分布式电源接入配电网的最大功率渗透率计算方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种分布式电源接入配电网的最大功率渗透率计算方法。属于分布式 电源接入配电网的渗透率算法技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着分布式发电的蓬勃发展，我国对分布式电源接入配电网的支持力度不断加 大。未来将有越来越多的分布式电源直接接入中压配电网。而已有的传统配电网并不是 为分布式电源接入而设计的，分布式电源的接入后必须进行相应的改造和升级，其中对继 电保护、配电自动化等二次系统的改造费用相对较少，施工改造的难度也较小，而对输电线 路、母线等配电一次系统的改造费用和改造实施难度则较大。因此，从技术经济角度考虑， 如何在不改造现有配电一次系统的前提下，充分挖掘分布式电源接入潜力，以尽可能满足 分布式电源的接入和完成国家下达的指标要求，是目前各级电网公司迫切需要解决的问 题。
[0003]目前，对分布式电源的接入容量限制的计算和分析主要集中在电压约束和继电保 护约束方面：
[0004] a)在考虑电压约束方面，主要考虑电压调整约束后的准入功率优化计算模型，可 模拟有载调压变压器、分布式电源事故停运以及多个分布式电源的情况；或者利用短路比 和刚性率来评估分布式电源对配电网供电电压质量影响的方法；或者考虑分布式电源接 入后变压器分接头对母线电压灵敏度的影响，获得考虑分接头振荡约束的准入功率极限模 型，没有充分考虑配电网一次系统的约束；主要关注了配电网电压是否合适负荷接入和运 行，没有考虑分布式电源接入后配电网一次设备本身的承受能力。
[0005] 存在以下缺点：单纯考虑电压约束的分布式电源最大功率渗透率计算方法：主要 考虑了负荷运行的限制，没有充分考虑配电网一次系统的约束；主要关注了配电网电压是 否合适负荷接入和运行，没有考虑分布式电源接入后配电网一次设备本身的承受能力。
[0006] b)在考虑继电保护约束方面，主要在于讨论在满足继电保护可靠动作的前提下， 提出一种考虑配电网保护动作和分布式电源短路电流衰减特性影响的DG准入容量的分析 方法；或者考虑配电网相间保护约束的DG准入容量优化计算模型，计算获得保持原有的保 护协调性条件下的DG准入容量；或者分析并网位置固定时DG功率变化和DG容量固定时并 网位置变化2种情况下的保护整定条件的适应性。
[0007] 存在以下缺点：单纯考虑继电保护约束的分布式电源最大功率渗透率计算方法： 分布式电源接入配电网一般会对原有的传统配电网继电保护产生较大影响，由于原有继电 保护的适应性较差，保护整定值可调整范围相对较小，若单纯从保持原有继电保护有效性 考虑，分布式电源可接入的容量一般较小，不利于分布式电源广泛而大量的接入；分布式电 源接入配电网后，不可避免要对配电网进行相应的改造，至少在配电二次系统方面需要进 行改造，相对一次系统改造来说，对配电网二次系统的改造实施难度和改造的投入都较小， 因此为了适应分布式电源的接入，不应将属于二次系统的继电保护作为分布式电源接入的 约束条件。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的，是为解决现有技术分布式电源最大功率渗透率计算方法没有充分 考虑配电网一次系统的约束及分布式电源接入后配电网一次设备本身的承受能力的问题， 提供一种分布式电源接入配电网的最大功率渗透率计算方法。具有为分布式电源接入配电 网提供理论计算依据，促进分布式电源广泛而大量的接入配电网的特点。
[0009] 本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0010] 分布式电源接入配电网的最大功率渗透率计算方法，其特征在于：
[0011] 1)对于分布式电源接入配电网的最大功率渗透率，除了应考虑中压配电线路最大 功率渗透率外，当不同分布式电源接入多条线路并且这些线路都接入到同一主变时，则还 应考虑主变供电区域的最大功率渗透率；所述中压配电线路最大功率渗透率，是指配电线 路中分布式电源最大总装机容量与配电线路最大输送容量的比值；所述主变供电区域渗透 率，是指主变供电区域的分布式电源装机容量和主变额定容量的比值；
[0012] 2)中压配电线路最大功率渗透率的计算方法，综合考虑线路截流量约束、节点电 压约束和母线短路电流约束；计算模型如下：
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[0019] 式中，PH_为综合考虑多种约束的中压配电线路最大功率渗透率，为考虑 线路载流量约束的线路最大功率渗透率，匕 lniaxW为考虑节点电压约束的线路最大功率渗透 率，为考虑母线短路电流约束的线路最大功率渗透率，取A酬&)、Ρι^πιμΟΟ和 岛_\(^的最小值；式（102)-(103)为节点有功、无功平衡方程，其中Ρω和Qh分别表示节点i上分布式电源有功和无功出力，PDl和QDl分别为节点i上负荷有功和无功功率，Qi(v，Θ) 为节点无功功率，Pi(V，Θ)为节点有功功率，V、Θ分别代表电压和相角向量；SjPSfw分 别为该线路实际输送容量和额定输送容量；Vi为节点电压，Vmin为节点电压下限，Vmax为 节点电压上限；IB]和分别为配电线路上i〇kv母线j发生三相短路的实际短路电流值 和该母线三相短路电流额定值；S.t.是数学公式里面的英文缩写，即subjectto。
[0020] 主变供电区域分布式电源最大功率渗透率，除了满足主变供电区域内各线路节点 电压约束和母线短路电流约束外，还要考虑主变容量约束。
[0021] 进一步的，所述中压配电线路最大功率渗透率计算模型通过枚举法进行求解，具 体步骤为：
[0022] 1)将分布式电源装机容量给定为线路额定输送容量，以确保线路载流量不越限；
[0023] 2)通过潮流计算和三相短路计算分别考核节点电压和母线短路电流是否满足约 束，若不能满足上述任何一项约束要求，则在降低分布式电源装机容量后重新进行潮流计 算或短路电流计算，直到满足式（105)和式（106)要求为止；
[0024] 3)分别考虑三种约束条件的最大功率渗透率进行比较，取较小值作为综合考虑上 述多种约束的分布式电源最大功率渗透率。
[0025] 进一步的，所述中压配电线路最大功率渗透率计算方法考虑的约束具体为：
[0026] 1)线路截流量约束，以本地负荷为0作为最大功率渗透率计算的边界条件，若只 单独考核线路载流量的情况，配电线路渗透率的最大值为100% ;若同时考虑配网调度对运 行裕度的要求，则在单独考虑线路载流量约束的最大功率渗透率基础上乘以相应裕度要求 的百分比值；
[0027] 2)节点电压约束，主要考虑分布式电源远离主变低压侧10kV母线（4)时的情况， 在线路截流量不越限和本地负荷为0的情况下，用潮流计算考核分布式电源对节点电压质 量的影响，以确定线路截流量不越限和节点电压质量不超标前提下的分布式电源的渗透率 指标；在线路长度相同的情况下，主要考虑分布式电源无功注入对节点电压的影响，以无功 注入最多时的功率因数作为仿真参数，并以此分析分布式电源最大功率渗透率；
[0028] 3)母线短路电流约束，以配电线路输送容量为上限，分析不同容量的逆变型分布 式电源或旋转型分布式电源接入用户侧10kV母线（6)和主变低压侧10kV母线（4)时的各 级母线短路电流值，参照现有中压配电网规划技术指导原则中所规定的母线电流水平，确 定对应的逆变型分布式电源或旋转型分布式电源接入容量的限制，当配电网中接入的分布 式电源同时包括旋转型和逆变型时，考虑母线短路电流约束的最大功率渗透率位于单纯考 虑逆变型和单纯考虑旋转型接入的分布式电源最大功率渗透率值之间，具体数值根据逆变 型分布式电源和旋转型分布式电源具体参数和装机容量比例来确定。
[0029] 进一步的，所述主变供电区域最大功率渗透率计算方法考虑的约束具体为：
[0030] 1)节点电压约束，由于电压分布具有局部性，对于总容量一定的分布式电源，若接 入点分布越分散和均匀，则对各级母线电压抬升的影响就越小，反之在接入点电压在一定 的变化范围内，若分布式电源接入越分散和均匀，则可接入的分布式电源容量就更大；
[0031] 2)母线短路电流约束，当配电网络中某组母线发生三相短路时，其短路电流将分 别由主变和所有分布式电源提供，且短路电流值为各电源点所提供短路电流的向量之和， 短路电流的叠加特性，使主变供电区域的可接入的分布式电源容量与单回线路可接入的分