基于时序特性和环境效益的分布式电源规划方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于时序特性和环境效益的分布式电源规划方法，其解决了现有分布式电源规划技术成本高、效率低、资源利用率差的技的技术问题，其包括的步骤是：获取配电网日负荷数据，对日负荷序列分类；将配电网每个负荷点全年的日负荷序列按照季节和日期类型划分为A类，记录每个类别所包含的天数；确定典型日负荷序列；确定单位容量分布式电源典型日出力序列；确定分布式电源典型日出力序列；确定目标函数得出最优方案。其可广泛应用于分布式电源资源的优化配置。
【专利说明】基于时序特性和环境效益的分布式电源规划方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种分布式电源规划方法，具体说是一种基于时序特性和环境效益的 分布式电源规划方法。
【背景技术】
[0002] 能源危机和环境污染的日益严重推动了分布式发电技术的迅速发展，据有关统 计，2010年之前全球累计新增发电容量的259Γ30%为分布式发电。分布式电源一般按照所 消耗的能源是否可再生而分为两类：一类是利用可再生能源的分布式电源，主要包括风能、 太阳能、地热能、海洋能等发电形式；另一类是利用不可再生能源的分布式电源，主要包括 微型燃气轮机、燃料电池、燃动机、内燃机、热电联产等发电形式。
[0003] 由于分布式电源的出力一般具有随机性和间歇性的特点，它们的大量接入会给配 电网带来一系列的影响，因此实际电网一般同时接入多种类型的分布式电源进行互补发电 以弥补各自独立发电的不足，这便涉及到多类型分布式电源的选址定容规划问题。要准确 地描述这一问题，就必须在规划模型中考虑分布式电源出力的时序特性，只有这样才能真 实反映配电网的各项经济技术指标以实现资源的优化配置。
[0004] 分布式电源通常是指功率为数千瓦至50兆瓦的小型模块式、分布在负荷附近、与 环境兼容的独立电源，这一新型能源因具有灵活、高效、环保等多项优点而日益成为传统电 网的重要补充，并终将代替一些效率低下、污染严重的传统发电方式。然而分布式电源的环 境价值至今未能得到很好的体现，主要原因是我国发电公司的发电成本并未将环境成本考 虑在内，这样一来，常规燃煤电厂发展迅速而清洁可再生能源的开发利用受到了限制。因 此，分布式电源的规划问题不可避免地要考虑环境效益，这样才能更加客观地评价分布式 电源的价值，从而使规划结果更加接近于实际。
[0005] 现有的有关分布式电源规划技术正朝着考虑多因素、多目标的方向发展。有的技 术是基于购电成本、缺电成本、损耗成本以及延缓网络更新成本等因素完成的，有的技术是 基于负荷及分布式电源出力的时序特性完成的，还有基于时序特性并以分布式电源投资费 用、燃料费用、网络损耗费用和环境赔偿费用最小为目标函数，建立了微网分布式电源选址 定容的规划方法。但是上述方法对分布式电源的经济效益分析和环境效益分析尚不够全 面，使得成本高、效率低、资源利用率差，且单目标优化方式不利于重点考察某一项或者几 项指标对分布式电源规划的影响，因此具有一定的局限性。
【发明内容】
本发明就是为了解决现有分布式电源规划技术成本高、效率低、资源利用率差的技术 问题，提供一种成本低、效率高、资源利用率更好更全面的基于时序特性和环境效益的分布 式电源规划方法。
[0006] 本发明的技术方案是，提供一种基于时序特性和环境效益的分布式电源规划方 法，包括以下步骤： (1)获取配电网日负荷数据，对日负荷序列分类。将配电网每个负荷点全年的日负荷序 列按照季节和日期类型划分为A类，记录每个类别所包含的天数； (2) 确定典型日负荷序列； (3) 确定单位容量分布式电源典型日出力序列； (4) 确定分布式电源典型日出力序列； (5) 确定目标函数得出最优方案。
[0007] 进一步优选地，步骤（2)具体是：针对日负荷序列的每一个类别，定义该类别的典 型日负荷序列为：巧==1,2.,…,《)，其中，&为典型日负荷序列上的第i个数据 nij-l 点，/7/为日负荷序列的总条数，/为第J条日负荷序列上的第i个数据点，为日负荷序列 上数据点的总个数； 若用表示配电网中负荷点的数目，则计算结束后得到典型日负荷序列的总条数为 Anl； 步骤（3)具体是：针对日负荷序列的每一个类别，将一定条数的分布式电源 日出力序列进行归一化、单位化即可得到单位容量分布式电源典型日出力序列 乓=,其中，/Zi为典型日出力序列上的第i·个数据点；S为分布式电 /-I 源的容量A为日出力序列的总条数;A77为第J条日出力序列上的第i个数据点;为日出 力序列上数据点的总个数； 如果用A表示待选分布式电源的类数，则计算结束后得到单位容量分布式电源典型日 出力序列的总条数为; 步骤（4)具体是：针对个体中的每一个负荷点，按照分布式电源的类型和容量选择单 位容量分布式电源的典型日出力序列并进行折算，即可得到各个负荷点处分布式电源的典 型日出力序列； 步骤（5)具体是：定义由并网分布式电源所带来的净收益项目与净投资项目构成的目 标函数为：
【权利要求】
1. 一种基于时序特性和环境效益的分布式电源规划方法，其特征是，包括以下步骤： (1) 获取配电网日负荷数据，对日负荷序列分类； 将配电网每个负荷点全年的日负荷序列按照季节和日期类型划分为A类，记录每个类 别所包含的天数； (2) 确定典型日负荷序列； (3) 确定单位容量分布式电源典型日出力序列； (4) 确定分布式电源典型日出力序列； (5) 确定目标函数得出最优方案。
2. 根据权利要求1所述的基于时序特性和环境效益的分布式电源规划方法，其特征在 于： 所述步骤（2)具体是：针对日负荷序列的每一个类别，定义该类别的典型日负荷序列 为：
其中，Z7r.为典型日负荷序列上的第i'个数据点，为日负 荷序列的总条数，/为第J'条日负荷序列上的第i个数据点，》为日负荷序列上数据点的 总个数； 若用表示配电网中负荷点的数目，则计算结束后得到典型日负荷序列的总条数为 Anl ； 所述步骤（3)具体是：针对日负荷序列的每一个类别，将一定条数的分布式电 源日出力序列进行归一化、单位化即可得到单位容量分布式电源典型日出力序列
,其中，私为典型日出力序列上的第i个数据点；^为分布式电 源的容量为日出力序列的总条数九y为第J条日出力序列上的第Y个数据点;/7为日出 力序列上数据点的总个数； 如果用A表示待选分布式电源的类数，则计算结束后得到单位容量分布式电源典型日 出力序列的总条数为; 所述步骤（4)具体是：针对个体中的每一个负荷点，按照分布式电源的类型和容量选 择单位容量分布式电源的典型日出力序列并进行折算，即可得到各个负荷点处分布式电源 的典型日出力序列； 所述步骤（5)具体是：定义由并网分布式电源所带来的净收益项目与净投资项目构成 的目标函数为：
其中，分布式电源的全年累计降损收益定义为
，式 中，C7为损耗电价，义为典型日负荷序列的条数，&为第左条典型日负荷序列所包含的日负 荷序列的条数，^为典型日负荷序列所划分的时段数，G为第i个时段的持续时间，义为配 网中支路的总条数，和/^7分别为接入分布式电源前后第A条典型日负荷序列、第i个 时段、第7条支路上的电流，TP7为第/条支路的电阻； 分布式电源每年因延迟线路升级而产生的收益定义为：
3，式中，&为分布式电源每年因延迟线路升级而 产生的收益，^为0-1变量，O表示第i条线路未被选中，1表示被选中
为第i条线路的投资回收系数，r为固定年利率，为不接入分布式电源的情
况下第i条线路从起用到升级所经过的年限，/?为接入分布式电源的情况下第i条线路从 起用到升级所经过的年限，为第i条线路的固定投资； 分布式电源的环保收益定义为
式中 怂为并网分布式电源的个数，仏为第a个分布式电源的年发电量，4为污染物的类数， .分别为火电厂、分布式电源第i种污染物的环境价值成本，为第a个分布式电源在 第左条典型日负荷序列、第J个时段的有功功率； 分布式电源每年的节燃净收益定义为：
，式中，G为火电厂生 产单位电能所消耗燃料的平均费用为第a个分布式电源生产单位电能所消耗燃料的平 均费用，若无需消耗燃料则此项为零； 分布式电源所有者每年获得的电能交易与补贴收益定义为：
，式中，〇； + ,5= I，为购电电价，G37为售电电价，为 补贴电价，〃、，分别为购电电量和售电电量的比例系数； 分布式电源折算到每年的固定投资与维护费用定义为：
，式弓
为第i个分布式电源的投资回收系数， /?为第?个分布式电源的经济使用年限，^为第?个分布式电源的固定投资，/匕为第i个 分布式电源每年的维护费用； 当七=』2=』3=』4=』6=1且』5=0时，目标函数即为分布式电源所带来的最大净收益； 上述目标函数的约束条件为：
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式中Α,.、Λ,.和/1分别表示节点i处发电机、分布式电源和负荷的有功功率必,.、知 和分别表示节点i处发电机、分布式电源和负荷的无功功率而7和瓦7分别表示支路的 电导和电纳；％.为节点八J之间的功率角；M、Lr、&Γ分别为节点i处的电压及其上 下限；^^分别为节点i处允许接入分布式电源的有功功率及其上下限； 分别为配电网中允许接入分布式电源有功功率的上下限Wz为配电网中负荷点的数 目；为节点i处类型编号为々的分布式电源的有功功率；茂T、#分别为配电网中允 许接入类型编号为A的分布式电源有功功率的上下限。
3.根据权利要求2所述的基于时序特性和环境效益的分布式电源规划方法，其特征在 于：对于所述步骤（5)，若仅从分布式电源所有者的利益出发，则分布式电源的所有者需向 有关部门缴纳排污罚款，此时分布式电源的环境价值收益不在其所有者的收益范围之内， 分布式电源的环保收益定义为：
，式中，为第i种污染物的罚款标 准； 若仅从分布式电源所有者的利益出发，分布式电源每年的节燃净收益定义为：
若不考虑利益主体之间的利益关系时，分布式电源所有者每年获得的电能交易与补贴 收益就不存在； 本发明涉及一种基于时序特性和环境效益的分布式电源规划方法，其解决了现有分 布式电源规划技术成本高、效率低、资源利用率差的技的技术问题，其包括的步骤是：获取 配电网日负荷数据，对日负荷序列分类；将配电网每个负荷点全年的日负荷序列按照季节 和日期类型划分为A类，记录每个类别所包含的天数；确定典型日负荷序列；确定单位容量 分布式电源典型日出力序列；确定分布式电源典型日出力序列；确定目标函数得出最优方 案，其可广泛应用于分布式电源资源的优化配置。
【文档编号】G06Q10/04GK104376373SQ201410633933
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】李虹, 赵阳, 张姿姿, 高亚静 申请人:华北电力大学（保定）