本发明涉及电力系统分析领域，具体涉及提升配电网分布式光伏接纳能力的技术策略评估方法。
背景技术：
光伏产业作为代表全球能源科技创新和能源战略转型方向的战略性新兴产业，同时也是我国具有国际竞争优势的产业，对于我国调整能源结构、推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设具有重要意义。当前，大力发展光伏产业已经上升到国家能源战略，国家出台了一系列政策措施，大力支持光伏发电发展。同时，能源互联网的发展，也给光伏尤其是分布式光伏带来重大发展机遇。
随着支持政策的持续出台，分布式光伏发电快速发展，呈现集中连片开发和居民分散开发、城市和农村全方位推进的形势。由于集中连片开发区域装机容量较大和农村地区用户负荷密度较低等原因，局部地区光伏渗透率较高，对电能质量、电压波动、继电保护等方面造成不同程度的影响。
大量分布式光伏接入电网后，由于其出力的随机性、波动性、可调度性差，以及并网方式的不同，将对电网的规划和安全稳定运行都会产生较大的影响。面对大量分布式光伏接入，需要进一步分析大量分布式光伏接入的影响，其中，配电网分布式光伏接纳能力分析以及如何提高配电网中光伏接纳能力是两大关键问题，深化研究提升配电网光伏接纳能力的有效策略，并对策略的有效性进行评估。
有鉴于此，采用何种技术措施提高配电网中光伏接纳能力是当前国内外分布式光伏并网研究和实践中关注的重点问题。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供了一种提升配电网分布式光伏接纳能力的技术策略评估方法，包括以下步骤：
a1、在不实施任何技术策略的条件下，计算全年8760小时的光伏发电量与光伏容量渗透率和能量渗透率，确定初始配电网最大分布式光伏接纳容量
其中，容量渗透率为光伏装机容量与配电网全年负荷峰值的比值；能量渗透率为全年光伏实际发电量占配电网全年用电总量的百分比。
a2、与步骤a1对比，确定实施不同技术策略k下配电网分布式光伏接纳能量的变化情况。
在上述方法中，所述步骤a1包括：
设仅考虑配电网准许负载率下限要求，不考虑针对过云暂态等可引起光伏发电短时波动因素的配电网动态响应能力要求；光伏分散接入低压配电网，并向本地负荷供电，不考虑光伏发电在配电网中的传输损耗；采用统一的光伏转换效率且光伏以理想的方式分布于各馈线末端，实现净负荷大于配电网准许负载率下限的目标；在上述前提下，具体包括以下步骤：
a11、初始化；确定全年8760小时的光伏发电和负荷的历史数据，获取配电网光伏发电和负荷的最大值；对数据进行标准化，对8760小时的光伏发电和负荷数据分别除以各自的最大值，转化为最大值为1的标准化数据；
a12、获取全年用电总量；
a13、确定配电网结构参数、可选技术策略、光伏规模系数t、光伏容量增长比例因子step和计算允许误差error；
a14、确定配电网电压、潮流等运行约束，计算全年8760小时的光伏发电量和净负荷；
a15、判断是否满足配电网准许负载率下限要求，若满足则转a16；否则转a17；
a16：按照设定的比例因子step不断增大光伏规模系数t，即t＝(1+step)*t，并转a14；
a17、则step＝step/2；
a18、判断step＜error，若小于，则转a19；否则转a14；
a19：确定全年8760小时的光伏发电量；确定光伏容量渗透率和能量渗透率，确定初始配电网最大分布式光伏接纳容量
在上述方法中，步骤a2具体包括以下步骤：
为比较不同技术策略k对提升配电网分布式光伏接纳能力的实施效果，在不考虑技术成本等经济性的情况下，分析实施不同技术策略k下，配电网最大光伏接纳能力可提升的水平，具体包括以下步骤：
a211、实施不同技术策略k的情况下，评估配电网分布式光伏接纳能力的提高情况；
a212、对比分析实施不同技术策略k提高配电网分布式光伏接纳能力中的实施效果，并分析提高配电网分布式光伏接纳能力的关键影响因素和有效措施。
在上述方法中，步骤a2具体包括以下步骤：
假设当前配电网光伏装机已达到配电网最大分布式光伏接纳能力的情况下，分析不同技术策略k下，提升配电网分布式光伏接纳能力的成本，具体分析步骤如下：
a221、给定不同的配电网最大分布式光伏接纳能力提高场景，确定不同提高场景下配电网分布式光伏接纳能力的提高情况；
其中场景主要考虑配电网最大分布式光伏接纳能力提升目标和配电网的运行约束，对于增加后的配电网分布式光伏接纳能力，用参数α表示配电网分布式光伏接纳容量相比于原有配电网分布式光伏接纳容量提高的比例，即
其中，
a222、在实施不同技术策略k的情况下，分别获得配电网光伏装机容量提高后的成本；
其中，不同技术策略k的综合成本(cts,i)包括不同技术策略k的所有初始投资成本(cinvest,k)和运行成本(coper,k)两个部分；
cts,k＝cinvest,k+coper,k
其中，
cinvest,k＝cequip,k+cict,k
coper,k＝ccurtail,k+cnloss,k
其中，技术策略k的所有初始投资成本包括技术装置本身成本(cequip,k)、通信和控制等基础设施成本(cict,k)；运行成本包括光伏出力限制的电量损失赔偿成本(ccurtail,k)与电网损耗增加的成本(cnloss,k)；
a223、对比分析实施不同技术策略k下提高配电网分布式光伏接纳能力中的实施效果，及不同技术策略k下提高配电网分布式光伏接纳能力的成本，综合评估选出效益最优的技术策略作为提高配电网最大分布式光伏接纳能力的技术策略。
在上述方法中，所述提升场景为不允许配电网出现光伏限电，负荷切除率低于2％，且不出现功率倒送的场景。
在上述方法中，所述技术策略k按照作用效果分为以下类型：
电网改造：降低准许负载率下限，通过配电网改造等措施可以提高配电网的稳定运行能力，降低准许负载率下限，减少分布式光伏发电的损失；
光伏出力控制：通过需求侧管理等措施可以有效的提高分布式光伏发电和负荷时间分布曲线的一致性，降低局部的分布式光伏发电限电比例；
储能：通过储能技术应用等措施对光伏电量进行存储，调整光伏发电曲线，较少局部时段分布式光伏发电过剩造成的损失，使分布式光伏发电具有一定的可调度能力。
本发明提供了一种提升配电网分布式光伏接纳能力的技术策略评估方法，以准许负载率下限作为约束条件，提出了一种利用8760小时的负荷曲线和光伏发电出力进行地市区域光伏接纳能力研究的方法，通过容量渗透率和能量渗透率等概念全面衡量配电网光伏接纳能力，并分析获取不同技术策略下的配电网提高光伏接纳能力的变化情况，使研究提升配电网光伏接纳能力分析及如何提高配电网中光伏接纳能力更加便捷。
附图说明
图1为本发明中提供的流程图；
图2为本发明中初始配电网最大分布式光伏接纳容量
图3为本发明实施方式1中技术潜力评估模型图；
图4为本发明中实施方式1的流程图；
图5为本发明实施方式1中储能安装容量对光伏容量渗透率上限的影响；
图6为本发明实施方式1中增加储能装置对光伏利用率的影响的曲线图；
图7为本发明中实施方式2中技术经济评估模型图；
图8为本发明中实施方式2的流程图。
具体实施方式
本发明提供了一种提升配电网分布式光伏接纳能力的技术策略评估方法，以准许负载率下限作为约束条件，提出了一种利用8760小时的负荷曲线和光伏发电出力进行地市区域光伏接纳能力研究的方法，通过容量渗透率和能量渗透率等概念全面衡量配电网光伏接纳能力，并分析获取不同技术策略下的配电网提高光伏接纳能力的变化情况，使研究提升配电网光伏接纳能力分析及如何提高配电网中光伏接纳能力更加便捷。
下面结合具体实施方式和说明书附图对本发明做出详细的说明。如图1所示，本发明提供了一种提升配电网分布式光伏接纳能力的技术策略评估方法，包括以下步骤：
a1、在不实施任何技术策略的条件下，确定全年8760小时的光伏发电量与光伏容量渗透率(capacitypenetration，cp)和能量渗透率(energypenetration，ep)，确定初始配电网最大分布式光伏接纳容量
a2、与步骤a1对比，确定实施不同技术策略k下配电网分布式光伏接纳容量的变化情况。
提高分布式光伏接纳容量可选的技术策略k有多种，不同技术策略的特点和效果差异较大，按照作用效果可分技术策略k为以下三种类型：
1)电网改造。降低准许负载率下限，通过配电网改造等措施可以提高配电网的稳定运行能力，降低准许负载率下限，减少分布式光伏发电的损失。
2)光伏出力控制。通过需求侧管理等措施可以有效的提高分布式光伏发电和负荷时间分布曲线的一致性，降低局部的分布式光伏发电限电比例。
3)储能。通过储能技术应用等措施对光伏电量进行存储，调整光伏发电曲线，较少局部时段分布式光伏发电过剩造成的损失，使分布式光伏发电具有一定的可调度能力。
步骤a1中计算初始配电网最大分布式光伏接纳容量
受光照条件影响，光伏发电具有随机波动的特点，几乎不具备可调度容量。随着电网中光伏并网装机容量的迅速增加，光伏发电对电网的影响将逐步显现，其影响涉及电力平衡、电能质量、保护配置、供电可靠性、发电计划等多个方面。国内外研究表明，光伏接入方式(集中接入或分散接入)和限制条件(电压水平、潮流约束等)的选取都是影响配电网光伏接纳容量的关键因素。
传统的配电网通常采用辐射状的馈线结构，通常馈线上的净负荷条件大于准许负载率下限时对电网影响不大。因此，馈线允许接纳的最大光伏容量一定程度上取决于馈线中的最小净负荷(负荷减去光伏发电)，当最小净负荷满足馈线的准许负载率下限要求时，大多数情况下不必对当前配电网结构进行大规模的升级改造或采取限制光伏出力的措施。理论上，配电网的最大分布式光伏接入容量就等于各条馈线上接入的光伏容量总和，因此可根据配电网准许负载率下限要求，分析计及光伏发电后的最小净负荷变化情况，判断光伏容量是否已达到配电网接纳容量上限。选取馈线准许负载率下限要求作为依据，从配电网层面上研究限制光伏容量渗透率升高的关键因素，提出以下确定配电网光伏接纳容量的定量分析方法。
研究中对计算条件作如下设定：
1)仅考虑配电网准许负载率下限要求对光伏渗透率的限制。分析配电网的光伏接纳能力时，仅考虑配电网准许负载率下限要求，不考虑针对过云暂态等可引起光伏发电短时波动因素的配电网动态响应能力要求。
2)不考虑光伏发电在配电网中的传输损耗。假设光伏分散接入低压配电网，并向本地负荷供电，因此暂不考虑光伏发电在配电网中的传输损耗。
3)采用统一的光伏转换效率。在实际的环境下，不同型号以及不同厂家的逆变器和光伏元件效率有一定的差异，为了简化研究，设光伏转换效率一致。
4)光伏合理分散接入各馈线，馈线接纳光伏能力得到有效发挥。根据当前配电网结构和运行特点，假设光伏以理想的方式分布于各馈线末端，实现净负荷大于配电网准许负载率下限的目标。
如图2所示，具体包括以下步骤：
a11、初始化；确定全年8760小时的光伏发电和负荷的历史数据，获取配电网光伏发电和负荷的最大值；对数据进行标准化，对8760小时的光伏发电和负荷数据分别除以各自的最大值，转化为最大值为1的标准化数据。
a12、获取全年用电总量。
a13、确定配电网结构参数、可选技术策略、光伏规模系数t、光伏容量增长比例因子step和计算允许误差error。
a14、确定配电网电压、潮流等运行约束，计算全年8760小时的光伏发电量和净负荷。
a15、判断是否满足配电网准许负载率下限要求，若满足则转a16；否则转a17。
a16：按照设定的比例因子step不断增大光伏规模系数t，即t＝(1+step)*t，并转a14。
a17、则step＝step/2。
a18、判断step＜error，若小于，则转a19；否则转a14。
a19：确定全年8760小时的光伏发电量；确定光伏容量渗透率和能量渗透率，确定初始配电网最大分布式光伏接纳容量
本发明中步骤a2包括以下两种实施方式。
实施方式一。
传统的提高光伏接纳能力技术策略，如在馈线的电网侧安装逆功率保护装置，或加装光伏远端控制装置实现光伏发电的动态调节，均可通过限制光伏发电的方式满足配电网运行要求，但对提高配电网分布式光伏接纳能力无实质性帮助。着眼于光伏发展的未来需求，有必要对提高配电网分布式光伏消纳能力的技术策略作进一步研究。如从配电网网架结构、设备配置或运行方式等方面着手，研究在不弃光条件下如何有效实现分布式光伏接纳能力的提升策略。
本实施例为比较不同技术策略k对提升配电网分布式光伏接纳能力的实施效果，在不考虑技术成本等经济性的情况下，可采用图3所示的技术潜力评估模型进行分析计算，假设当前配电网光伏装机已达到配电网最大光伏接纳能力的情况下，分析实施不同技术策略k下，配电网最大光伏接纳能力可提升的水平，如图4所示具体包括以下步骤：
a211、实施不同技术策略k的情况下，评估配电网分布式光伏接纳能力的提高情况。
a212、对比分析实施不同技术策略k下提高配电网分布式光伏接纳能力中的实施效果，分析提高配电网分布式光伏接纳能力的关键影响因素和有效措施。
从技术潜力角度，配电网提高分布式光伏接纳能力的技术策略有效性评估的基本思路是：基于配电网结构、参数、电压约束等，计算初始配电网最大分布式光伏接纳能力(接纳容量
本案例以储能技术为例对技术策略的效果开展评估研究，全年光伏发电量均选取江苏南通地区的典型年实测数据(2013年)，其中，光伏发电数据为南通某光伏电站8760小时实测发电数据作为参考，负荷数据则为南通地区8760小时负荷实测数据。为简化分析，案例中不考虑储能参与负荷调节(削峰填谷)的收益，同时简化储能的充放电策略，仅考虑提高光伏电量利用水平，即净负荷低于配电网准许负载率下限时光伏向储能充电，不考虑峰谷电价差对储能充放电策略的影响。
1)储能对光伏接纳能力的影响：
如图5所示，为本案例中储能安装容量对光伏容量渗透率上限的影响的曲线图，如图所示，随着储能安装容量的增加，系统中的光伏容量渗透率上限也在不断上升。
与降低准许负载率下限相比，安装储能装置可以将光伏安装容量提高到更高水平，同时控制的技术策略也较简单，不受光伏容量渗透率水平的影响。考虑极限情况，如果储能安装容量足够大，光伏发电可以满足系统的全部负荷需求，此时的光伏安装容量渗透率约为560％，即负荷年峰值的5.6倍。
2)储能对光伏能量渗透率的影响：
研究储能对光伏能量渗透率的影响包括对光伏利用率、光伏利用小时数的分析。假设系统准许负载率下限为0.1p.u.，即系统中允许的负荷不得低于2013年最大负荷的10％储能安装容量2013年平均负荷(约为0.64p.u.)的放电时间表示，取值为1～5小时。
根据以上假设，储能对光伏利用率的影响如图6所示，图中不同储能容量的对比结果可以看出，储能可以大大增加光伏的能量利用率，特别是当光伏能量渗透率较高的情况下，这种效果更加明显。
储能装置对提高系统光伏能量利用率的作用明显，同时受能量渗透率水平、负荷分布方式等的影响较小。在系统中若光伏能量渗透率较高，通过安装储能装置来实现光伏发电高效利用是一种较好的选择。
实施方式二。
如图7所示提供的技术经济评估模型，根据成本效益分析方法，假设当前配电网光伏装机已达到电网最大分布式光伏接纳能力的情况下，分析不同技术策略k下，提升配电网分布式光伏接纳能力的成本。如图8所示，具体分析步骤如下：
a221、给定不同的配电网最大分布式光伏接纳能力提高场景，确定不同提高场景下配电网分布式光伏接纳能力的提高情况；
其中场景主要考虑配电网最大分布式光伏接纳能力提升目标和配电网的运行约束，如该场景可为不允许配电网出现光伏限电，负荷切除率低于2％，且不出现功率倒送等。对于增加后的配电网分布式光伏接纳能力，用参数α表示配电网分布式光伏接纳容量相比于原有配电网分布式光伏接纳容量提高的比例，即
其中，
a222、在实施不同技术策略k的情况下，分别获得配电网光伏装机容量提高后的成本。
其中，不同技术策略k的综合成本(cts,i)包括不同技术策略k的所有初始投资成本(cinvest,k)和运行成本(coper,k)两个部分。
cts,k＝cinvest,k+coper,k
其中，
cinvest,k＝cequip,k+cict,k
coper,k＝ccurtail,k+cnloss,k
其中，技术策略k的所有初始投资成本包括技术装置本身成本(cequip,k)、通信和控制等基础设施成本(cict,k)。运行成本包括光伏出力限制的电量损失赔偿成本(ccurtail,k)与电网损耗增加的成本(cnloss,k)。
a223、对比分析实施不同技术策略k下提高配电网分布式光伏接纳能力中的实施效果及不同技术策略k下提高配电网分布式光伏接纳能力的成本，综合评估选出效益最优的技术策略作为提高配电网最大分布式光伏接纳能力的技术策略。
从技术经济角度，配电网提高分布式光伏接纳能力的技术策略有效性评估的基本思路是：基于配电网结构、参数、电压约束等，计算配电网初始最大分布式光伏接纳能力(接纳容量
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。