结合灵活运行策略的低压台区规划优化方法研究_肖建华.pdf
《结合灵活运行策略的低压台区规划优化方法研究_肖建华.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《结合灵活运行策略的低压台区规划优化方法研究_肖建华.pdf(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、配网自动化电器与能效管理技术(2023No 3)肖建华(1980),男,工程师,主要从事输配电运行方面研究。杨玲玲(1979),女,工程师,主要从事配网自动化研究。刘涌(1976),男,博士,主要从事智能电网研究。结合灵活运行策略的低压台区规划优化方法研究肖建华1,杨玲玲1,刘涌2,袁秋实2(1 贵州电网有限责任公司 凯里供电局,贵州 凯里556000;2 上海博英信息科技有限公司,上海200240)摘要:低压台区是电力系统中最接近终端用户的环节。首先应用环境经济学的理论和火力发电污染物排放标准分析了新能源发电的环境效益,研究分布式光伏的发电特性,并分析其接入低压台区的用电场景。接着,以低压台
2、区可中断负荷作为调控的灵活资源,以社会效益最大化为目标建立了低压台区运行 规划双层优化模型。最后,以算例的形式说明了所提出的模型能够有效提高台区电压质量以及应对新能源出力波动的能力。关键词:低压台区;分布式光伏;可中断负荷;双层优化模型中图分类号:TM715文献标志码:A文章编号:2095-8188(2023)03-0033-07DOI:10 16628/j cnki 2095-8188 2023 03 006esearch on Optimization Method of Low Voltage SubstationArea Planning Combined with Flexible
3、Operation StrategiesXIAO Jianhua1,YANG Lingling1,LIU Yong2,YUAN Qiushi2(1 Kaili Power Supply Bureau of Guizhou Power Grid Co,Ltd,Kaili 556000,China;2 Shanghai Proinvent Information Technology Co,Ltd,Shanghai 200240,China)Abstract:The low-voltage substation area is the link closest to the end user in
4、 the power system Firstly,theenvironmental benefits of new energy power generation are analyzed by applying the theory of environmentaleconomics and the pollutant emission standard of thermal power generation The power generation characteristics ofdistributed photovoltaic are studied and the power c
5、onsumption scenarios of its access to low-voltage powersubstations are analyzed Then,taking the interruptible load in the low pressure substation area as the flexibleresource for regulation and control,aiming at the maximization of social benefits,the two-level optimization model ofoperation and pla
6、nning in the low voltage substation area is established Finally,the example is given to illustratethat the proposed model can effectively improve the voltage quality of the substation area and the ability to cope withthe fluctuation of new energy outputKey words:low-voltage substation area;distribut
7、ed photovoltaic;interruptible load;two-leveloptimization model0引言中低压配电网是电力系统中最接近终端用户的环节,工业生产和居民生活与其运行状态息息相关。台区电压质量的保障是低压台区治理的主要目标之一,如果台区电压低于国家规定的电压限值,不仅影响居民的生活质量,而且制约经济的发展。当前各类分布式电源的快速发展为解决台33电器与能效管理技术(2023No 3)配网自动化区低电压问题提供了新思路,接入分布式电源能有效提高台区电压,但新能源的间歇性与不确定性也带来了新的问题。当前对低压台区的治理依然采用传统方式,先分析电压质量问题的成因,
8、再采用相应的治理措施。文献 1-2 从常用的低电压台区各项指标出发,分别运用大数据分析方法和自组织竞争神经网络来分析低压台区特征。文献 1 在低压台区指标中找寻规律,实现精准治理。文献 2建立了低电压台区预测模型,为电力公司制定合理的检修计划和配电网改造计划提供参考建议。文献 3 获取低压台区线损的 10 个影响因素,将其分为了固有属性及运行属性两大类评估指标,提出了一种基于数据驱动的台区线损评估方法。文献 4-5 利用熵权法对低压台区电压质量问题的严重程度进行评估,对低电压台区指标权重客观赋值,判定治理多个台区的优先次序。文献 6则通过计算多个电压序分量,分析造成低电压问题的根本原因。而采取
9、的低压台区治理措施主要包括使用馈线调压器、调控变电站母线电压、完善电网结构、转移负荷等7。事实上,在分布式电源大规模接入的情况下,台区低电压问题将得到有效改善,但由于新能源发电的固有特性,如何应对新能源发电的不确定性问题成为了新的研究内容。文献 8 分析了风电、光伏等多种形式的分布式电源的特性,研究了并网状态下对配电网的影响。文献 9 建立了配电网重构与分布式电源优化运行模型,分析了配电网重构、网损与分布式电源经济功率分配之间的关系。文献 10 除风电、光伏外考虑了燃料电池和微型燃气轮机的电源形式,以最小化网络有功损耗和保障静态电压稳定性为目标,设计分布式电源最优配置情形。与此同时,采用调控灵
10、活性资源的方式平抑新能源发电的波动性也得到了广泛研究。文献 11 阐述了电力系统灵活性概念并建立了灵活性度量指标与灵活性裕度概率模型,并以某大型风电基地调峰灵活性为例验证了灵活性指标的合理性。文献 12考虑了源荷储 3 种类型下的灵活性资源,并将灵活性资源调节能力作为优化决策变量构建规划模型。文献 13-14 验证了台区可中断负荷作为灵活性资源调节的可行性。文献 13 建立了低压台区负荷协同控制部署架构和控制框架,实现台区负荷可中断能力的提升。文献 14 综合考虑了可中断负荷作为可调节灵活性资源的成本。目前对分布式电源和灵活性资源的研究主要针对 10 kV 以上的电网,缺乏对分布式电源大规模接
11、入低压台区的研究。而事实上,由于低压台区规模较小,新能源发电的波动性会对其产生更大的影响,传统低压台区往往都是根据设备的全面更新换代提高供电能力,而实现低压台区精细化管理,充分结合灵活性资源进行调度方案设计,可以有效应对新能源发电波动性问题,延缓甚至减少经济投资。本文建立了考虑灵活性资源的低压台区运行 规划双层模型,在保证分布式电源接入提高电压质量的前提下,以调控可中断负荷等灵活性资源的方式,实现低压台区最优运行,设计最优网架规划方案。1计及新能源接入的台区运行分析1 1低压台区新能源发电特性研究在大规模可再生能源发电接入电力系统的未来,越来越多的低压台区会以分布式电源作为重要的供电形式。本文
12、研究的低压台区新能源发电主要为分布式光伏发电。根据国家相关文件规定,分布式光伏发电允许接入 400 V 低压台区,而分布式风电通常应用于更高的电压等级。运用包括光伏发电在内的新能源发电形式,所带来的最大社会效益是环境效益。本文设计的低压台区运行优化方法是为了提升整体社会效益,因此将采用光伏发电的环境效益转化为经济效益进行计算。本文采用文献 15的研究成果和数据作为参照标准,对低压台区光伏发电的环境效益进行定量分析。该文献借鉴了中国排污总量收费标准和美国环境价值标准,应用环境经济学的理论计算了火电行业污染物的环境价值。中国火电行业污染物的环境价值标准如表 1 所示。表 1中国火电行业污染物的环境
13、价值标准元/kg污染物SO2NOxCOCO2TSP废水环境价值68100232 20 000 8相应地,需要计算传统火力发电的污染物排43配网自动化电器与能效管理技术(2023No 3)放情况,火电行业污染物排放率则参考文献 16-17 的测算结果。火电行业污染物排放率参考值如表 2 所示。表 2火电行业污染物排放率参考值kg/吨标准煤当量污染物SO2NOXCOCO2TSP废水排放率0800 350 232 490045234本文对低压台区光伏发电环境效益的最终计算方法为Cen=kake6i=1Epi(1)式中:Cen 火力发电的环境成本;ka 地区收费调整系数,按欠发达地区、一般地区和发达地
14、区分别设置为 0 8、1 0、1 2;ke 环境功能分区收费调整系数,按一类、二类和三类分别设置为1 1、1 0、0 9;Epi 第 i 类污染物排放的环境成本,计算方法为火力发电煤耗量、污染物排放率以及污染物环境成本三者的乘积。相比风力发电近乎无规律的随机情况,光伏发电具有一定的规律性。以甘肃电网的某光伏电站出力情况为例进行说明。甘肃某电网 72 h 内的光伏出力曲线如图 1 所示。图 1甘肃某电网 72 h 内光伏出力曲线由图 1 可见,光伏发电在一天内呈现规律性变化,在白天中午时段通常达到发电量的最高峰,在晚上无发电量。在不同天气情况下,光照量不同,每天的光伏发电峰值有所不同。为了应对光
15、伏出力的波动性,本文采用灵活性资源调度的方式平抑功率输出波动。1 2接入新能源的低压台区用电场景分析以改进的广东某台区为例,分析接入光伏发电后的低压台区用电场景。接入分布式光伏的广东某台区接线图如图 2 所示。图 2接入分布式光伏的广东某台区接线图图 2 为 380 V 台区,存在 3 个电源节点,分别为上级变电站以及两个额定功率为 300 kW 的分布式光伏电源。台区内存在居民用电负荷和工业负荷,为简化计算,假定每户居民用电量相等,且在线路上呈均匀分布,工业负荷均位于线路末端。本文设置了台区各出线基本参数及常规负荷参数。台区出线参数如表 3 所示。表 3台区出线参数线路用户数/户负荷类型线路
16、长度/m线路截面积/mm2负荷总量/kW主干路 142居民用电2007584主干路 233居民用电1507066主干路 318居民用电1007036主干路 440居民用电3007080主干路 5013075主干路 6工业用电13070150支路 1工业用电18050300支路 2工业用电152550支路 3工业用电10016100支路 4工业用电702575各截面线路参数如表 4 所示。表 4各截面线路参数截面积/mm2/(km1)X/(km1)最大传输功率/kW16095037330025090036542050065035348070045034354075040030062053电器与能
17、效管理技术(2023No 3)配网自动化采用 MATLAB 软件的 matpower 工具箱进行潮流计算。考虑分布式光伏满发情形,分布式光伏接入前后的台区各节点电压如表 5 所示。表 5分布式光伏接入前后的台区各节点电压节点接入前电压/V接入后电压/V138000380 00236366380 00334922366 32436214378 86537012377 72636974377 34734580376 96834238373 54934048380 001033858378 481133630376 20由表 5 可见,在不接入分布式光伏的情况下,台区低电压问题十分严重;当分布式光伏
18、满发时,电压情况得到了极大的改善。但是分布式光伏的发电情况存在随机性,如何合理规划低压台区网架结构,改进运行调度策略,还需要进一步研究。2计及灵活性资源调控的低压台区规划方法研究为了实现不同的优化目标,本文建立了包含运行子问题与规划子问题的双层优化模型,采用双层优化结果相互迭代的算法,求取最优解。2 1低压台区网架规划模型本文以规划的投资成本最低为目标,以网架结构调整为决策变量,建立低压台区规划模型。模型的目标函数为minCpl=Cline C+Cline T(2)式中:Cpl 低压台区的规划投资成本;Cline C、Cline T 新 建 和 改 建 低 压 台 区 线 路 的成本。模型涉及
19、到的约束条件除连通性约束、辐射形约束外还有其他约束。(1)电量平衡约束为Pte(t)+nPVj=1PjPV(t)=nLl=1PlL(t)(3)式中:nPV、nL 分布式光伏发电机组、负荷节点的数量;Pte(t)t 时 刻 上 级 变 电 站 的 输 出功率;PjPV(t)t 时刻第 j 个分布式光伏的实际并网功率;PlL(t)t 时刻第 l 个负荷节点经可中断负荷调整后的预测功率。(2)潮流平衡约束为Pi(t)=Ui(t)nj=1Uj(t)(Gijcosij+Bijsinij)(4)Qi(t)=Ui(t)nj=1Uj(t)(Gijsinij Bijcosij)(5)式中:Pi(t)、Qi(t)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 结合 灵活 运行 策略 低压 规划 优化 方法 研究 肖建华
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。