一种含分布式光伏并网的主动配电网规划方法
【专利摘要】本发明涉及一种含分布式光伏并网的主动配电网规划方法，该主动配电网包含分布式光伏并网，该规划方法包括规划区调研分析、确定光伏削峰作用下的负荷峰值、确定主动配电网的基础规划结果，确定主动配电网扩展的网架结构，确定主动配电网最优的主动式控制策略，确定最优规划方案；针对规划地区的特点，在给定的光伏渗透率下，将分布式光伏和主动式控制策略纳入配电网的规划体系，大幅度降低变电站的建站容量和网损，节省电力公司投资，实现分布式光伏的大规模渗透，产生良好的经济效益和社会效益；且规划方法易于掌握和操作，为配电网规划人员进行含大规模分布式光伏的配电网规划提供有益参考。
【专利说明】—种含分布式光伏并网的主动配电网规划方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电网规划领域的方法，具体涉及一种含分布式光伏并网的主动配电网规划方法。
【背景技术】
[0002]在传统的电网规划领域，规划人员预测规划水平年内的日负荷曲线，日负荷曲线有昼负荷高峰和夜负荷高峰两个负荷高峰，规划人员依据两个高峰中的最大负荷值，以投资成本最小为目标，采用各种优化算法，确定最优规划方案。这种基于最大负荷的规划方法往往需要大量投资，不仅增加投资风险，而且会导致电力设备利用率不高，严重影响电力公司的经济收益。
[0003]分布式光伏可以有效削减昼负荷高峰，渗透越大削减效果越好，但是分布式光伏对夜负荷高峰不起作用，为了配电网能稳定可靠运行，即使规划区内有分布式光伏，普通的配电网规划时也不将分布式光伏纳入到规划体系。
[0004]主动式配电网是对局部的分布式能源有着灵活的主动控制和主动管理的配电系统。随着大规模的分布式光伏并网发电，考虑多种主动式控制策略，可以改变夜负荷高峰值，弥补光伏削峰的缺陷，从而将分布式光伏纳入到规划体系，既能降低变电站的规划容量，节省配电网的规划成本；又能最大限度的提高分布式光伏的渗透率，打造低碳环保能源与实现可持续发展，产生良好的经济效益和社会效益。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供了一种分布式光伏并网的的主动配电网规划方法，将分布式光伏和主动式控制策略纳入配电网的规划体系，以考虑分布式光伏作用后的昼负荷峰值规划变电站容量，以各种主动式控制策略降低夜负荷峰值，最终的规划结果包括变电站的容量、网架、分布式光伏的选址以及一种主动式控制策略。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
本发明含分布式光伏并网的主动配电网规划方法包括以下几个步骤:
步骤一:确定规划区域，对规划区域调研分析；具体地，调研规划地区的法律政策和土地类型，从而确定变电站位置；预测规划地区的负荷、得到规划地区的负荷分布和典型日负荷曲线，进而结合变电站位置可以得到规划区内全部可建线路；调研规划地区可接受的分布式光伏渗透率，得到分布式光伏的典型日出力曲线；所述的典型日负荷曲线包含昼负荷峰值和夜负荷峰值；所述的分布式光伏的典型日出力曲线为一光伏渗透率下的光伏出力曲线。
[0007]步骤二:计算分布式光伏削峰作用下的昼负荷峰值；具体地，根据步骤一确定的规划地区的典型日负荷曲线和分布式光伏的典型日出力曲线，采用典型日负荷曲线减去分布式光伏的典型日出力曲线，得到考虑光伏作用后的日负荷曲线，该日负荷曲线的峰值即为分布式光伏削峰作用下的昼负荷峰值。
[0008]步骤三:根据步骤二所确定的昼负荷峰值，结合步骤一所确定的变电站位置，全部可建线路，负荷分布和光伏渗透率，通过主动配电网的基础规划算法进行优化选择，得到基础规划的结果；具体地，所述的基础规划，指确定规划地区的基础设施建设，包括变电站的位置和建站容量、负荷分布、网架结构和分布式光伏的位置；基础规划算法以昼负荷峰值，变电站位置，全部可建线路，负荷分布和光伏渗透率为输入，以规划费用最低为目标，以配电网安全运行条件为约束，选择蚁群算法、遗传算法或者模拟退火算法求解，对全部可建线路和分布式光伏的安装位置进行优化选择，得到变电站的建站容量、网架结构和分布式光伏的安装位置，再结合步骤一确定的变电站位置、负荷分布，最终获得规划地区的基础规划结果；所述的规划费用包括变电站建设和运行费用、网架建设和运行费用、主动配电网运行网损费用和可靠性折算费用；所述的配电网安全运行条件包括节点电压约束、线路有功功率约束、分布式电源约束、辐射状网络约束和连通性约束。
[0009]步骤四:根据步骤三所确定的规划地区的基础规划结果，通过网架扩展算法，进行优化选择，得到扩展线路，结合步骤三得到的基础规划的网架结构，得到扩展的网架结构；具体地，网架扩展算法以规划地区的基础规划结果为输入，以配电网可靠性最大为目标，以配电网安全运行条件为约束，选择蚁群算法、遗传算法或者模拟退火算法，针对剩余可建线路中，与安装较多分布式光伏节点相连的剩余可建线路，进行优化选择得到扩展线路；所述的剩余可建线路指在全部可建线路中减去步骤三得到的网架结构后的可建线路；所述的扩展的网架结构由步骤三确定基础规划的网架结构和本步骤确定的扩展线路组成。
[0010]步骤五:采用不同的主动式控制手段构成不同的主动式控制策略，依次通过不同的主动式控制策略来降低步骤一所确定的夜负荷峰值，当所确定的夜负荷峰值低于步骤三所确定的变电站建站容量时，得到当前的主动式控制策略为最优的主动式控制策略。
[0011]步骤六:步骤五确定的主动式控制策略，结合步骤三确定的变电站位置、建站容量和分布式光伏的位置和步骤四所确定的扩展的网架结构，最终获得规划地区在一分布式光伏渗透率下的主动配电网规划方案。
[0012]进一步地，所述的不同的主动式控制手段包括:①电价刺激；②企业移峰；③切负荷；④储能；⑤网架重构；五种主动式控制手段相互独立，均能直接或间接的改变夜负荷大小，从而可降低典型日负荷曲线中的夜负荷峰值。
[0013]①电价刺激:指通过实施峰谷电价刺激用户用电行为，直接降低夜负荷。
[0014]②企业移峰，指通过企业合同转移企业负荷，直接降低夜负荷。
[0015]③切负荷，指通过切除负荷直接降低夜负荷。
[0016]④储能，指通过储能设备在负荷低谷时段储存电能、高峰时段释放电能，直接降低夜负荷。
[0017]⑤网架重构，根据步骤四所确定的扩展的网架结构，通过投入或切除线路改变潮流分布，间接降低夜负荷。
[0018]进一步地，不同的主动式控制手段构成不同的主动式控制策略依次包括:
策略一:手段①；
策略二:手段①+②；
策略三:手段①+②+③；
策略四:手段①+②+③+④； 策略五:手段①+②+③+④+⑤；
按照策略一到策略五的顺序，依次实施每一种主动式控制策略来降低步骤一所确定的夜负荷峰值，判断该夜负荷高峰值是否小于步骤三所确定的变电站建站容量，如果是，则输出该主动式控制策略，该主动式控制策略为最优的主动式控制策略；否则继续判断下一种主动式控制策略。
[0019]经过步骤一至步骤六，所得到的规划方案为在确定光伏渗透率下的致使总体规划费用最小。
[0020]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
(I)本方法首次将分布式光伏和主动式控制策略纳入到配电网的规划中，采用大规模分布式光伏降低昼负荷峰值，达到大幅度降低变电站的建站容量的目的，采用主动式控制策略降低夜负荷峰值，使其满足降低的变电站的建站容量，同时降低网损，进而减少电力公司的投资。
[0021](2)本方法针对的是含有大规模分布式光伏的主动式配电网，分布式光伏的大规模渗透，能调动光伏发电投资商的积极性，发展清洁能源，产生良好生态效益。
[0022](3)本方法在规划层面上提出了利用主动式控制策略调节夜负荷高峰，主动式控制策略规划是动态规划过程，针对不同规划地区的负荷特点，选择不同的主动式控制策略，增强主动配电网的可控性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明提供的含光伏并网的主动配电网规划方法的流程图；
图2是本发明的提供的主动式控制策略规划的流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0025]如图1，2所示，本发明含分布式光伏并网的主动配电网规划方法包括以下步骤: 步骤一:确定规划区域，对规划区域调研分析；具体地，调研规划地区的法律政策和土地类型，从而确定变电站位置；预测规划地区的负荷、得到规划地区的负荷分布和典型日负荷曲线，进而结合变电站位置可以得到规划区内全部可建线路；调研规划地区可接受的分布式光伏渗透率，得到分布式光伏的典型日出力曲线；所述的典型日负荷曲线包括昼负荷峰值和夜负荷峰值；所述的分布式光伏的典型日出力曲线为一光伏渗透率下的光伏出力曲线。
[0026]步骤二:计算分布式光伏削峰作用下的昼负荷峰值；具体地，根据步骤一确定的规划地区的典型日负荷曲线和分布式光伏的典型日出力曲线，采用典型日负荷曲线减去分布式光伏的典型日出力曲线，得到考虑光伏作用后的日负荷曲线，该日负荷曲线的峰值即为分布式光伏削峰作用下的昼负荷峰值。
[0027]步骤三:根据步骤二所确定的昼负荷峰值，结合步骤一所确定的变电站位置，全部可建线路，负荷分布和光伏渗透率，通过主动配电网的基础规划算法进行优化选择，得到基础规划的结果；具体地，所述的基础规划，指确定规划地区的基础设施建设，包括变电站的位置和建站容量、负荷分布、网架结构和分布式光伏的位置；基础规划算法以昼负荷峰值，变电站位置，全部可建线路，负荷分布和光伏渗透率为输入，以规划费用最低为目标，以配电网安全运行条件为约束，选择蚁群算法、遗传算法或者模拟退火算法求解，对全部可建线路和分布式光伏的安装位置进行优化选择，得到变电站的建站容量、网架结构和分布式光伏的安装位置，再结合步骤一确定的变电站位置、负荷分布，最终获得规划地区的基础规划结果；所述的规划费用包括变电站建设和运行费用、网架建设和运行费用、主动配电网运行网损费用和可靠性折算费用；所述的配电网安全运行条件包括节点电压约束、线路有功功率约束、分布式电源约束、辐射状网络约束和连通性约束。
[0028]步骤四:根据步骤三所确定的规划地区的基础规划结果，通过网架扩展算法，进行优化选择，得到扩展线路，结合步骤三得到的基础规划的网架结构，得到扩展的网架结构；具体地，网架扩展算法以规划地区的基础规划结果为输入，以配电网可靠性最大为目标，以配电网安全运行条件为约束，选择蚁群算法、遗传算法或者模拟退火算法，针对剩余可建线路中，与安装较多分布式光伏节点相连的剩余可建线路，进行优化选择得到扩展线路；所述的剩余可建线路指在全部可建线路中减去步骤三得到的网架结构后的可建线路；所述的扩展的网架结构由步骤三确定基础规划的网架结构和本步骤确定的扩展线路组成。
[0029]步骤五:采用不同的主动式控制手段构成不同的主动式控制策略，依次通过不同的主动式控制策略来降低步骤一所确定的夜负荷峰值，当所确定的夜负荷峰值低于步骤三所确定的变电站建站容量时，得到当前的主动式控制策略为最优的主动式控制策略。
[0030]如图2，具体地，所述的主动式控制手段包括手段①电价刺激、手段②企业移峰、手段③切负荷、手段④储能和手段⑤网架重构；五种主动式控制手段相互独立，均能直接或间接的改变夜负荷大小，从而可降低典型日负荷曲线中的夜负荷高峰。其中，在夜负荷高峰时段，手段①通过实施峰谷电价刺激用户用电行为，直接降低夜负荷；手段②通过企业合同转移企业负荷，直接降低夜负荷；手段③通过切除负荷直接降低夜负荷；手段④通过储能设备在负荷低谷时段储存电能、高峰时段释放电能，直接降低夜负荷；手段⑤根据步骤四所确定的扩展的网架结构，通过投入或切除线路改变潮流分布，间接降低夜负荷。
[0031]具体地，所述的主动式控制策略由不同的主动式控制手段组成，分别为策略一:手段①；策略二:手段①+②；策略三:手段①+②+③；策略四:手段①+②+③+④；策略五:手段①+②+③+④+⑤。采用主动式控制手段越多，典型日负荷曲线的夜负荷高峰降低的程度越大，按照策略一到策略五的顺序，依次实施每一种主动式控制策略来降低步骤一所确定的夜负荷峰值，判断该夜负荷高峰值是否小于步骤三所确定的变电站建站容量，如果是，则输出该主动式控制策略，该主动式控制策略为最优的主动式控制策略；否则继续判断下一种主动式控制策略。
[0032]步骤六:步骤五确定的主动式控制策略，结合步骤三确定的变电站位置、建站容量和分布式光伏的位置和步骤四所确定的扩展的网架结构，最终获得规划地区在一分布式光伏渗透率下的主动配电网规划方案。
[0033]经过步骤一至步骤六，所得到的规划方案为在确定光伏渗透率下的致使总体规划费用最小。
【权利要求】
1.一种含分布式光伏并网的主动配电网规划方法，该方法包括以下几个步骤: 步骤一:确定规划区域，对规划区域调研分析；根据变电站位置预测规划地区的负荷、得到规划地区的负荷分布和典型日负荷曲线，进而结合变电站位置可以得到规划区内全部可建线路；根据规划地区可接受的分布式光伏渗透率，得到分布式光伏的典型日出力曲线；所述的典型日负荷曲线包括昼负荷峰值和夜负荷峰值；所述的分布式光伏的典型日出力曲线为一光伏渗透率下的光伏出力曲线； 步骤二:计算分布式光伏削峰作用下的昼负荷峰值；具体地，根据步骤一确定的规划地区的典型日负荷曲线和分布式光伏的典型日出力曲线，采用典型日负荷曲线减去分布式光伏的典型日出力曲线，得到考虑光伏作用后的日负荷曲线，该日负荷曲线的峰值即为分布式光伏削峰作用下的昼负荷峰值； 步骤三:根据步骤二所确定的昼负荷峰值，结合步骤一所确定的变电站位置，全部可建线路，负荷分布和光伏渗透率，通过主动配电网的基础规划算法进行优化选择，得到基础规划的结果；具体地，所述的基础规划，指确定规划地区的基础设施建设，包括变电站的位置和建站容量、负荷分布、网架结构和分布式光伏的位置；基础规划算法以昼负荷峰值，变电站位置，全部可建线路，负荷分布和光伏渗透率为输入，以规划费用最低为目标，以配电网安全运行条件为约束，选择蚁群算法、遗传算法或者模拟退火算法求解，对全部可建线路和分布式光伏的安装位置进行优化选择，得到变电站的建站容量、网架结构和分布式光伏的安装位置，再结合步骤一确定的变电站位置、负荷分布，最终获得规划地区的基础规划结果; 步骤四:根据步骤三所确定的规划地区的基础规划结果，通过网架扩展算法，进行优化选择，得到扩展线路，结合步骤三得到的基础规划的网架结构，得到扩展的网架结构；具体地，网架扩展算法以规划地区的基础规划结果为输入，以配电网可靠性最大为目标，以配电网安全运行条件为约束，选择蚁群算法、遗传算法或者模拟退火算法，针对剩余可建线路中，与安装较多分布式光伏节点相连的剩余可建线路，进行优化选择得到扩展线路；所述的剩余可建线路指在全部可建线路中减去步骤三得到的网架结构后的可建线路；所述的扩展的网架结构由步骤三确定基础规划的网架结构和本步骤确定的扩展线路组成； 步骤五:采用不同的主动式控制手段构成不同的主动式控制策略，依次通过不同的主动式控制策略来降低步骤一所确定的夜负荷峰值，当所确定的夜负荷峰值低于步骤三所确定的变电站建站容量时，得到当前的主动式控制策略为最优的主动式控制策略； 步骤六:步骤五确定的主动式控制策略，结合步骤三确定的变电站位置、建站容量和分布式光伏的位置和步骤四所确定的扩展的网架结构，最终获得规划地区在一分布式光伏渗透率下的主动配电网规划方案。
2.根据权利要求2所述的含分布式光伏并网的主动配电网规划方法，其特征在于，所述的不同的主动式控制手段包括:电价刺激；企业移峰；切负荷；储能；网架重构；五种主动式控制手段相互独立，均能直接或间接的改变夜负荷大小，从而可降低典型日负荷曲线中的夜负荷峰值； 电价刺激:指通过实施峰谷电价刺激用户用电行为，直接降低夜负荷； 企业移峰:指通过企业合同转移企业负荷，直接降低夜负荷； 切负荷:指通过切除负荷直接降低夜负荷； 储能:指通过储能设备在负荷低谷时段储存电能、高峰时段释放电能，直接降低夜负荷； 网架重构:根据步骤四所确定的扩展的网架结构，通过投入或切除线路改变潮流分布，间接降低夜负荷。
3.根据权利要求2所述的含分布式光伏并网的主动配电网规划方法，其特征在于，不同的主动式控制手段构成不同的主动式控制策略依次包括: 策略一:电价刺激； 策略二:电价刺激和企业移峰； 策略三:电价刺激、企业移峰和切负荷； 策略四:电价刺激、企业移峰、切负荷和储能； 策略五:电价刺激、企业移峰、切负荷、储能和网架重构； 按照策略一到策略五的顺序，依次实施每一种主动式控制策略来降低步骤一所确定的夜负荷峰值，判断该夜负荷高峰值是否小于步骤三所确定的变电站建站容量，如果是，则输出该主动式控制策略，该主动式控制策略为最优的主动式控制策略；否则继续判断下一种主动式控制策略。
【文档编号】G06Q10/04GK104392275SQ201410630097
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】宋旭东, 余南华, 陈炯聪, 张晓平, 崔光鲁, 宗鹏鹏, 杨钦臣, 吴健超 申请人:广东电网有限责任公司电力科学研究院, 东南大学