻抗和线路功率因数计算得到；其中，若计算直流配电***的分布式电源支路能耗，则设定所述线路功率因数为0；若计算交流配电***的分布式电源支路能耗，则根据所述线路阻抗计算所述线路功率因数；
建立负载并网支路能耗计算模型，所述负载并网支路能耗计算模型包括依次连接的所述并网点、所述传输线路、适配电源和负载；
根据所述负载并网支路能耗计算模型计算负荷支路能耗，所述负荷支路能耗由所述支路电流、所述适配电源的效率函数、所述适配电源的直流侧输出功率、所述损耗计算回路数、所述线路阻抗和所述线路功率因数计算得到；其中，若计算直流配电***的负载并网支路能耗，则设定所述线路功率因数为0；若计算交流配电***的负载并网支路能耗，则根据所述线路阻抗计算所述线路功率因数；
建立储能充放电状态的主回路能耗计算模型，所述储能充放电状态的主回路能耗计算模型包括：充电状态支路、放电状态支路、分布式电源并网点、负载并网点、主线路、交流电源和直流电源；所述充电状态支路或所述放电状态支路与所述主线路连接，所述负载并网点和所述分布式电源并网点与所述主线路连接，所述交流电源或所述直流电源通过所述主回路与所述主线路连接；
根据所述储能充放电状态的主回路能耗计算模型计算储能充放电状态的主回路能耗，所述储能充放电状态的主回路能耗由主回路在主线路处的有功功率、所述主线路的复阻抗、所述主线路的功率因数、所述主回路在主线路处的无功功率、所述损耗计算回路数、换流设备效率函数和所述相电压计算得到；其中，若所述主回路在主线路处的有功功率大于0，则由电网向低压配电***输送功率；若所述主回路在主线路处的有功功率小于0，则由低压配电***向电网返送功率。
2.根据权利要求1所述的适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法，其特征在于，所述分布式电源支路能耗的计算包括：
以所述并网点的电压作为潮流计算的基准电压，根据直流侧输入功率、所述换流设备的效率函数、损耗计算回路数、所述换流设备的网测电压和支路电流建立功率等式；其中，所述网测电压和所述支路电流为未知数；
根据潮流计算相量图和余弦定理建立相电压等式；
根据所述功率等式和所述相电压等式计算得到所述支路电流；
根据所述支路电流、所述换流设备的效率函数、所述直流侧输入功率、所述损耗计算回路数、线路阻抗和线路功率因数计算得到所述分布式电源支路能耗。
3.根据权利要求2所述的适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法，其特征在于，建立所述功率等式包括：
假设所述换流设备网测仅输出有功功率，无功功率为0，得到功率等式如以下公式：
P＝Ppv(t)η(Ppv(t))＝σVGI
其中，P为换流设备网测有功功率，Ppv(t)为时刻t直流侧输入功率，η(Ppv(t))为换流设备效率函数，σ为损耗计算回路数，VG为换流设备网侧电压的有效值，I为支路电流的有效值。
4.根据权利要求3所述的适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法，其特征在于，对于交流***，σ＝3；对于直流***，σ＝1。
5.根据权利要求3所述的适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法，其特征在于，建立所述相电压等式，如以下公式：
Figure FDA0003261426240000031
其中，VS为相电压，|Z|为线路阻抗模值，
Figure FDA0003261426240000032
Figure FDA0003261426240000033
为线路功率因数。
6.根据权利要求5所述的适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法，其特征在于，联立所述功率等式和所述相电压等式，得到所述支路电流的有效值如以下公式：
Figure FDA0003261426240000034
其中，
Figure FDA0003261426240000035
7.根据权利要求6所述的适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法，其特征在于，所述分布式电源支路能耗如以下公式：
Figure FDA0003261426240000036
其中，Ploss,pv(t)为分布式电源支路能耗，Ploss,C,pv(t)为所述换流设备的损耗，Ploss,L,pv(t)为分布式电源线路损耗。
8.根据权利要求1所述的适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法，其特征在于，所述负荷支路能耗如以下公式：
Figure FDA0003261426240000041
其中，Ploss,D(t)为负荷支路能耗，Ploss,C,D(t)为适配电源的损耗，Ploss,L,D(t)为负荷支路线路损耗，η(PD(t))为适配电源效率函数，PD(t)为时刻t直流侧负载功率；|Z|为线路阻抗模值，
Figure FDA0003261426240000042
Figure FDA0003261426240000043
为线路功率因数；σ为损耗计算回路数；
支路电流如以下公式：
交流***：
Figure FDA0003261426240000044
直流***：
Figure FDA0003261426240000045
其中，r0为直流***单极回路电阻值，VS为相电压。
9.根据权利要求1所述的适用于交流与直流配电***的支路能耗计算方法，其特征在于，储能充放电状态的主回路能耗如以下公式：
Ploss,,main(t)＝Ploss,C,main(t)+Ploss,L,main(t)
其中，Ploss,,main(t)为储能充放电状态的主回路能耗，Ploss,C,main(t)为主回路换流设备损耗，Ploss,L,main(t)为主回路线路损耗；且，
Figure FDA0003261426240000051
其中，
Figure FDA0003261426240000052
为主线路功率因数，Zmain为主线路复阻抗，Imain为主线路电流有效值；对于直流配电***，
Figure FDA0003261426240000054
rmain为主线路单极阻抗；若Ploss,L,main(t)＞0，则由电网向低压配电***输送功率；若Ploss,L,main(t)＜0，则由低压配电***向电网返送功率；
由电网向低压配电***输送功率时，Ploss,C,main(t)如以下公式：
Figure FDA0003261426240000053
由低压配电***向电网返送功率时，Ploss,C,main(t)如以下公式：
Ploss,C,main(t)＝(1-η(Pmain_grid(t)-Ploss,L,main))×(Pmain_grid(t)-Ploss,L,main),Pmain_grid(t)＜0
其中，η为换流设备效率函数。
10.一种适用于交流与直流配电***的支路能耗计算装置，其特征在于，包括：
分布式电源并网支路能耗计算模型建立模块，用于建立分布式电源并网支路能耗计算模型，所述分布式电源并网支路能耗计算模型包括依次连接的直流电源、换流设备、传输线路和并网点；
分布式电源并网支路能耗计算模块，用于根据所述分布式电源并网支路能耗计算模型计算分布式电源支路能耗，所述分布式电源支路能耗由支路电流、所述换流设备的效率函数、所述换流设备的直流侧输入功率、损耗计算回路数、线路阻抗和线路功率因数计算得到；其中，若计算直流配电***的分布式电源支路能耗，则设定所述线路功率因数为0；若计算交流配电***的分布式电源支路能耗，则根据所述线路阻抗计算所述线路功率因数；
负载并网支路能耗计算模型建立模块，用于建立负载并网支路能耗计算模型，所述负载并网支路能耗计算模型包括依次连接的所述并网点、所述传输线路、适配电源和负载；
负载并网支路能耗计算模块，用于根据所述负载并网支路能耗计算模型计算负荷支路能耗，所述负荷支路能耗由所述支路电流、所述适配电源的效率函数、所述适配电源的直流侧输出功率、所述损耗计算回路数、所述线路阻抗和所述线路功率因数计算得到；其中，若计算直流配电***的负载并网支路能耗，则设定所述线路功率因数为0；若计算交流配电***的负载并网支路能耗，则根据所述线路阻抗计算所述线路功率因数；
储能充放电状态的主回路能耗计算模型建立模块，用于建立储能充放电状态的主回路能耗计算模型，所述储能充放电状态的主回路能耗计算模型包括：充电状态支路、放电状态支路、所述并网点、所述负载、主线路、交流电源和直流电源；所述充电状态支路或所述放电状态支路与所述主线路连接，所述负载和所述并网点与所述主线路连接，所述交流电源或所述直流电源通过所述主回路与所述主线路连接；
储能充放电状态的主回路能耗计算模块，用于根据所述储能充放电状态的主回路能耗计算模型计算储能充放电状态的主回路能耗，所述储能充放电状态的主回路能耗由主回路在主线路处的有功功率、所述主线路的复阻抗、所述主线路的功率因数、所述主回路在主线路处的无功功率、所述损耗计算回路数、换流设备效率函数和所述相电压计算得到；其中，若所述主回路在主线路处的有功功率大于0，则由电网向低压配电***输送功率；若所述主回路在主线路处的有功功率小于0，则由低压配电***向电网返送功率。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114580166A (zh) * 2022-03-01 2022-06-03 广州汉光电气股份有限公司 一种局部电网设备能耗确定方法
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