技术领域本发明涉及配电网技术领域，尤其涉及配电网分布式光伏极限渗透率分析方法及装置。
背景技术：
工程中大多按照上一级变压器容量的25％作为核准接入该馈线的分布式光装机容量。现有技术中针对云暂态效应，分别考虑配电网的局部电压调节能力和传统调节机组的暂态负荷跟随能力，并对系统内的光伏渗透率极限进行了评估。另外研究发现，光伏分散布置产生的平滑效应可以在很大程度上削弱过云暂态效应，当光伏电源由集中的光伏电站接入转变为分散接入时，光伏极限渗透率将大幅提高。现有技术中也有根据传统发电机组调节范围的限制对光伏渗透率极限进行评估，还研究了提高光伏渗透率极限的措施。虽然现在对含分布式光伏发电的配电网规划研究比较多，但是大多研究都是集中在被动管理模式下配电网规划研究，对于考虑分布式光伏发电系统主动管理模式下配电网规划研究的比较少。同时在工程实际中对于配电分布式光伏发电准入容量的计算方法较为粗浅，也没有统一的标准，文献研究中考虑的因素众多，比较难在工程实际中应用，因而对于配电网分布式光伏极限渗透率分析也较难获得准确的结果。
技术实现要素：
本发明实施例提供一种配电网分布式光伏极限渗透率分析方法，用以准确计算配电分布式光伏发电准入容量，提高配电网分布式光伏极限渗透率分析结果的准确性，并适用于分布式光伏发电系统主动管理模式下配电网规划研究，该方法包括：搭建配电网及配电网所在地区光伏发电系统的仿真模型；在所述仿真模型中输入极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况；在所述仿真模型中输入光伏发电数据，对所述光伏发电数据进行潮流计算；根据潮流计算结果判断变压器及线路是否越限，并确定电压波动及电压偏差；根据变压器及线路是否越限、电压波动及电压偏差，调整光伏发电系统的装机容量，直至获得最大光伏装机容量；根据最大光伏装机容量确定配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率。一个实施例中，所述搭建配电网及配电网所在地区光伏发电系统的仿真模型，包括设置如下一项或多项：配电网的范围，配电网的电压等级，配电网的接线方式，配电网中各支路的线路参数，配电网中变压器型号。一个实施例中，在所述仿真模型中输入极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况之前，还包括：分析配电网负荷特性，绘制配电网所在地区设定时长内不同负荷情况的负荷曲线，并从中选取典型负荷曲线作为极限渗透率分析时的负荷情况；获取配电网所在地区光伏发电系统的历史数据，根据所述历史数据及不同时期光伏发电系统的出力特性绘制不同天气情况的出力曲线，并从中选取典型出力曲线作为极限渗透率分析时的光伏出力工况。一个实施例中，所述选取典型出力曲线作为极限渗透率分析时的光伏出力工况，包括：选取多云天气中光伏出力峰值功率达到最大且波动率超过设定值的出力曲线，作为光伏出力工况。一个实施例中，所述选取典型负荷曲线作为极限渗透率分析时的负荷情况，以及所述选取典型出力曲线作为极限渗透率分析时的光伏出力工况，包括：选择光伏出力及负荷情况呈正特性及反特性的工况，分别计算配电网的电压情况；比较两种工况下电压波动及电压偏差结果，选择电压波动及电压偏差更为严重的情况作为极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况。一个实施例中，在所述仿真模型中输入光伏发电数据，对所述光伏发电数据进行潮流计算，包括：选择光伏发电系统的接入位置，对分布式光伏接入后的配电网进行潮流计算；所述确定电压波动及电压偏差，包括：确定光伏并网点的电压波动及电压偏差，光伏并网点的支路线路末端点的电压波动及电压偏差，光伏并网点上一级或下一级变压器点及其支路出口侧母线的电压波动及电压偏差。一个实施例中，所述根据变压器及线路是否越限、电压波动及电压偏差，调整光伏发电系统的装机容量，直至获得最大光伏装机容量，包括：判断变压器是否过载，若变压器过载则减小光伏发电系统的装机容量，重新输入光伏发电数据进行分析，若变压器未过载则进一步判断线路是否过载；若线路过载则减小光伏发电系统的装机容量，重新输入光伏发电数据进行分析，若线路未过载则进一步判断电压波动及电压偏差是否越限；若电压波动及电压偏差越限，则减小光伏发电系统的装机容量，重新输入光伏发电数据进行分析，若电压波动及电压偏差未越限则进一步判断电压波动或电压偏差是否达极限；若电压波动或电压偏差达极限，则获得最大光伏装机容量，若电压波动或电压偏差未达极限，则增大光伏发电系统的装机容量，重新输入光伏发电数据进行分析。一个实施例中，根据最大光伏装机容量确定配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率之后，还包括：校验并网点电流及电压谐波，根据校验结果输出配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率。本发明实施例还提供一种配电网分布式光伏极限渗透率分析装置，用以准确计算配电分布式光伏发电准入容量，提高配电网分布式光伏极限渗透率分析结果的准确性，并适用于分布式光伏发电系统主动管理模式下配电网规划研究，该装置包括：模型搭建模块，用于搭建配电网及配电网所在地区光伏发电系统的仿真模型；工况输入模块，用于在所述仿真模型中输入极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况；光伏计算模块，用于在所述仿真模型中输入光伏发电数据，对所述光伏发电数据进行潮流计算；电网分析模块，用于根据潮流计算结果判断变压器及线路是否越限，并确定电压波动及电压偏差；容量调整模块，用于根据变压器及线路是否越限、电压波动及电压偏差，调整光伏发电系统的装机容量，直至获得最大光伏装机容量；渗透率确定模块，用于根据最大光伏装机容量确定配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率。一个实施例中，所述模型搭建模块具体用于设置如下一项或多项：配电网的范围，配电网的电压等级，配电网的接线方式，配电网中各支路的线路参数，配电网中变压器型号。一个实施例中，所述工况输入模块还用于在输入极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况之前：分析配电网负荷特性，绘制配电网所在地区设定时长内不同负荷情况的负荷曲线，并从中选取典型负荷曲线作为极限渗透率分析时的负荷情况；获取配电网所在地区光伏发电系统的历史数据，根据所述历史数据及不同时期光伏发电系统的出力特性绘制不同天气情况的出力曲线，并从中选取典型出力曲线作为极限渗透率分析时的光伏出力工况。一个实施例中，所述工况输入模块具体用于：选取多云天气中光伏出力峰值功率达到最大且波动率超过设定值的出力曲线，作为光伏出力工况。一个实施例中，所述工况输入模块具体用于：选择光伏出力及负荷情况呈正特性及反特性的工况，分别计算配电网的电压情况；比较两种工况下电压波动及电压偏差结果，选择电压波动及电压偏差更为严重的情况作为极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况。一个实施例中，所述光伏计算模块具体用于：选择光伏发电系统的接入位置，对分布式光伏接入后的配电网进行潮流计算；所述电网分析模块具体用于：确定光伏并网点的电压波动及电压偏差，光伏并网点的支路线路末端点的电压波动及电压偏差，光伏并网点上一级或下一级变压器点及其支路出口侧母线的电压波动及电压偏差。一个实施例中，所述容量调整模块具体用于：判断变压器是否过载，若变压器过载则减小光伏发电系统的装机容量，重新触发光伏计算模块及电网分析模块运行，若变压器未过载则进一步判断线路是否过载；若线路过载则减小光伏发电系统的装机容量，重新触发光伏计算模块及电网分析模块运行，若线路未过载则进一步判断电压波动及电压偏差是否越限；若电压波动及电压偏差越限，则减小光伏发电系统的装机容量，重新触发光伏计算模块及电网分析模块运行，若电压波动及电压偏差未越限则进一步判断电压波动或电压偏差是否达极限；若电压波动或电压偏差达极限，则获得最大光伏装机容量，若电压波动或电压偏差未达极限，则增大光伏发电系统的装机容量，重新触发光伏计算模块及电网分析模块运行。一个实施例中，所述渗透率确定模块还用于：在根据最大光伏装机容量确定配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率之后，校验并网点电流及电压谐波，根据校验结果输出配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率。本发明实施例的配电网分布式光伏极限渗透率分析方法及装置，考虑到制约配电网光伏极限渗透率最直接的因素是光伏发电系统接入后配电网的电压及电能质量问题，以配电网电压波动及偏差为约束条件，同时考虑光资源特性和电网结构对配电网极限光伏渗透率进行仿真分析，能够准确计算配电分布式光伏发电准入容量，提高配电网分布式光伏极限渗透率分析结果的准确性，并适用于分布式光伏发电系统主动管理模式下配电网规划研究。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：图1为本发明实施例中配电网分布式光伏极限渗透率分析方法的处理流程图；图2是本发明实施例中配电网分布式光伏极限渗透率分析方法的具体实例图；图3为本发明实施例中配电网分布式光伏极限渗透率分析装置的结构示意图。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。发明人考虑到，制约配电网光伏极限渗透率最直接的因素是光伏发电系统接入后配电网的电压及电能质量问题，因此在本发明实施例中以配电网电压波动及偏差为约束条件，同时考虑光资源特性和电网结构对配电网极限光伏渗透率进行仿真分析。图1为本发明实施例中配电网分布式光伏极限渗透率分析方法的处理流程图。如图1所示，该方法包括：步骤101、搭建配电网及配电网所在地区光伏发电系统的仿真模型；步骤102、在仿真模型中输入极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况；步骤103、在仿真模型中输入光伏发电数据，对光伏发电数据进行潮流计算；步骤104、根据潮流计算结果判断变压器及线路是否越限，并确定电压波动及电压偏差；步骤105、根据变压器及线路是否越限、电压波动及电压偏差，调整光伏发电系统的装机容量，直至获得最大光伏装机容量；步骤106、根据最大光伏装机容量确定配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率。具体实施时，先进行光伏发电系统及区域配电网的仿真建模。实施例中可以搭建配电网及配电网所在地区光伏发电系统的仿真模型，例如可以在DIgSILENT中搭建光伏发电系统及该区域的仿真模型。在仿真模型的搭建过程中，可以设置如下一项或多项：配电网的范围，配电网的电压等级，配电网的接线方式，配电网中各支路的线路参数，配电网中变压器型号。其中，区域配电网模型中涉及的参数有：区域电网的接线方式、各支路的线路参数、变压器型号等。根据计算的精度要求，选择搭建的区域电网的范围及电压等级。一般分布式光伏发电系统多接于10kV及380V电压等级，因此这两级电网结构需要建立详细的仿真模型，110kV及以上的电网可以根据短路容量等效为无穷大电源。搭建好仿真模型之后，在仿真模型中输入极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况。在此之前可以进行配电网负荷特性及光伏发电系统出力特性分析。实施例中，可以分析配电网负荷特性，绘制配电网所在地区设定时长内不同负荷情况的负荷曲线，并从中选取典型负荷曲线作为极限渗透率分析时的负荷情况；获取配电网所在地区光伏发电系统的历史数据，根据历史数据及不同时期光伏发电系统的出力特性绘制不同天气情况的出力曲线，并从中选取典型出力曲线作为极限渗透率分析时的光伏出力工况。实施例中，可以分析配电网负荷特性，绘制该地区一年四季中大负荷、小负荷及一般负荷情况的曲线图，选取大负荷及小负荷中较为典型的负荷曲线作为极限渗透率分析时的负荷情况。实施例中，可以搜集整理配电网所在地区光伏发电系统的历史数据，依据春、夏、秋、冬四季光伏发电系统的出力特性分别绘制晴天、阴天、多云天气情况的日出力曲线。多云天气由于受到云层遮挡，辐照度数据变化大，导致光伏发电系统出力波动也增大，对电网电压的影响也更为严重，因此可以选取多云天气中光伏出力峰值功率达到最大且波动率超过设定值的曲线作为备选光伏出力工况。其中波动率超过设定值例如可以是波动率较大的情况。在一个实施例中，选取典型负荷曲线作为极限渗透率分析时的负荷情况，以及选取典型出力曲线作为极限渗透率分析时的光伏出力工况时，可以综合考虑负荷及光伏出力特性。例如可以选择光伏出力及负荷情况呈正特性及反特性的工况，分别计算配电网的电压情况，比较两种工况的电压波动及电压偏差结果，选择电压波动及偏差更为严重的情况作为极限渗透率的光伏出力及负荷情况。接下来是进行满足电网电压质量要求的光伏发电系统极限渗透率计算。具体的，可以在仿真模型中输入光伏发电数据，对光伏发电数据进行潮流计算；根据潮流计算结果判断变压器及线路是否越限，并确定电压波动及电压偏差；根据变压器及线路是否越限、电压波动及电压偏差，调整光伏发电系统的装机容量，直至获得最大光伏装机容量；根据最大光伏装机容量确定配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率。其中，在仿真模型中输入光伏发电数据，对光伏发电数据进行潮流计算可以包括：选择光伏发电系统的接入位置(一般选取线路的末端，如有特殊需求可以另行选取)，对分布式光伏接入后的配电网进行潮流计算。确定电压波动及电压偏差可以包括：确定光伏并网点的电压波动及电压偏差，光伏并网点的支路线路末端点的电压波动及电压偏差，光伏并网点上一级(380V接入)或下一级(10kV接入)变压器点及其支路出口侧母线的电压波动及电压偏差。实施例中，可以根据国标要求的电压偏差及电压波动率的大小调整光伏发电系统的装机容量，直至获得满足要求的最大光伏装机容量，即可得到该区域配电网的极限光伏渗透率或极限光功率渗透率。具体的，在调整光伏发电系统的装机容量时，可以先判断变压器是否过载，若变压器过载则减小光伏发电系统的装机容量，重新输入光伏发电数据进行分析，若变压器未过载则进一步判断线路是否过载；若线路过载则减小光伏发电系统的装机容量，重新输入光伏发电数据进行分析，若线路未过载则进一步判断电压波动及电压偏差是否越限；若电压波动及电压偏差越限，则减小光伏发电系统的装机容量，重新输入光伏发电数据进行分析，若电压波动及电压偏差未越限则进一步判断电压波动或电压偏差是否达极限；若电压波动或电压偏差达极限，则获得最大光伏装机容量，若电压波动或电压偏差未达极限，则增大光伏发电系统的装机容量，重新输入光伏发电数据进行分析。其中重新输入光伏发电数据进行分析包括重新进行潮流计算、判断变压器及线路是否越限、确定电压波动及电压偏差、以及按上述步骤调整光伏发电系统的装机容量。实施例中，在根据最大光伏装机容量确定配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率之后，还可以进行并网点电压及电流谐波校验，再根据校验结果输出配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率。例如可以在得出极限渗透率后按照GB/T14549-1993《电能质量公共电网谐波》中的规定校验并网点的电压及电流谐波，最后输出该区域配电网的极限光伏及光功率渗透率。通过进行并网点电压及电流谐波校验，不但以配电网电压波动及偏差为约束条件，还以电压及电流谐波为约束条件，同时考虑光资源特性和电网结构对配电网极限光伏渗透率进行仿真分析，能够进一步提高配电网分布式光伏极限渗透率分析结果的准确性。图2是本发明实施例中配电网分布式光伏极限渗透率分析方法的具体实例图。如图2所示，在本例中配电网分布式光伏极限渗透率分析方法可以包括：步骤201、搭建配电网及配电网所在地区光伏发电系统的仿真模型；步骤202、在仿真模型中输入极限渗透率分析时的负荷情况；步骤203、在仿真模型中输入极限渗透率分析时的光伏出力工况；步骤204、在仿真模型中输入光伏发电数据；步骤205、对光伏发电数据进行潮流计算；步骤206、判断变压器是否过载，若是则执行步骤210，否则执行步骤207；步骤207、判断线路是否过载，若是则执行步骤210，否则执行步骤208；步骤208、判断电压波动及电压偏差是否越限，若是则执行步骤210，否则执行步骤209；步骤209、判断电压波动或电压偏差是否达极限，若是则执行步骤212，否则执行步骤211；步骤210、减小光伏发电系统的装机容量，返回步骤204；步骤211、增大光伏发电系统的装机容量，返回步骤204；步骤212、校验并网点电流及电压谐波；步骤213、根据校验结果输出配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率。基于同一发明构思，本发明实施例中还提供了一种配电网分布式光伏极限渗透率分析装置，如下面的实施例所述。由于该装置解决问题的原理与配电网分布式光伏极限渗透率分析方法相似，因此该装置的实施可以参见配电网分布式光伏极限渗透率分析方法的实施，重复之处不再赘述。图3为本发明实施例中配电网分布式光伏极限渗透率分析装置的结构示意图。如图3所示，该装置可以包括：模型搭建模块301，用于搭建配电网及配电网所在地区光伏发电系统的仿真模型；工况输入模块302，用于在所述仿真模型中输入极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况；光伏计算模块303，用于在所述仿真模型中输入光伏发电数据，对所述光伏发电数据进行潮流计算；电网分析模块304，用于根据潮流计算结果判断变压器及线路是否越限，并确定电压波动及电压偏差；容量调整模块305，用于根据变压器及线路是否越限、电压波动及电压偏差，调整光伏发电系统的装机容量，直至获得最大光伏装机容量；渗透率确定模块306，用于根据最大光伏装机容量确定配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率。具体实施时，模型搭建模块301具体可以用于设置如下一项或多项：配电网的范围，配电网的电压等级，配电网的接线方式，配电网中各支路的线路参数，配电网中变压器型号。具体实施时，工况输入模块302还可以用于在输入极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况之前：分析配电网负荷特性，绘制配电网所在地区设定时长内不同负荷情况的负荷曲线，并从中选取典型负荷曲线作为极限渗透率分析时的负荷情况；获取配电网所在地区光伏发电系统的历史数据，根据所述历史数据及不同时期光伏发电系统的出力特性绘制不同天气情况的出力曲线，并从中选取典型出力曲线作为极限渗透率分析时的光伏出力工况。具体实施时，工况输入模块302具体可以用于：选取多云天气中光伏出力峰值功率达到最大且波动率超过设定值的出力曲线，作为光伏出力工况。具体实施时，工况输入模块302具体可以用于：选择光伏出力及负荷情况呈正特性及反特性的工况，分别计算配电网的电压情况；比较两种工况下电压波动及电压偏差结果，选择电压波动及电压偏差更为严重的情况作为极限渗透率分析时的负荷情况及光伏出力工况。具体实施时，光伏计算模块303具体可以用于：选择光伏发电系统的接入位置，对分布式光伏接入后的配电网进行潮流计算；电网分析模块304具体可以用于：确定光伏并网点的电压波动及电压偏差，光伏并网点的支路线路末端点的电压波动及电压偏差，光伏并网点上一级或下一级变压器点及其支路出口侧母线的电压波动及电压偏差。具体实施时，容量调整模块305具体可以用于：判断变压器是否过载，若变压器过载则减小光伏发电系统的装机容量，重新触发光伏计算模块303及电网分析模块304运行，若变压器未过载则进一步判断线路是否过载；若线路过载则减小光伏发电系统的装机容量，重新触发光伏计算模块303及电网分析模块304运行，若线路未过载则进一步判断电压波动及电压偏差是否越限；若电压波动及电压偏差越限，则减小光伏发电系统的装机容量，重新触发光伏计算模块303及电网分析模块304运行，若电压波动及电压偏差未越限则进一步判断电压波动或电压偏差是否达极限；若电压波动或电压偏差达极限，则获得最大光伏装机容量，若电压波动或电压偏差未达极限，则增大光伏发电系统的装机容量，重新触发光伏计算模块303及电网分析模块304运行。具体实施时，渗透率确定模块306还可以用于：在根据最大光伏装机容量确定配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率之后，校验并网点电流及电压谐波，根据校验结果输出配电网的极限光伏渗透率和/或极限光功率渗透率。综上所述，本发明实施例的配电网分布式光伏极限渗透率分析方法及装置，考虑到制约配电网光伏极限渗透率最直接的因素是光伏发电系统接入后配电网的电压及电能质量问题，以配电网电压波动及偏差为约束条件，同时考虑光资源特性和电网结构对配电网极限光伏渗透率进行仿真分析，能够准确计算配电分布式光伏发电准入容量，提高配电网分布式光伏极限渗透率分析结果的准确性，并适用于分布式光伏发电系统主动管理模式下配电网规划研究。本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。