主动配电网最大消纳能力的校验方法与流程

本发明涉及一种主动配电网最大消纳能力的校验方法。

背景技术：

传统的配电网规划依赖灵活的网络结构和足够的容量裕度来应对负荷的不确定性，以保证系统的安全可靠性，运行控制方法相对简单。

详细来说，传统配电网规划方法是针对某个负荷预测结果采用最大容量裕度(存在最严重工况为小概率事件的情况)，从而规划阶段找到处理所有运行问题的最优解，传统规划方法相对简单。

同时传统配电网规划处理分布式能源的基本原则是“即插即忘”，传统的运行模式和控制策略相对简单，出现电压越限情况分布式电源即离网运行，这样大大降低分布式能源的渗透率。

随着der(分布式电源)的大量接入、渗透率快速增长，将使配电网的功率与故障电流双向流动，其运行特性与故障特征都发生了实质性的变化，传统的潮流与故障分析、电压无功控制、继电保护方法以及运行管理措施对配电网已不再适应，投资效益也大受影响，均需要进行相应的调整与改进。配电网规划应从被动规划向主动规划转变，主动吸收大规模分布式电源的接入。

主动配电网的分布式电源接纳能力的确定是主动配电网规划的一项重要内容，而影响分布式能源接纳能力的因素有很多，在实施本发明的过程中，我们发现影响电网对新能源消纳能力的因素大致概括为以下几类：

(1)电网结构：不同的电网结构拥有着不同的输送能力和对外界电网联络的能力。具有外送通道的电网可以提高新能源的外送能力，而过低的线路传输功率则会反过来限制新能源的消纳水平。电网结构主要从以下几个方面影响着地区电网的接纳能力：1)变电站和线路容量约束；2)电力线路廊道约束；3)变电站间隔约束。

(2)负荷特性：系统的负荷特性尤其是峰谷差和最小负荷等因素直接定了新能源允许接入电网的容量。

(3)新能源出力特性：新能源出力有着明显的不可控和不可预知性，这就使新能源并网时必须有常规能源为其提供补偿，进而限制了电网的接纳能力。

(4)电网短路容量：电网的短路容量大表明电网网络强，对外界因素变化的抵抗力较高。而且，电网的短路容量裕度也是决定电网接纳能力的重要指标。

(5)新能源对电能质量的影响：新能源并网后对电压偏差和电力谐波等都造成负面的影响，进而限制了电网的接纳能力。

新能源的发展存在多个限制因素，但是通过大量的经济投入可以逐步消除或削弱这些约束条件。相对来说电压波动和短路容量等约束都可以通过加装小电抗等技改项目消除或缓解，成本较为低廉。而电网设备的限制却不容忽视，一次投入非常高。

以变电容量约束为例：若当前新能源上网已达到主变容量限制，变电站不满足主变扩建条件，而新能源又有强烈的接入期望时，则可以通过新建专用变电站来进行新能源电站的上网。新建1座220kv变电站投资已在2.5亿元以上，变电站建设完成后每年的设备运维与事故检修所涉及人力、物力、财力的费用的则更加昂贵，这对于电力企业来说是无法接受的。

因此，我们认为，在新能源的大规模发展的背景下，电网设备容量限制应作为主要的接纳能力约束条件来判定地区电网的接纳能力。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种主动配电网最大消纳能力的校验方法，以将电网设备容量限制作为主要的接纳能力约束条件来判定地区电网的接纳能力。

为此，本发明提供了一种主动配电网最大消纳能力的校验方法，包括以下步骤：确定新能源接纳能力计算时刻，准备研究数据；基于容量约束分别计算110kv及以下新能源接纳能力、220kv及以下新能源接纳能力、220kv新能源接纳能力，其中220kv新能源接纳能力为220kv及以下新能源接纳能力与110kv及以下新能源接纳能力差值；以及采用潮流计算对理论计算结果进行验证，其中，若潮流计算指标越限，则适当减少新能源接入量，重新计算直至满足校验为止。

本发明在分析影响新能源接纳能力的主要因素的基础上，找出影响新能源接纳能力的关键因素—电网设备容量，研究基于容量约束条件下的新能源接纳能力理论计算方法和步骤，为各地区新能源接纳能力分析提供理论支撑。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的新能源接纳能力的校验方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

下面结合图1对新能源接纳能力校验方法进行说明。

(1)新能源接纳能力计算流程

新能源接纳能力分析首先应确定新能源接纳能力计算时刻，准备研究数据；然后基于容量约束分别计算110kv及以下新能源接纳能力、220kv及以下新能源接纳能力、220kv新能源接纳能力；最后采用潮流计算对理论计算结果进行验证。

(2)计算步骤

s201、明确新能源接纳能力计算时刻

分析年、日负荷特性，风电、光伏出力特性，选择电网负荷与新能源出力差值最大的时刻作为新能源接纳能力研究时刻。

白天风电光伏均出力，在白天选择电网负荷与新能源出力差值最大的时刻作为新能源接纳能力研究时刻。

夜间仅有风电出力，光伏不出力，在夜间选择电网负荷与风电出力差值最大的时刻作为风电接纳能力研究时刻。

确定新能源接纳能力研究时刻后，提取此时刻电网负荷、新能源出力、常规机组出力，计算新能源综合出力系数。确定风电接纳能力研究时刻后，提取此时刻电网负荷、风电出力、常规机组出力，计算风电出力系数。

kx*(sf+sg)＝kf*sf+kg*sg

上式中kx为综合出力系数，sf为风电装机容量，sg为光伏装机容量，kf为风电出力系数，kg为光伏出力系数。

s203、计算110kv及以下新能源接纳能力

(1)计算110kv及以下新能源接纳能力容量约束值

110kv及以下上网的新能源出力若不能就地完全消纳，电力需要通过220kv主变上送至主网，220kv变电容量即为110kv及以下新能源接纳能力容量约束值，等于本地220kv变电站主变容量之和。

sy110＝σsti-------------------------------------------(1)

式中sy110为110kv及以下新能源接纳能力容量约束值，sti是为220kv主变容量。

(2)计算110kv及以下新能源接纳能力

110kv及以下新能源接纳能力。

s110x＝(sy110+p110x–p110c)/kx----------------(2)

式中s110x为110kv及以下新能源接纳能力，p110x为新能源接纳能力研究时刻的110kv及以下电网负荷，p110c为110kv及以下常规能源出力，kx为新能源综合出力系数。

(3)计算110kv及以下风电接纳能力

110kv及以下风电接纳能力。

s110f＝(sy110+p110f–p110c)/kf--------------------------------(3)

式中s110f为110kv及以下风电接纳能力，p110f为风电接纳能力研究时刻的110kv及以下电网负荷，p110c为110kv及以下常规能源出力，kf为风电出力系数。

s205、计算220kv及以下新能源接纳能力

(1)计算220kv及以下新能源接纳能力容量约束值

220kv及以下新能源出力若不能就地完全消纳，电力需要上送至主网。一种情况是通过220kv线路直接上送至本地500kv变电站，由500kv电网进行外送；另一种情况是通过区域之间的220kv联络线进行外送。以上两种情况的220kv线路输送容量之和即为220kv及以下新能源的容量约束值。

1)区内220kv线路容量约束值

区内220kv线路是指500kv变电站直供的220kv线路，其上送总容量同时也受其上级500kv主变容量的限制。所以区内220kv线路容量约束值应为线路输送总容量和500kv主变容量之间的最小值。

syln＝min(σslnli，σs500kvi)------------------------(4)

式中syln为区内220kv线路容量约束值，slnli为区内220kv线路输送容量，s500kvi为区内500kv变电容量。

2)220kv联络线路容量约束值

220kv联络线路是指本地与区外联络的220kv线路。所以220kv联络线路容量约束值为联络线路输送容量之和。

sylw＝σslwli------------------------(5)

式中sylw为220kv联络线路容量约束值，slwli为220kv联络线路输送容量。

3)220kv线路容量约束值

220kv线路容量约束值为区内220kv线路容量约束值与220kv联络线路总容量约束值之和。

sy220＝syln+sylw------------------------(6)

式中sy220为220kv线路容量约束值。

(2)计算220kv及以下新能源接纳能力

220kv及以下新能源接纳能力。

s220x＝(sy220+p220x-p220c)/kx------------------------(7)

式中s220x为220kv及以下新能源接纳能力，p220x为新能源接纳能力研究时刻的220kv及以下电网负荷，p220c为220kv及以下常规能源出力，kx为新能源综合出力系数。

(3)计算220kv及以下风电接纳能力

220kv及以下风电接纳能力。

s220f＝(sy220+p220f–p220c)/kf------------------------(8)

式中s220f为220kv及以下风电接纳能力，p220f为风电接纳能力研究时刻的220kv及以下电网负荷，p220c为220kv及以下常规能源出力，kf为风电出力系数。

s207、计算220kv新能源接纳能力

220kv新能源接纳能力为220kv及以下新能源接纳能力与110kv及以下新能源接纳能力差值。

s220kvx＝s220x-s110x------------------------(9)

式中s220kvx为220kv电压等级新能源接纳能力。

s209、新能源接纳能力理论计算结果验证

通过潮流计算对新能源接纳能力的理论计算结果进行验证。若潮流计算指标越限，则理论计算结果不合理，适当减少新能源接入量，重新计算直至满足校验为止，所对应的新能源接入量为新能源接纳能力。若指标不越限，则理论结算结果合理，理论计算结果为新能源接纳能力。

新能源接纳能力分析步骤及内容列表如下：

表一新能源接纳能力分析步骤及内容

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。