分布式光伏电站的选址方法和装置与流程

本发明涉及电网规划技术领域，特别是涉及一种分布式光伏电站的选址方法和装置。

背景技术：

当今全球经济高速发展，各国对能源的需求和消耗越来越大，传统能源供不应求，能源危机日益凸显。经济高速发展的同时带来了大气污染、土壤污染和水体污染等生态环境的恶化。因此，开发利用可再生新能源是刻不容缓的任务，是我国乃至世界可持续发展的必由之路。

太阳能作为可再生绿色能源，取之不尽，用之不竭，无污染，低成本，被公认为是21世纪最重要的新能源之一。世界各国竞相动用庞大的研发团队和巨额资金来研究太阳能发电技术。其中，光伏发电因为其电池材料硅的来源丰富、成本低廉等优点而受到青睐。它的基本原理是通过太阳能电池表面的光生伏特效应，实现由光能到电能的转换。理论上凡是需要电源的场合都可以利用光伏发电技术，大到太空飞船、兆瓦级地面电站，小到各种电子玩具、日常家用电器，光伏发电技术无处不在。

由于传统配电网为简单的放射状链式结构，当光伏电站接入后，系统变为一个有源网络，导致其馈线潮流发生改变，进而影响配电网电压分布、系统网损，甚至会影响整个配电网安全稳定运行。因此，如何选出一个既对配电网节点电压起支撑作用，又利于维持系统安全稳定运行的接入位置是分布式光伏电站的选址的关键所在。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种分布式光伏电站的选址方法和装置，可以选出既对配电网节点电压起支撑作用，又利于维持系统安全稳定运行的分布式光伏电站的接入位置。

一方面，提供一种分布式光伏电站的选址方法，其包括：

获取配电网系统的节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗；

根据所述各节点之间的等值阻抗确定各所述节点的电气耦合度；

对各所述节点的电气耦合度进行大小排序获得排序结果，根据所述排序结果选取所述配电网系统中的非关键节点，其中，所述非关键节点为电气耦合度最小的设定数量的节点；

将所述非关键节点确定为分布式光伏电站的接入位置。

结合第一方面，在第一方面的一种可能实现方式中，根据zij.equ＝(zii-zij)-(zij-zjj)确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗，其中，zij.equ表示所述配电网系统中的第i个节点和第j个节点之间的等值阻抗，zii、zij和zjj分别表示所述节点阻抗矩阵中的第i行第i列、第i行第j列和第j行第j列的元素。

结合第一方面或上述某些可能的实现方式，在第一方面的一种可能实现方式中，根据确定各所述节点的电气耦合度，其中，de.i表示所述配电网系统中的第i个节点的电气耦合度，n为所述配电网系统的总节点数。

结合第一方面或上述某些可能的实现方式，在第一方面的一种可能实现方式中，上述获取配电网系统的节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗的步骤包括：建立所述配电网系统的等值模型，根据所述等值模型确定所述节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗。

第二方面，提供一种分布式光伏电站的选址装置，其包括：

第一处理单元，用于获取配电网系统的节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统的各节点之间的等值阻抗；

第二处理单元，用于根据所述各节点之间的等值阻抗确定各所述节点的电气耦合度；

选取单元，用于对各所述节点的电气耦合度进行大小排序获得排序结果，根据所述排序结果选取所述配电网系统中的非关键节点，其中，所述非关键节点为电气耦合度最小的设定数量的节点；

选址单元，用于将所述非关键节点确定为分布式光伏电站的接入位置。

结合第二方面，在第二方面的一种可能实现方式中，上述第一处理单元根据zij.equ＝(zii-zij)-(zij-zjj)确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗，其中，zij.equ表示所述配电网系统中的第i个节点和第j个节点之间的等值阻抗，zii、zij和zjj分别表示所述节点阻抗矩阵中的第i行第i列、第i行第j列和第j行第j列的元素。

结合第二方面或上述某些可能的实现方式，在第二方面的一种可能实现方式中，上述第二处理单元根据确定各所述节点的电气耦合度，其中，de.i表示所述配电网系统中的第i个节点的电气耦合度，n为所述配电网系统的总节点数。

结合第二方面或上述某些可能的实现方式，在第二方面的一种可能实现方式中，上述第一处理单元建立所述配电网系统的等值模型，根据所述等值模型确定所述节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗。

根据上述本发明的方案，其是获取配电网系统的节点阻抗矩阵，根据该节点阻抗矩阵确定所述配电网系统的各节点之间的等值阻抗，根据该各节点之间的等值阻抗确定各所述节点的电气耦合度，对各所述节点的电气耦合度进行大小排序，根据所述大小排序后的结果选取出设定数量的非关键节点，其中，所述非关键节点为电气耦合度最小的设定数量的节点，将所述非关键节点确定为分布式光伏电站的接入位置。由于选出的是电气耦合度最小的若干节点，将这样的节点作为分布式光伏电站的接入位置，既对配电网节点电压起支撑作用，又利于维持系统安全稳定运行。

附图说明

图1为一个实施例中的分布式光伏电站的选址方法的实现流程示意图；

图2为一个具体示例中的ieee33节点配电网系统的潮流分布图；

图3为一个具体示例中ieee33节点配电网系统中的各节点的电气耦合度；

图4为一个实施例中的分布式光伏电站的选址装置的组成结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

在考虑光伏电站接入配电网不同位置、不同出力情况以及不同运行方式下、系统潮流、电压分布及系统网损的变化情况，同时考虑到光伏电站接入对配电网无功电压的影响情况的基础上，本发明提供了一种具有良好电压适应性的分布式光伏电站的选址方法。以下对本发明方案进行详细说明。

参见图1所示，在其中一个实施例中，提供一种分布式光伏电站的选址方法。如图1所示，本实施例中的分布式光伏电站的选址方法包括：

步骤s101：获取配电网系统的节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统的各节点之间的等值阻抗；

步骤s102：根据所述各节点之间的等值阻抗确定各所述节点的电气耦合度；

步骤s103：对各所述节点的电气耦合度进行大小排序获得排序结果，根据所述排序结果选取所述配电网系统中的非关键节点，其中，所述非关键节点为电气耦合度最小的设定数量的节点；

这里，设定数量的具体值可以根据实际需要确定。

其中，对各所述节点的电气耦合度进行大小排序可以是将各所述节点的电气耦合度按照从小到大的顺序进行排序，也可以是将各所述节点的电气耦合度按照从大到小的顺序进行排序。

步骤s104：将所述非关键节点确定为分布式光伏电站的接入位置。

本实施例中的方案的原理是，在配电网系统的n节点网络中，若节点i的电气耦合度的值越大，则说明节点i在电网电气结构越关键(例如被称为关键节点)，与其他节点的耦合关系越强，在该节点i上发生事故越容易引发全局事故，越不宜在该节点i接入分布式光伏电站。而若节点i的电气耦合度的值越小，则说明节点i在电网电气结构中处于越边缘的位置，与其他节点的耦合关系越弱，在该节点i上发生事故对其他节点的影响越小，可以越快的切除故障，越适宜在该节点i接入分布式光伏电站。因此，在本实施例中，是选出电气耦合度最小的设定数量的节点作为非关键节点，将选出的非关键节点确定为分布式光伏电站的接入位置。

据此，根据上述本实施例中的方案，其是获取配电网系统的节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统的各节点之间的等值阻抗，根据所述各节点之间的等值阻抗确定各所述节点的电气耦合度，对各所述节点的电气耦合度进行大小排序，根据所述大小排序后的结果选取出设定数量的非关键节点，其中，所述非关键节点为电气耦合度最小的设定数量的节点，将所述非关键节点确定为分布式光伏电站的接入位置。由于选出的是电气耦合度最小的若干节点，将这样的节点作为分布式光伏电站的接入位置，既对配电网节点电压起支撑作用，又利于维持系统安全稳定运行。

为了便于理解本实施例的方案，以下对本实施例中的上述各个过程进行详细阐述。

在上述步骤s101中，节点阻抗矩阵如(1)式所示：

其中，z表示节点阻抗矩阵，zij节点阻抗矩阵中的第i行第j列的元素，i∈[1，n]，j∈[1，n]，n表示配电网系统的总节点数。

在其中一个实施例中，获取配电网系统的节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗的步骤可以包括：建立所述配电网系统的等值模型，根据所述等值模型确定所述节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗。

其中，等值模型的建立方式以及节点阻抗矩阵的确定方式可以采用现有方式实现，在此不予赘述。根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗的具体实现方式可以是：根据如下的公式(2)确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗；

zij.equ＝(zii-zij)-(zij-zjj)(2)

其中，zij.equ表示所述配电网系统中的第i个节点和第j个节点之间的等值阻抗，zii、zij和zjj分别表示所述节点阻抗矩阵中的第i行第i列、第i行第j列和第j行第j列的元素。其中，zii、zij和zjj的物理含义分别是电网系统中的第i个节点的自阻抗、第i个节点和第j个节点的互阻抗和第j个节点的自阻抗。

对于上述步骤s102，在其中一个实施例中，根据所述各节点之间的等值阻抗确定各所述节点的电气耦合度可以包括：根据如下的公式(3)确定各所述节点的电气耦合度；

其中，de.i表示所述配电网系统中的第i个节点的电气耦合度，zij.equ表示所述配电网系统中的第i个节点和第j个节点之间的等值阻抗，i∈[1，n]，j∈[1，n]，n表示配电网系统的总节点数。

具体示例

为了使本发明的技术方案和有益效果更加清楚明白，以下以一个具体示例进行说明。在该具体示例中，是以ieee33节点配电网系统为例进行说明，但这并不能构成对本发明方案的限定。其中，ieee33节点配电网系统的潮流分布图如图2所示。

首先，建立ieee33节点配电网系统的配电网等值模型。

接着，利用所建立的ieee33节点配电网系统的配电网等值模型，并根据如上的公式(2)计算ieee33节点配电网系统的节点之间的等值阻抗zij.equ。

再接着，根据如上的公式(3)计算ieee33节点配电网系统中的各节点的电气耦合度de.i。

如图3所示，为计算得到ieee33节点系统中的各个节点的各节点的电气耦合度。

然后，将ieee33节点系统中的各个节点的各节点的电气耦合度de.i从小到大排序，选出最小的五个值如表1所示。

需要说明的是，在该具体示例中，是选出了5个非关键节点，即前述的设定数量为5，但设定数量的值不限于5。

表1节点电气耦合度排序表

再然后，根据各节点的电气耦合度de.i大小判定配电网中的非关键节点为18、17、22、33、16节点。

最后，确定分布式光伏电站的接入位置可以是18、17、22、33、16节点。

分析表1可见，ieee33配电网系统中，节点电气耦合度de值最小的五个节点均位于ieee33节点系统的末端位置。分析图3可知，节点的位置越靠近线路末端，其电气耦合度de值越小。根据图表的分析结果可知：首先，由于配电网结构简单，末端节点发生故障，不易导致全局事故，计算结果符合电气耦合度的定义。其次，在配电网电气耦合度值小的节点接入光伏电站可以有效的抬升节点电压，对系统电压起到支撑作用，与仿真结果相一致。故本发明所提出的分布式光伏电站的选址方法具有可行性。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

(1)采用本发明提供的分布式光伏电站的选址方法，能够选择一个既对配电网节点电压起到支撑作用，又有利于维持系统安全稳定运行的接入位置。

(2)本发明提供的分布式光伏电站的选址方法，能够考虑分布式光伏电站接入配电网不同位置、不同出力情况以及不同运行方式下、系统潮流、电压分布及系统网损的变化情况，同时考虑到分布式光伏电站接入对配电网无功电压的影响情况。

根据上述实施例中的分布式光伏电站的选址方法，本发明还提供一种分布式光伏电站的选址装置。在其中一个实施例中，如图4所示，该实施例中的分布式光伏电站的选址装置包括第一处理单元401、第二处理单元402、选取单元403和选址单元404：

第一处理单元401，用于获取配电网系统的节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统的各节点之间的等值阻抗；

第二处理单元402，用于根据所述各节点之间的等值阻抗确定各所述节点的电气耦合度；

选取单元403，用于对各所述节点的电气耦合度进行大小排序获得排序结果，根据所述排序结果选取所述配电网系统中的非关键节点，其中，所述非关键节点为电气耦合度最小的设定数量的节点；

选址单元404，用于将所述非关键节点确定为分布式光伏电站的接入位置。

在其中一个实施例中，第一处理单元401可以根据zij.equ＝(zii-zij)-(zij-zjj)确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗，其中，zij.equ表示所述配电网系统中的第i个节点和第j个节点之间的等值阻抗，zii、zij和zjj分别表示所述节点阻抗矩阵中的第i行第i列、第i行第j列和第j行第j列的元素。

在其中一个实施例中，第二处理单元402可以根据确定各所述节点的电气耦合度，n为所述配电网系统的总节点数。

在其中一个实施例中，第一处理单元401可以建立所述配电网系统的等值模型，根据所述等值模型确定所述节点阻抗矩阵，根据所述节点阻抗矩阵确定所述配电网系统中的各节点之间的等值阻抗。

需要说明的是，本发明实施例提供的分布式光伏电站的选址装置的描述，与上述分布式光伏电站的选址方法的描述是类似的，并且具有上述分布式光伏电站的选址方法的有益效果，为节约篇幅，不再赘述；因此，以上对本发明实施例提供的分布式光伏电站的选址装置中未披露的技术细节，请参照上述提供的分布式光伏电站的选址方法的描述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。