一种考虑分布式电源接入的配网线损预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及分布式电源并入配网后的电力线损分析领域，特别设及一种考虑分布 式电源接入的配网线损预测方法。
【背景技术】
[0002] 分布式电源是指直接接入配网或用户侧，功率等级一般在几十kW到几十MW之间， 能够经济、高效、可靠地输出电能的系统。电力网电能损耗(简称线损），是综合反映电力系 统规划、设计、生产技术和经营管理水平的一项重要综合技术经济指标。随着分布式电源并 网渗透率的提高，配网的结构和运行都将受到不同程度的影响，分布式电源并入配网在提 高其可靠性和经济性的同时，对线损有较大影响。合理的分布式电源并网方案，不仅能够有 效提高资源的综合利用效率，还可W减少投资、提高电网公司效益。
[0003] 针对分布式电源的不同并网方案，如何准确、简便的预测出其线损的高低，有利于 高效地拟定出有针对性的降损措施，制订适当的分布式电源接入及线损的考核规划，促进 电网的发展向更高效、更绿色的方向转变，推进分布式电源的健康可持续发展，进一步实现 企业的精益化管理。
[0004] 供电企业当前的线损工作，对于分布式电源的接入问题缺乏必要的关注，而且大 多数关于线损预测的研究焦点主要集中在主网，对含有分布式电源接入的配网线损分析、 预测等相关问题的研究屈指可数，必要的标准、方法、规范等亦十分匿乏。电网线损的高低 与用户的经济效益及供电企业的运营效益密切相关，在分析配网线损时，任何影响线损的 因素都应考虑在内，但是分布式电源运一重要因素并未得到现有研究的重视，导致供电企 业对分布式电源及线损的管理工作存在极大的漏桐。此外，与主网相比，含分布式电源接入 的配网线损指标纷繁复杂，影响因素种类繁多，导致线损预测工作所设及的维度较高，要找 出复杂指标间的具体关系式对相关技术管理人员来说，更是一项巨大的挑战。
[0005] 针对上述问题，本专利首先研究如何从纷繁复杂的含分布式电源并网的配网线损 指标中，在最大限度的考虑到现实数据获取难易情况的基础上，筛选出对线损贡献率较高 及充分体现分布式电源渗透率的指标，建立考虑分布式电源并网的含输入指标和输出指标 的配网线损预测指标体系，用于进行分布式电源不同并网方案的配网线损预测工作;然后， 采用数据包络线分析法，对不同分布式电源并网方案条件下的线损有效输出进行验证性预 测，并且在一定程度上评价不同分布式电源并网方案的价值。
[0006] 数据包络线分析法(Data Dnvelopment Analysis,简称DEA)是一种用数学规划来 对具有多输入、多输出的一个或同（类）系统（方法中定义为决策单元DeciSion Making Unit,简称DMU)进行效率评价或预测的新方法。DEA把多种输入、多种输出转化为效率比率 的分子和分母，可W不需要转换成相同的单位就清晰地说明输入和输出的组合，避开了计 算每项输出的标准输入，大幅提高了算法的计算效率。本专利将其推广应用到考虑分布式 电源接入的配网线损预测领域，DEAW效率最大化为原则，通过比较各DMU的效率值，得到线 损的最佳预测值，并对不同的分布式电源并网方案的价值进行权衡。
[0007] 作为处理多目标决策问题的方法，DEA的优点主要有3点：1)多指标预测，无须专家 意见假设其主观权重，每一个输入、输出的权重由DMU的实际数据求得最优权重，可W避免 结果的主观性;2) WDMU各输入、输出的权重为变量，从最有利于DMU的角度进行有效性计 算，避免各指标在优先意义上的权重;3)DEA方法不必确定输入、输出指标之间存在的某种 关系的显示表达式。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种考虑分布式电源接入的 配网线损预测方法。
[0009] 本发明的目的通过如下技术方案实现:一种考虑分布式电源接入的配网线损预测 方法，包含W下顺序的步骤：
[0010] S1、W指标高贡献率及数据易获取性为前提，根据分布式电源的具体接入方案及 配网线损的预测需要，建立含分布式电源的配网线损预测指标体系，该体系包含用于预测 的输入指标和输出指标；
[0011] S2、收集配网线损预测指标体系内各指标的具体参数值，由于不同指标对线损的 贡献方式不同，故要进行相关数据的一致化处理；
[0012] S3、采用数据包络线法，在保证决策单元有效性的基础上，对不同分布式电源接入 方案的配网线损进行预测；
[0013] S4、基于配网线损的预测结果，权衡分布式电源并网方案的价值及其可行性。
[0014] 所述步骤Sl中的输入指标包括:供电半径XI，指从电源点开始到其供电的最远负 荷点之间线路的距离，指供电线路的物理距离，而不是空间距离，单位m;导线截面积X2,主 要反映线路的电阻水平，对于同型号导线，截面积越大，其电阻值越小，绝缘导线比同截面 积裸导线电阻值略小，单位mm 2;并网容量X3,指的是单台分布式电源并网的额定容量，单位 kW;投运成本X4,指的是单位分布式电源从投入到运行所需的投资及运行费用，能够衡量分 布式电源的经济效益，单位元AW。
[0015] 所述步骤Sl中的输出指标包括:供电量Yi,指的是供电生产活动的全部投入电量， 它包括输送和分配(变压）电能过程中的损失电量，具有衡量地区电量需求高度及总电量消 耗大小的能力，单位kWh;售电量Y2,指的是电力企业销售给用户用于直接消费的电量，是电 力企业的最终产品产量，单位kWh。
[0016] 所述的步骤S2具体包含W下步骤：
[0017] S21、对不同的含分布式电源的配网线损预测指标体系中的输入指标，其与线损贡 献率或并网经济效益的相关性不同，即指标类型不同：对于极大型指标，取值越大，线损越 大或并网经济效益越低;对于极小型指标，取值越小，线损越小或并网经济效益越高;对于 区间型指标，取值落在某一个确定的区间内时，线损将达到最小或并网经济效益达到最高； 故要首先根据专家意见，结合线损的分析计算理论，判断含分布式电源的配网线损预测指 标体系内输入指标的具体类型;所述输入指标的具体类型包括极大型、极小型和区间型，其 中极大型对应输入指标为供电半径、投运成本，极小型对应输入指标为导线截面积，区间型 对应并网容量；
[0018] S22、确定好指标的类型之后，针对其类型进行所有指标的一致化处理，然后将所 有指标都想极大型指标转化，对于极小型指标，运里指导线截面积X2,为简化计算，采用对 其进行求倒数计算的方法进行指标的转化：
[0019]
[0020] 式中，X2'指的是一致化后的数据，X2为原极小型数据；
[0021 ]对于区间型指标，即并网容量X3，原指标数据X3-致化处理后的数据X3 '为：
[0022]
[0023] 其中，[a，b]为X3的最佳稳定区间，c=max{a-m，M-b}，M和m分别为X3可能取值的最 大值和最小值；
[0024] S23、将上述经过处理的指标数据合并到极大型指标数据中，建立考虑分布式电源 接入的配网线损预测方法的决策单元矩阵。
[0025] 所述的步骤S3具体包含W下步骤：
[00%] S31、定义变量:设采用数据包络线分析法化EA)进行预测的决策单元有n个，即DMU ={DMUi，DMU2...DMUj...DMUn}，对于DMUj，其输入指标Xj =(町，X2j，X3j，X4j)T > 0，输出指标Yj =如^，72^)了>0。假设乂=扣，叫义3心八￥=如，72八|3功权重，则输入与输出的组合可能 集为：
[0027]
[002引
[0029]
[0030] 给定m维向量Xo,S维向量Yo, (Xo，Yo)在预测可能集L内；
[0031] S32、基本原理:定义问题LP:
[0032] (LP)max 曰
[0036] S->0，S+>0，
[0033]
[0034]
[0035]
[0037] 有定理:若(Xo，Yo)〉0，问题化P)存在最优值，且其值a〇>0，则(Xo，aYo) eL，且它对 应的DMU为弱DEA有效；
[0038] S33、循环求解：
[0039] ①设投入指标为XO，任意给定产出指标的初值YO，令k = 0;
[0040] ②对决策单元(Xo,化)进行DEA评价，其评价值记为口〇;
[0041 ]③若QO= 1，则(Xo,化)为DEA有效，就可将(Xo,化)作为投入和产出指标的预测值，且 运种投入产出是一种有效的投入产出，停止;否则，进行下一步；
[00创④将(Xo，Yk)修正为(Xo，a0Yk)，根据定理可知，（Xo，a日Yk)为DEA有效，若运时决策者 对口0化表示满意，则a0化可作为产出指标的预测值，且运种产出是一种有效的产出，停止;否 贝1J，可适当调整化中认为不满意的部分指标，记为&'，并将其作为新的初值，返回②。
[0043] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0044] 1、本发明首次提出建立考虑分布式电源接入的配网线损预测指标体系的研究思 路:一方面，能够弥补现有配网线损研究工作中未考虑分布式电源影响的漏桐；另一方面， 体系内指标都是在充分考虑其获取难易程度及对线损的贡献率的基础上筛选而得出，能够 解决配网运行数据、网络拓扑、线路参数及各分布式电源的运行参数等监测信息获取较难、 监测数据颗粒度较大、数据利用率低的问题。
[0045] 2、本发明首次尝试将DEA分析技术应用到考虑分布式电源的配网线损预测工作 中：指标权重为求解线性规划模型所得到的最优解，预测结果不存在主观性的问题，提高预 测结果的实用性；由