本發(fā)明涉及分布式電源(distributedgeneration，dg)大規(guī)模接入配電網(wǎng)的研究領(lǐng)域，具體涉及一種對(duì)含dg的配電網(wǎng)的dg并網(wǎng)特性、接納能力進(jìn)行量化評(píng)估的方法，適用于對(duì)含dg的配電網(wǎng)進(jìn)行評(píng)估。
背景技術(shù)：
：大規(guī)模dg接入會(huì)從多方面對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生影響，已開(kāi)展的研究關(guān)注點(diǎn)多數(shù)是在經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性、可靠性、電網(wǎng)規(guī)劃、環(huán)境影響等方面進(jìn)行評(píng)估；針對(duì)dg特性，包括dg自身特有的出力波動(dòng)性和間歇性、dg能源分布的特點(diǎn)和接入配電網(wǎng)的適應(yīng)性情況對(duì)配電網(wǎng)影響的評(píng)估卻很少。在開(kāi)展綜合評(píng)估時(shí)，由于評(píng)估指標(biāo)通常具有不同的量綱和數(shù)量級(jí)，為了保證結(jié)果的一致性，需要對(duì)指標(biāo)值進(jìn)行歸一化處理。目前常用的歸一化的方法主要是模糊綜合評(píng)價(jià)法，模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法，模糊綜合評(píng)價(jià)法是根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋€(gè)總體的評(píng)價(jià)，它具有結(jié)果清晰，系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)題，適合各種非確定性問(wèn)題的解決。專家打分法和隸屬度函數(shù)法都是屬于模糊綜合評(píng)價(jià)法里的概念，專家打分法可以很好的解決沒(méi)有定量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)的評(píng)價(jià)，但是歸一化值卻不可避免的存在主觀性和離散性。隸屬度函數(shù)實(shí)質(zhì)上反映的是事物的漸變性，隸屬度函數(shù)的確定過(guò)程本質(zhì)上說(shuō)應(yīng)該是客觀的，在解決實(shí)際問(wèn)題當(dāng)中，通過(guò)隸屬度函數(shù)的漸變性模型確定其準(zhǔn)確的函數(shù)并不容易。要想進(jìn)一步的對(duì)dg指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，也為了服務(wù)于對(duì)含dg的配電網(wǎng)進(jìn)行綜合評(píng)估，必須要確定合適的方法對(duì)這些指標(biāo)值進(jìn)行歸一化。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種對(duì)含dg的配電網(wǎng)的dg并網(wǎng)特性、接納能力進(jìn)行量化評(píng)估的方法，該方法提出dg并網(wǎng)特性和配電網(wǎng)接納能力兩大類評(píng)估指標(biāo)，結(jié)合配電網(wǎng)評(píng)估指標(biāo)，即可以建立一套完整的含dg的配電網(wǎng)綜合評(píng)估指標(biāo)體系，旨在對(duì)含dg的配電網(wǎng)進(jìn)行全面的評(píng)估，為dg接入方案、規(guī)劃和配電網(wǎng)規(guī)劃提供理論依據(jù)。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種對(duì)含dg的配電網(wǎng)的dg并網(wǎng)特性、接納能力進(jìn)行量化評(píng)估的方法，包括以下步驟：(1)將計(jì)及分布式電源特性的評(píng)估指標(biāo)歸納為dg并網(wǎng)特性和配電網(wǎng)接納能力兩大類指標(biāo)；如表1表1計(jì)及dg特性的評(píng)估指標(biāo)dg并網(wǎng)特性指標(biāo)主要反映dg的能源特點(diǎn)對(duì)配電網(wǎng)的影響程度，其具體內(nèi)容包括出力波動(dòng)性cf、分散度cd、線路(主變)n-1校驗(yàn)貢獻(xiàn)率cn-1，其中，出力波動(dòng)性cf反映了dg的并網(wǎng)品質(zhì)，分散度cd反映了dg的并網(wǎng)布局，線路(主變)n-1校驗(yàn)貢獻(xiàn)率cn-1反映了dg的并網(wǎng)形式；配電網(wǎng)接納能力指標(biāo)主要反映dg的接入對(duì)配電網(wǎng)接納能力的影響程度，其具體內(nèi)容包括有效滲透率cp、電力平衡貢獻(xiàn)度cb，其中，有效滲透率cp反映了dg的并網(wǎng)規(guī)模，電力平衡貢獻(xiàn)度cb反映了dg的調(diào)峰作用。(2)結(jié)合步驟(1)中各評(píng)估指標(biāo)的特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行定性定量的分析，提出各評(píng)估指標(biāo)的隸屬度函數(shù)模型。(2-1)出力波動(dòng)性cf的計(jì)算公式及其隸屬度函數(shù)dg出力波動(dòng)性cf在單步變化量δp＝p[(i+1)·δt]-p(i·δt)和單步變化率基礎(chǔ)上的定義，其值越大說(shuō)明輸出功率的波動(dòng)性越大，并網(wǎng)引起的不確定性越大。選取該地區(qū)正在運(yùn)行的dg某一個(gè)典型日，將一個(gè)典型日分為n個(gè)時(shí)間間隔統(tǒng)計(jì)其出力特性，繪制典型日出力特性曲線。出力波動(dòng)性cf計(jì)算如下：(公式1)中：δt為基準(zhǔn)時(shí)間間隔；i表示該時(shí)刻對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)時(shí)間間隔數(shù)；p(i·δt)表示dg前一時(shí)刻的實(shí)際出力；p[(i+1)·δt]表示分布式發(fā)電后一時(shí)刻的實(shí)際出力；p*表示dg的額定功率。通過(guò)分析，dg出力波動(dòng)性cf的隸屬度函數(shù)適合選擇偏小型中的降半正態(tài)型，如圖1中，在(0，a)段上dg的出力波動(dòng)性對(duì)電力系統(tǒng)的影響不大，可以認(rèn)為此時(shí)隸屬度函數(shù)取值為1，參考gb/t-200《風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》(征求意見(jiàn)稿)的規(guī)定，風(fēng)電場(chǎng)有功功率變化最大限值參照表2，a點(diǎn)適宜選在小于10％的值；超過(guò)該點(diǎn)后，隨著出力波動(dòng)性的值逐漸增大，隸屬度函數(shù)緩慢單調(diào)遞減，但認(rèn)為該值最大不能超過(guò)30％。表2風(fēng)電場(chǎng)有功功率變化最大值對(duì)應(yīng)的隸屬度函數(shù)為：(2-2)分散度cd的計(jì)算公式及其隸屬度函數(shù)實(shí)際上dg接入配電網(wǎng)的模式有低壓分散接入模式、中壓分散接入模式、專線接入模式，dg也可以接入不同電壓等級(jí)的配電網(wǎng)，dg分散度cd用以反映dg裝機(jī)總?cè)萘吭诟鱾€(gè)間歇式能源的分配情況，計(jì)算公式為：(公式3)中：pavg表示接入配電網(wǎng)的所有dg的平均額定功率；pres表示接入配電網(wǎng)的各個(gè)dg的額定功率。分散度cd主要是通過(guò)研究功率分布情況來(lái)定量的衡量各個(gè)dg在配電網(wǎng)中的重要程度，其值越小表示各dg的裝機(jī)容量分布越均勻，各個(gè)dg的額定功率越相近，各dg的相對(duì)重要程度就越接近。分散接入臺(tái)區(qū)的各dg的相對(duì)重要程度越接近，這就越有利于配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，在建立其隸屬度函數(shù)時(shí)，此時(shí)函數(shù)值就越大，因此在分散度指標(biāo)的計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，令該指標(biāo)值為x，確定其隸屬度函數(shù)為：u(x)＝1-x(公式4)(2-3)線路(主變)n-1校驗(yàn)貢獻(xiàn)率cn-1的計(jì)算公式及其隸屬度函數(shù)線路(主變)n-1校驗(yàn)貢獻(xiàn)率cn-1適宜用來(lái)考察以低、中壓分散接入形式接入到配電網(wǎng)的dg對(duì)線路n-1校驗(yàn)通過(guò)率的影響程度，分散接入的dg越多，對(duì)線路n-1校驗(yàn)貢獻(xiàn)率就越大。通常，根據(jù)風(fēng)電、生物質(zhì)能、光伏的裝機(jī)容量可以確定其接入方式，參考標(biāo)準(zhǔn)如下：8千瓦及以下可接入220伏；8千瓦～400千瓦可接入380伏；400千瓦～6000千瓦可接入10千伏；以上幾種接入方式基本上都是采用分散接入形式。(公式5)中：ndg表示提高了線路聯(lián)絡(luò)率的線路數(shù)量；n表示配電網(wǎng)中已經(jīng)通過(guò)n-1校驗(yàn)的線路；nall表示配電網(wǎng)中所有運(yùn)行的線路。指標(biāo)計(jì)算公式為線性百分比形式，且符合電網(wǎng)公司對(duì)線路n-1的管理方式，無(wú)需再進(jìn)行指標(biāo)值的歸一化。在dg集中接入情景下，dg是直接接入變電站內(nèi)匯流母線，可以用主變n-1校驗(yàn)貢獻(xiàn)率來(lái)考察dg集中接入對(duì)主變n-1校驗(yàn)通過(guò)率的影響程度。(2-4)有效滲透率cp的計(jì)算公式及其隸屬度函數(shù)dg的有效滲透率越高表明dg的實(shí)際出力比重越大，當(dāng)有效滲透率大于1時(shí)則說(shuō)明dg的出力已經(jīng)不能被當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的負(fù)荷所消納。dg的有效滲透率不僅和額定安裝容量有關(guān)，還和環(huán)境因素以及實(shí)際負(fù)荷有關(guān)。因此，為了綜合考慮dg的接入容量及能源分布和波動(dòng)性的特點(diǎn)，本方法中有效滲透率的計(jì)算適宜選取地區(qū)配電網(wǎng)某一個(gè)典型日的日均負(fù)荷和分布式能源發(fā)電日均出力，通過(guò)有效滲透率的指標(biāo)可以看出dg占配電網(wǎng)的供電比重。(公式6)中：pdg表示接入配電網(wǎng)的dg的實(shí)際出力；pload表示配電網(wǎng)的實(shí)際負(fù)荷值。(a)35kv及以上集中接入形式時(shí)，允許外送，當(dāng)有效滲透率值能滿足當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)最佳的消納狀態(tài)時(shí)，此時(shí)隸屬度函數(shù)值對(duì)應(yīng)的為1，即該取值點(diǎn)為(最佳有效滲透率x，1)，將超過(guò)該點(diǎn)的dg出力部分外送，所以選取偏大型中的升半柯西型，如圖2，目前普遍認(rèn)為分布式電源接入量超過(guò)60％就可以認(rèn)為是高比例接入，即可確定隸屬度函數(shù)的最大值點(diǎn)為(60％，1)。對(duì)應(yīng)的隸屬度函數(shù)為：(b)35kv以下接入形式時(shí)，不考慮外送，通常dg為分散接入且接入容量可以在負(fù)荷點(diǎn)、饋線，至多通過(guò)匯流母線在整個(gè)臺(tái)區(qū)消納，但因?yàn)橛行B透率是由負(fù)荷和dg出力這兩個(gè)動(dòng)態(tài)的變量決定，其中最佳點(diǎn)(a，1)為適應(yīng)該臺(tái)區(qū)的最佳有效滲透率點(diǎn)；需要限制有效滲透率的值在x∈(0,a)以內(nèi)變化，如果dg出力不能實(shí)現(xiàn)在臺(tái)區(qū)內(nèi)消納，只有兩種選擇，第一種是棄風(fēng)棄光，這就相當(dāng)于提高了單位容量成本，另一種則是需要進(jìn)行設(shè)備改造，也需要調(diào)度層面的配合。因此為了盡可能全面的涵蓋負(fù)荷和dg出力的各種狀態(tài)，因此隸屬度函數(shù)選取正態(tài)型，如圖3所示，即鼓勵(lì)dg盡可能多的接入容量也注重接入效率。對(duì)應(yīng)的隸屬度函數(shù)為：(2-5)電力平衡貢獻(xiàn)度cb的定義計(jì)算公式及其隸屬度函數(shù)根據(jù)配電網(wǎng)歷年來(lái)負(fù)荷特性情況，選取全年最大負(fù)荷時(shí)刻進(jìn)行電力平衡貢獻(xiàn)度的研究，負(fù)荷高峰電力平衡時(shí)刻選擇午高峰和晚高峰兩種情景，取兩者的最小值，通過(guò)該指標(biāo)可以看出dg在負(fù)荷高峰時(shí)期參與調(diào)峰的作用，貢獻(xiàn)度值越高說(shuō)明dg在電力平衡中發(fā)揮的作用越重要、dg并網(wǎng)的質(zhì)量越高，該指標(biāo)可以用以指導(dǎo)電源規(guī)劃以及dg的后續(xù)配置。在具體的引導(dǎo)機(jī)制上，通過(guò)采用明確的量化標(biāo)準(zhǔn)，建立靈活、自動(dòng)的dg與電網(wǎng)布局優(yōu)化機(jī)制，提高可操作性、科學(xué)性和適用性。公式(9)中：pdg表示接入配電網(wǎng)的dg的實(shí)際出力；p午高峰、p晚高峰表示選取的配電網(wǎng)兩個(gè)負(fù)荷高峰時(shí)刻的負(fù)荷。將35kv以下接入的dg按照負(fù)的負(fù)荷進(jìn)行就地平衡，電力平衡貢獻(xiàn)度cb用來(lái)考察在35kv及以上的接入情景。和常規(guī)電源不同的是，dg主要在變電站內(nèi)實(shí)現(xiàn)功率平衡，dg規(guī)劃一般基于已有配電網(wǎng)，以現(xiàn)有配電網(wǎng)不進(jìn)行較大改造且dg出力不受限為原則，確定dg的優(yōu)化布局，因此隸屬度函數(shù)選取正態(tài)型，如圖3所示，其對(duì)應(yīng)的隸屬度函數(shù)為(公式8)。在圖3中，x∈(0,a)時(shí)，在負(fù)荷高峰電力平衡中，dg的出力越大，其對(duì)電力平衡的貢獻(xiàn)度就越大，其對(duì)應(yīng)的隸屬度函數(shù)值就越大；在x>a時(shí)，dg出力已經(jīng)不能被當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)最大負(fù)荷所消納，這就意味著配電網(wǎng)必須進(jìn)行較大改造或限制出力。由于風(fēng)電的出力特性與電網(wǎng)的負(fù)荷特性幾乎相反，光伏出力與電網(wǎng)用電負(fù)荷特性更匹配，該隸屬度函數(shù)中a的取值要依據(jù)dg能源的具體類型以及接入容量比例，還要依據(jù)配電網(wǎng)的負(fù)荷特性才能最終確定。(3)使用基于專家打分法思想改進(jìn)的隸屬度函數(shù)歸一化方法對(duì)隸屬度函數(shù)模型進(jìn)行求解，確定適用的隸屬度函數(shù)，并對(duì)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行歸一化。借鑒專家打分法中根據(jù)專家的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)給出模糊信息的思想，通過(guò)專家評(píng)判給分的方法來(lái)確定一個(gè)評(píng)分表，評(píng)分表其中“指標(biāo)值(xi)”為評(píng)估指標(biāo)的具體值，“評(píng)分(yi)”即為隸屬度函數(shù)模型的函數(shù)值，將得到的評(píng)分表結(jié)合隸屬度函數(shù)模型，進(jìn)行線性擬合，對(duì)函數(shù)模型中的未知數(shù)進(jìn)行求解，至少保證提供足夠多組(xi,yi)對(duì)未知數(shù)進(jìn)行求解，從而可以確定適用的隸屬度函數(shù)；然后將評(píng)估指標(biāo)值帶入函數(shù)即可以得到歸一化值，即y＝μ(x)。盡可能多的提供當(dāng)?shù)嘏潆娋W(wǎng)的資料，方便專家結(jié)合自己的經(jīng)驗(yàn)給出評(píng)分表，甚至可以借助大數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)找出使得配電網(wǎng)高效、清潔、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的最優(yōu)的(xi,yi)，可以代替專家經(jīng)驗(yàn)，使得評(píng)價(jià)結(jié)論更加客觀。然后結(jié)合多組(xi,yi)值進(jìn)行線性擬合求解各評(píng)估指標(biāo)的隸屬度函數(shù)中的未知數(shù)。本發(fā)明提出的計(jì)及分布式電源特性的評(píng)估指標(biāo)及其隸屬度函數(shù)，可以對(duì)含dg的配電網(wǎng)的dg并網(wǎng)特性、接納能力進(jìn)行量化評(píng)估，利用改進(jìn)的隸屬度函數(shù)歸一化方法，進(jìn)而確定了適用于該市配電網(wǎng)的隸屬度函數(shù)；利用確定的隸屬度函數(shù)對(duì)評(píng)估指標(biāo)值進(jìn)行了歸一化，歸一化的值有利于更直觀的從量級(jí)上評(píng)估指標(biāo)的優(yōu)劣程度，同時(shí)，也能定性的反映出了該指標(biāo)所處的水平。通過(guò)對(duì)計(jì)及dg特性的評(píng)估指標(biāo)的評(píng)估，進(jìn)而可以建立含dg的配電網(wǎng)綜合評(píng)估體系，科學(xué)的對(duì)dg接入配電網(wǎng)帶來(lái)的影響進(jìn)行全面的評(píng)估，為dg接入方案、dg規(guī)劃和配電網(wǎng)規(guī)劃提供了理論依據(jù)。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明中出力波動(dòng)性cf隸屬度函數(shù)模型。圖2為本發(fā)明中35kv及以上集中接入形式下有效滲透率cp隸屬度函數(shù)模型。圖3為本發(fā)明中35kv以下接入形式下有效滲透率cp隸屬度函數(shù)模型。具體實(shí)施方式選取某市配電網(wǎng)全網(wǎng)為例進(jìn)行分析，進(jìn)行指標(biāo)評(píng)估之前，需要確定dg接入數(shù)量和接入容量以及接入形式。(1)出力波動(dòng)性cf選取該市正在運(yùn)行的dg某一個(gè)典型日內(nèi)出力進(jìn)行出力波動(dòng)性計(jì)算，在小時(shí)級(jí)的時(shí)間尺度上進(jìn)行統(tǒng)計(jì)出力，繪制出力波動(dòng)性曲線，然后即可計(jì)算小時(shí)級(jí)出力波動(dòng)性cf指標(biāo)值。依據(jù)前文確定的dg出力波動(dòng)性指標(biāo)的要求值，結(jié)合選定的降半正態(tài)型隸屬度函數(shù)，利用改進(jìn)的隸屬度函數(shù)歸一化方法，建立dg小時(shí)級(jí)出力波動(dòng)性的評(píng)分表為：表3小時(shí)級(jí)出力波動(dòng)性的評(píng)分表出力波動(dòng)性隸屬度函數(shù)值≤10％110％～30％1～0.630％0.6解得a＝0.1，k＝12.77得到出力波動(dòng)性cf的隸屬度函數(shù)為：所以求得歸一化值為μ(cf)。(2)分散度cd確定dg在該市配電網(wǎng)全網(wǎng)的接入形式，分散度指標(biāo)只適宜用來(lái)考察以低、中壓分散接入方式接入配電網(wǎng)的dg，求得符合條件的dg分散度cd指標(biāo)值。令該指標(biāo)值為x，確定其隸屬度函數(shù)為(公式11)，并可以求得歸一化值。u(x)＝1-x(公式11)(3)線路(主變)n-1校驗(yàn)貢獻(xiàn)率cn-1通過(guò)該市配電網(wǎng)全網(wǎng)地理接線圖可以看出dg接入形式，對(duì)于以專線接入的方式接入到變電站中的dg，考察主變n-1校驗(yàn)貢獻(xiàn)率指標(biāo)；對(duì)于以低、中壓分散接入形式接入到配電網(wǎng)的dg，考察線路n-1校驗(yàn)貢獻(xiàn)率指標(biāo)。查看該市《配電網(wǎng)的規(guī)劃報(bào)告》，可知現(xiàn)狀電網(wǎng)中線路和變電站的“n-1”校驗(yàn)情況，故可計(jì)算cn-1值。指標(biāo)計(jì)算公式為線性百分比形式，且符合電網(wǎng)公司對(duì)線路和主變“n-1”的管理方式，無(wú)需再進(jìn)行指標(biāo)值的歸一化。(4)有效滲透率cp選取該市配電網(wǎng)的典型日進(jìn)行分析，確定配電網(wǎng)典型日均負(fù)荷和dg日均出力，即可求得該市dg的有效滲透率cp指標(biāo)值。通過(guò)分析該市配電網(wǎng)全網(wǎng)地理接線圖可以確定dg接人情景，進(jìn)而選擇適用何種接入形式對(duì)應(yīng)的隸屬度函數(shù)模型。假設(shè)該市配電網(wǎng)dg接入電壓等級(jí)為35kv以上，允許電力外送，則適合選取偏大型中的升半柯西型隸屬度函數(shù)。2015年4月，發(fā)改委能源研究所發(fā)布的“中國(guó)2050高比例可再生能源發(fā)展情景暨路徑研究”，到2050年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到56.2億kw到65.4億kw，其中可再生能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到36.2億kw到46.4億kw，占全國(guó)總裝機(jī)的64％～71％。2050年全國(guó)可再生能源發(fā)電量將達(dá)到8.5×104億kwh到10.5×104億kwh，占全國(guó)用電量的57％～70％，因此利用改進(jìn)的隸屬度函數(shù)歸一化方法，建立有效滲透率的評(píng)分表為：表4有效滲透率的評(píng)分表有效滲透率隸屬度函數(shù)值20％0.640％0.850％0.9≥60％1對(duì)評(píng)價(jià)表進(jìn)行線性擬合，解得a＝0，α＝0.026，β＝-2.035得到隸屬度函數(shù)為：所以求得歸一化值為μ(cp)。(5)電力平衡貢獻(xiàn)度cb針對(duì)該市dg的波動(dòng)特性確定午高峰和晚高峰出力比例，按照一定比例確定dg出力，所以dg的電力平衡貢獻(xiàn)度cb指標(biāo)值計(jì)算結(jié)果為：結(jié)合上文電力平衡貢獻(xiàn)度cb隸屬度函數(shù)選取為正態(tài)型，利用改進(jìn)的隸屬度函數(shù)歸一化方法，建立電力平衡貢獻(xiàn)度的評(píng)分表為：表5電力平衡貢獻(xiàn)度的評(píng)分表電力平衡貢獻(xiàn)度隸屬度函數(shù)值5％0.60≥40％1求解得a＝0.4，b＝0.49得到電力平衡貢獻(xiàn)度cb的隸屬度函數(shù)為：所以求得歸一化值為μ(cb)。當(dāng)前第1頁(yè)12