本發(fā)明涉及一種用電系統(tǒng)承載能力評估方法。特別是涉及一種廣義分布式資源接入的智能配用電系統(tǒng)承載能力評估方法。

背景技術(shù)：

1650年人類社會工業(yè)化以來，大量使用化石燃料排放co2等溫室氣體和其他污染物質(zhì)，其綜合效果導致全球氣候系統(tǒng)變暖，20世紀中葉以來進一步加劇，成為制約人類社會可持續(xù)發(fā)展的重大問題[1]。近年來，全球變暖趨勢日益嚴重。

智能配用電系統(tǒng)是智能電網(wǎng)建設的關鍵環(huán)節(jié)之一。智能配用電系統(tǒng)的發(fā)展，將使配電網(wǎng)從傳統(tǒng)的供方主導、單向供電、基本依賴人工管理的運營模式向用戶參與、潮流雙向流動、高度自動化的方向轉(zhuǎn)變。隨著我國可再生能源，能源互聯(lián)網(wǎng)以及分布式資源的發(fā)展,智能配用電系統(tǒng)的發(fā)展將產(chǎn)生越來越明顯的經(jīng)濟效益與社會效益。廣義分布式資源包括電動汽車(electricvehicle，ev)、分布式電源(distributedgeneration，dg)、儲能系統(tǒng)(energystoragesystem,ess)、柔性負荷等可控設備的應用持續(xù)增加，給配電網(wǎng)帶來一系列的問題，如諧波污染，電壓波動、系統(tǒng)雙向潮流、短路電流升高、三相不平衡等，同時這些問題的存在一定程度上限制dg、ev的接入。文獻[2]提出了ev大規(guī)模接入配電網(wǎng)充電帶來的峰谷差加劇、電網(wǎng)運行優(yōu)化控制難度增大、影響電能質(zhì)量等問題；文獻[3]提出了光伏、風電等dg并網(wǎng)后帶來的電能質(zhì)量問題。

電網(wǎng)承載力的概念源于生態(tài)領域，借鑒生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境承載力的相關定義，智能配用電系統(tǒng)承載力的概念可以定義為：在支撐電網(wǎng)發(fā)展的外部社會經(jīng)濟、環(huán)境、能源發(fā)展條件制約下，配電網(wǎng)中線路與設備在技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟性、環(huán)境、能源、容量裕度等方面對于發(fā)電及負荷波動的承受能力。智能配用電系統(tǒng)承載力核心指標體現(xiàn)在dg、ev、儲能及可響應負荷規(guī)模、特性等系統(tǒng)內(nèi)關鍵指標，以及經(jīng)濟、能源、環(huán)境等外部關鍵指標。智能配用電系統(tǒng)承載力體現(xiàn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展與社會經(jīng)濟、環(huán)境、能源對其的支撐密不可分的關系，使得配用電系統(tǒng)的發(fā)展規(guī)模必須在外界系統(tǒng)能夠承載的范圍內(nèi)。

系統(tǒng)動力學通常用來研究復雜的社會經(jīng)濟系統(tǒng)的定量方法,以系統(tǒng)行為與內(nèi)在機制之間的相互緊密依存關系為基礎,通過系統(tǒng)動力學的理論和方法建立數(shù)學建模,借助計算機用一階微分方程組描述系統(tǒng)和狀態(tài)變量的變化率對各狀態(tài)變量或特定輸入等依存關系,逐步挖掘出闡述變化形體的各種因果關系。社會經(jīng)濟、能源消耗、自然環(huán)境與電網(wǎng)發(fā)展協(xié)調(diào)有著緊密的關系，因此，可以構(gòu)建系統(tǒng)動力學模型來反映它們之間的影響與作用。

傳統(tǒng)配電網(wǎng)不含有分布式電源，沒有電源與負荷的主動控制，在過去幾十年間，電力系統(tǒng)已發(fā)展成為集中發(fā)電、遠距離輸電、廣義分布式資源廣泛接入的大型互聯(lián)網(wǎng)絡系統(tǒng)，隨著負荷的持續(xù)增長、電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷老化，環(huán)保污染日益嚴重、能源利用效率較低以及用戶對電能質(zhì)量的要求不斷提高，因此，開展智能配用電系統(tǒng)承載能力的評估具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種從技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟性、環(huán)境、能源、容量裕度共六個方面進行的計及廣義分布式資源接入的智能配用電系統(tǒng)承載能力評估方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種智能配用電系統(tǒng)承載能力評估方法，智能配用電系統(tǒng)承載能力是指，在支撐電網(wǎng)發(fā)展的外部社會經(jīng)濟、環(huán)境、能源發(fā)展條件制約下，配電網(wǎng)中線路與設備在技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟性、環(huán)境、能源、容量裕度方面對于發(fā)電及負荷波動的承受能力，評估方法包括如下步驟：

1)根據(jù)承載力理論以及智能配用電系統(tǒng)的特點構(gòu)建智能配用電系統(tǒng)承載力評估體系，得到智能配用電系統(tǒng)承載力的各項指標；

2)根據(jù)電動汽車、分布式電源、儲能系統(tǒng)、柔性負荷等廣義分布式資源的特點，給出廣義分布式資源充電站的負荷曲線圖；

3)分析智能配用電系統(tǒng)承載力系統(tǒng)的各類變量與變量間的關系，構(gòu)建智能配用電系統(tǒng)承載力的系統(tǒng)動力學模型。

步驟1)中所述的智能配用電系統(tǒng)的特點，是指智能配用電系統(tǒng)應用和融合先進的測量和傳感技術(shù)、控制技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡技術(shù)、電力電子技術(shù)、信息和通信技術(shù)、電動汽車充放電技術(shù)、需求側(cè)響應技術(shù)以及高級量測技術(shù)，并兼容分布式發(fā)電、電動汽車、儲能裝置新型業(yè)務的組合式接入，鼓勵用戶積極參與互動的智能化電力交換系統(tǒng)，以實現(xiàn)配電網(wǎng)在正常運行狀態(tài)下完善的監(jiān)測、保護、控制、優(yōu)化和非正常運行狀態(tài)下的自愈控制，最終為電力用戶提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、環(huán)保的電力供應和其他為用戶提供的新型增值服務。

步驟1)所述的智能配用電系統(tǒng)承載力評估體系，是從技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟性、環(huán)境、能源和容量裕度六個方面提出的評價智能配用電系承載力的指標體系和對所述指標體系進行的綜合決策。

所述的智能配用電系承載力的指標體系包括：

(1)電壓水平合格率a1，電壓水平合格率是指滿足電壓水平要求的節(jié)點數(shù)與節(jié)點總數(shù)的比值，用來評估廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后電壓水平能否達到技術(shù)合理水平，電壓水平合格率a1值越大表示電壓水平技術(shù)合理性越高，表達式為：

其中，nv，n是滿足電壓水平要求的節(jié)點數(shù)和節(jié)點總數(shù)；

(2)無功配置不合格率a2，無功配置不合格率是指先將各個節(jié)點進行無功補償，再計算不能達到無功配置要求的節(jié)點數(shù)與節(jié)點總數(shù)的比值，用來評估廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后無功配置水平能否達到技術(shù)合理水平，無功配置不合格率a2值越小表示配電網(wǎng)無功水平技術(shù)合理性越高，表達式為：

其中，nq，n是滿足無功配置要求的節(jié)點數(shù)和節(jié)點總數(shù)；

(3)短時負載率b，短時負載率是指在短時間范圍內(nèi)配電網(wǎng)平均負荷與最大負荷的比值，用來評估廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后短時間內(nèi)對配電網(wǎng)安全運行的影響，短時負載率b值越大表示配電網(wǎng)運行時的安全可靠性越高，表達式為：

其中，pav，pmax是短時平均負荷和短時最大負荷；

(4)網(wǎng)絡損耗c1，網(wǎng)絡損耗是指配電網(wǎng)潮流計算中有功損耗之和，用來評估廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后對配電網(wǎng)經(jīng)濟性的影響，網(wǎng)絡損耗c1值越小配電網(wǎng)經(jīng)濟性越好，表達式為：

其中，pi,qi分別為線路i的有功功率和無功功率；ri是線路i及相連設備的電阻；ui是線路i的電壓；

(5)無功補償耗費c2，無功補償耗費是指廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后，為了保證合格的電壓水平與功率因數(shù)而進行無功補償?shù)暮馁M，用來評估廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后節(jié)點采取必要無功補償?shù)耐顿Y，無功補償耗費c2值越小配電網(wǎng)經(jīng)濟性越好，表達式為：

c2＝ηqneed

其中，η為智能配用電系統(tǒng)實施1kvar無功補償容量的投資，qneed為廣義分布式資源接入后所需實施的無功補償容量，無功補償容量投資為0.01萬元/kvar；

(6)引入的成本c3，包括：

電動汽車在電網(wǎng)側(cè)的引入成本為：電動汽車總數(shù)量與引入單個充電樁成本的乘積；

分布式電源在電網(wǎng)側(cè)的引入成本為：分布式電源最大功率與分布式電源安裝費用的乘積；

儲能后引入成本為平滑分布式電源出力后，引入分布式電源的成本；

(7)環(huán)境改善程度d，環(huán)境改善程度是指電動汽車、分布式電源、儲能接入后在原來基礎上帶來的減排效益，即將同等效果的舊技術(shù)改為電動汽車或是分布式電源后帶來的減排效益，用來評估電動汽車、分布式電源、儲能接入后帶來的環(huán)境效益，環(huán)境改善程度d值越大環(huán)境改善程度越好；

(8)能源改善程度e，能源改善程度是指是指電動汽車、分布式電源、儲能接入后在原來基礎上節(jié)省的能源，即將同等效果的舊技術(shù)改為電動汽車或是分布式電源后節(jié)省的能源，用來評估電動汽車、分布式電源、儲能接入后帶來的能源效益，能源改善程度e值越大能源效益越好；

(9)線路容量裕度f，線路容量裕度是指線路負荷與主變?nèi)萘恐g的差值，當線路負荷超過主變?nèi)萘繒斐蛇^載，必須更換主變，線路容量裕度變化率是指廣義分布式資源接入后使線路容量裕度變化程度，用來評估配電網(wǎng)的線路容量裕度，其表達式為：

其中，m1，m2分別是接入和未接入廣義分布式資源時線路容量裕度；

所述的對指標體系進行綜合決策是使用層次分析法、熵權(quán)法進行權(quán)重分配，最終利用模糊評分法得到智能配用電系統(tǒng)承載能力的綜合評分。

步驟2)所述的廣義分布式資源的特點，包括：

(1)電池更換站：

(a)初始充電時刻分為兩段，第一天中午12點到下午2點與第一天晚上11點到第二天凌晨5點，服從均勻分布；

(b)初始荷電狀態(tài)服從正態(tài)分布；

(c)每次進行充電都將電池充滿；

(d)充電功率為定值；

(2)住宅小區(qū)充電站：

(a)初始充電時刻、每日電動汽車行程數(shù)和充電功率相互獨立；

(b)每日電動汽車行程數(shù)服從對數(shù)正態(tài)分布，初始充電時刻服從正態(tài)分布；

(c)每次進行充電都將電池充滿；

(d)充電功率為定值；

(3)收費快速充電站：

(a)初始充電時刻、初始荷電狀態(tài)和結(jié)束荷電狀態(tài)相互獨立；

(b)初始荷電狀態(tài)和結(jié)束荷電狀態(tài)服從正態(tài)分布；

(c)初始充電時刻服從均勻分布；

(d)充電功率為定值；

(4)風力發(fā)電：

風力發(fā)電的功率與風速緊密相關，風速呈威布爾分布，根據(jù)風速分布與風機出力的關系建立風力發(fā)電出力與風速關系的曲線圖；

(5)光伏發(fā)電：

光伏發(fā)電的功率是與日照強度有關，日照強度為beta分布；

(6)微型燃氣輪機：

微型燃氣輪機的容量視為不變；

(7)商業(yè)負荷：

商業(yè)負荷的最大負荷持續(xù)時間長，且高峰時期用電量高，低谷時期用電量很低，峰谷差極大；

(8)居民負荷：

居民負荷呈現(xiàn)午高峰和晚高峰；

步驟2)所述的廣義分布式資源充電站的負荷曲線圖，包括：

(1)電池更換站充電負荷曲線圖；

(2)居民區(qū)充電站充電負荷曲線圖；

(3)公共場所充電站充電負荷曲線圖；

(4)風力發(fā)電出力曲線圖；

(5)光伏發(fā)電出力曲線圖；

(6)風力發(fā)電加儲能出力曲線圖；

(7)光伏發(fā)電加儲能出力曲線圖；

(9)商業(yè)可響應負荷曲線圖；

(10)居民可響應負荷曲線圖。

步驟3)所述的變量與變量間的關系，是指廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)后，分析廣義分布式資源、人口、經(jīng)濟、能源、環(huán)境和鼓勵政策之間的反饋關系，利用系統(tǒng)動力學理論，構(gòu)建智能配用電系統(tǒng)承載力的系統(tǒng)動力學模型，并利用vensim軟件進行仿真模擬，為未來智能配用電系統(tǒng)規(guī)劃、政策制定以及用戶用電行為指導提供理論依據(jù)。

本發(fā)明的一種智能配用電系統(tǒng)承載能力評估方法，可以為智能配用電系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐和決策依據(jù)，促進電網(wǎng)的科學發(fā)展，提高電網(wǎng)管理水平。隨著精益化、精細化管理的要求，智能配用電系統(tǒng)承載能力評估方法與模型研究工作變得更加重要，研究科學客觀的評估方法，建立量化評估模型具有重要意義。為未來智能配用電系統(tǒng)規(guī)劃、政策制定乃至用戶用電行為指導提供理論依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中電池更換站充電負荷曲線圖；

圖2是本發(fā)明中居民區(qū)充電站充電負荷曲線圖；

圖3是本發(fā)明中公共場所充電站充電負荷曲線圖；

圖4是本發(fā)明中風力發(fā)電機組風速與出力函數(shù)圖；

圖5是本發(fā)明中風力發(fā)電出力曲線圖；

圖6是本發(fā)明中光伏發(fā)電出力曲線圖；

圖7是本發(fā)明中風力發(fā)電加儲能出力曲線圖；

圖8是本發(fā)明中光伏發(fā)電加儲能出力曲線圖；

圖9是本發(fā)明中商業(yè)可響應負荷曲線圖；

圖10是本發(fā)明中居民可響應負荷曲線圖；

圖11是本發(fā)明中智能配用電系統(tǒng)承載力因果回路圖；

圖12是本發(fā)明中電動汽車子系統(tǒng)存量流量圖；

圖13是本發(fā)明中加入分布式電源、儲能子系統(tǒng)存量流量圖；

圖14是本發(fā)明中加入可響應負荷子系統(tǒng)存量流量圖；

圖15是ieee33節(jié)點配電網(wǎng)拓撲圖；

圖16是本發(fā)明中智能配用電系統(tǒng)承載力圖；

圖17a是本發(fā)明中智能配用電系統(tǒng)承載力技術(shù)合理性圖；

圖17b是本發(fā)明中智能配用電系統(tǒng)承載力安全可靠性圖；

圖17c是本發(fā)明中智能配用電系統(tǒng)承載力經(jīng)濟性圖；

圖17d是本發(fā)明中智能配用電系統(tǒng)承載力環(huán)境圖；

圖17e是本發(fā)明中智能配用電系統(tǒng)承載力能源圖；

圖17f是本發(fā)明中智能配用電系統(tǒng)承載力更新?lián)Q代程度圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的一種智能配用電系統(tǒng)承載能力評估方法做出詳細說明。

本發(fā)明的一種智能配用電系統(tǒng)承載能力評估方法，智能配用電系統(tǒng)承載能力是指，在支撐電網(wǎng)發(fā)展的外部社會經(jīng)濟、環(huán)境、能源發(fā)展條件制約下，配電網(wǎng)中線路與設備在技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟性、環(huán)境、能源、容量裕度方面對于發(fā)電及負荷波動的承受能力，評估方法包括如下步驟：

1)根據(jù)承載力理論以及智能配用電系統(tǒng)的特點構(gòu)建智能配用電系統(tǒng)承載力評估體系，得到智能配用電系統(tǒng)承載力的各項指標；

所述的智能配用電系統(tǒng)的特點，是指智能配用電系統(tǒng)應用和融合先進的測量和傳感技術(shù)、控制技術(shù)、計算機和網(wǎng)絡技術(shù)、電力電子技術(shù)、信息和通信技術(shù)、電動汽車充放電技術(shù)、需求側(cè)響應技術(shù)以及高級量測技術(shù)，并兼容分布式發(fā)電、電動汽車、儲能裝置新型業(yè)務的組合式接入，鼓勵用戶積極參與互動的智能化電力交換系統(tǒng)，以實現(xiàn)配電網(wǎng)在正常運行狀態(tài)下完善的監(jiān)測、保護、控制、優(yōu)化和非正常運行狀態(tài)下的自愈控制，最終為電力用戶提供安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟、環(huán)保的電力供應和其他為用戶提供的新型增值服務。

通過借鑒傳統(tǒng)配電網(wǎng)的評估指標，在其基礎進行改進和增減，實現(xiàn)對接入廣義分布式資源、分布式電源、儲能、需求側(cè)響應的智能配電網(wǎng)的評估。本發(fā)明所述的智能配用電系統(tǒng)承載力評估體系，是從技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟性、環(huán)境、能源和容量裕度六個方面提出的評價智能配用電系承載力的指標體系和對所述指標體系進行的綜合決策。其中，

所述的智能配用電系承載力的指標體系包括：

(1)電壓水平合格率a1，電壓水平合格率是指滿足電壓水平要求的節(jié)點數(shù)與節(jié)點總數(shù)的比值，用來評估廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后電壓水平能否達到技術(shù)合理水平，電壓水平合格率a1值越大表示電壓水平技術(shù)合理性越高，表達式為：

其中，nv，n是滿足電壓水平要求的節(jié)點數(shù)和節(jié)點總數(shù)，電壓水平要求選取節(jié)點電壓有效值為0.9～1.1；

(2)無功配置不合格率a2，無功配置不合格率是指先將各個節(jié)點進行無功補償，再計算不能達到無功配置要求的節(jié)點數(shù)與節(jié)點總數(shù)的比值，用來評估廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后無功配置水平能否達到技術(shù)合理水平，無功配置不合格率a2值越小表示配電網(wǎng)無功水平技術(shù)合理性越高，表達式為：

其中，nq，n是滿足無功配置要求的節(jié)點數(shù)和節(jié)點總數(shù)，本發(fā)明中無功配置合格的要求是節(jié)點無功補償后功率因數(shù)為0.85～1；

(3)短時負載率b，短時負載率是指在短時間范圍內(nèi)配電網(wǎng)平均負荷與最大負荷的比值，用來評估廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后短時間內(nèi)對配電網(wǎng)安全運行的影響，短時負載率b值越大表示配電網(wǎng)運行時的安全可靠性越高，表達式為：

其中，pav，pmax是短時平均負荷和短時最大負荷；

(4)網(wǎng)絡損耗c1，網(wǎng)絡損耗是指配電網(wǎng)潮流計算中有功損耗之和，用來評估廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后對配電網(wǎng)經(jīng)濟性的影響，網(wǎng)絡損耗c1值越小配電網(wǎng)經(jīng)濟性越好，表達式為：

其中，pi,qi分別為線路i的有功功率和無功功率；ri是線路i及相連設備的電阻；ui是線路i的電壓；

(5)無功補償耗費c2，無功補償耗費是指廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后，為了保證合格的電壓水平與功率因數(shù)而進行無功補償?shù)暮馁M，用來評估廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力后節(jié)點采取必要無功補償?shù)耐顿Y，無功補償耗費c2值越小配電網(wǎng)經(jīng)濟性越好，表達式為：

c2＝ηqneed

其中，η為智能配用電系統(tǒng)實施1kvar無功補償容量的投資，qneed為廣義分布式資源接入后所需實施的無功補償容量，無功補償容量投資為0.01萬元/kvar；

(6)引入的成本c3，包括：

電動汽車在電網(wǎng)側(cè)的引入成本為：電動汽車總數(shù)量與引入單個充電樁成本的乘積，本發(fā)明中單個充電樁的成本選取為13800元；

分布式電源在電網(wǎng)側(cè)的引入成本為：分布式電源最大功率與分布式電源安裝費用的乘積，其中分布式電源安裝所需費用參考《distributedgenerationintegrationcoststudy》中美國城市的安裝費用為$190/kw，由于中國電網(wǎng)的升級改造費用要高于美國，所以本發(fā)明將美國城市的安裝費用的基礎上乘1.3的倍數(shù)為1551.2元/kw；

儲能后引入成本為平滑分布式電源出力后，引入分布式電源的成本；

(7)環(huán)境改善程度d，環(huán)境改善程度是指電動汽車、分布式電源、儲能接入后在原來基礎上帶來的減排效益，即將同等效果的舊技術(shù)改為電動汽車或是分布式電源后帶來的減排效益，用來評估電動汽車、分布式電源、儲能接入后帶來的環(huán)境效益，環(huán)境改善程度d值越大環(huán)境改善程度越好，本發(fā)明中用系統(tǒng)排放的co2、co、so2、nox四種污染氣體量的加權(quán)平均值來表示系統(tǒng)排放的污染氣體量；

(8)能源改善程度e，能源改善程度是指是指電動汽車、分布式電源、儲能接入后在原來基礎上節(jié)省的能源，即將同等效果的舊技術(shù)改為電動汽車或是分布式電源后節(jié)省的能源，用來評估電動汽車、分布式電源、儲能接入后帶來的能源效益，能源改善程度e值越大能源效益越好；將上述耗能產(chǎn)品技術(shù)所耗的能源折合為標準煤進行計算與比較。根據(jù)資料，每kg汽油折合標準煤1.4714kg,汽車每百公里耗油8*0.725＝5.8kg，電動汽車每百公里耗電14度，每度電折合標準煤0.404kg,每輛汽車日均行程41.096公里。

(9)線路容量裕度f，線路容量裕度是指線路負荷與主變?nèi)萘恐g的差值，當線路負荷超過主變?nèi)萘繒斐蛇^載，必須更換主變，線路容量裕度變化率是是指廣義分布式資源接入后使線路容量裕度變化程度，用來評估配電網(wǎng)的線路容量裕度，表達式為：

其中，m1，m2分別是接入和未接入廣義分布式資源時線路容量裕度；

所述的對指標體系進行綜合決策是使用層次分析法、熵權(quán)法進行權(quán)重分配，最終利用模糊評分法得到智能配用電系統(tǒng)承載能力的綜合評分。其中：

(1)層次分析法

層次分析法是一種經(jīng)過專家賦值，最終得到權(quán)重的方法。本發(fā)明采用層次分析法的步驟如下：

(a)確定各層關系。本發(fā)明根據(jù)評估指標體系，將智能配用電系統(tǒng)承載力的承載能力定為目標層，a、b、c、d、e、f為目的層，a1～c3為指標層。

(b)構(gòu)造判斷矩陣。判斷矩陣有以下性質(zhì)：

aij為指標i對于指標j的重要性，取值為1～9,取值越大代表相對重要性越高。

(c)一致性檢驗。計算最大特征根λmax，判斷矩陣的一致性指標ci，表達式為：

引入一致性比率指標cr,當滿足下式時，矩陣具有一致性。

(d)計算權(quán)重矩陣。先對矩陣每一列歸一化，再按行求和，最后將向量歸一化，得到權(quán)重矩陣w。

w＝(w1w2w3w4w5)^t

(2)熵權(quán)法修正

層次分析法屬于主觀賦值法，存在主觀隨意性的缺點。而熵權(quán)法屬于客觀賦值法，可以用來彌補層次分析法的缺點，兩者結(jié)合使權(quán)重更與實際相符。熵權(quán)法修正步驟如下：

(a)將判斷矩陣每一行歸一化得到標準化矩陣。

(b)根據(jù)下式，使用標準化矩陣(假設矩陣元素為)aij,計算熵權(quán)矩陣，公式如下：

u＝(u1u2u3u4u5)^t

(c)根據(jù)下式，使用權(quán)重矩陣w、熵權(quán)矩陣u，計算綜合權(quán)重矩陣j。

j＝(j1j2j3j4j5)^t

(3)模糊評分法

為進行各指標的綜合，得到智能配用電系統(tǒng)承載力的綜合評估，需要同一化各指標的評價標準，采用模糊評分法。模糊評分法的步驟為：

(a)評語集的選擇。本發(fā)明將智能配用電系統(tǒng)承載力的承載能力的評語集分為三級，分別是優(yōu)、良和差。

(b)隸屬度函數(shù)的選擇。將電壓水平合格率、短時負載率、環(huán)境改善程度、能源改善程度、線路容量裕度變化率歸為效益型指標；將無功配置不合格率、網(wǎng)絡損耗、無功補償耗費歸為成本型指標。根據(jù)潮流計算結(jié)果，確定隸屬度函數(shù)的最優(yōu)值a1，最差值a3，中間值a2。

成本型指標隸屬度函數(shù)為

式中，μik為成本型指標i評語為k的隸屬度；xi為成本型指標i；其中評語為優(yōu)、良、差的序號為k＝1、2、3。效益型指標與成本型指標類似，其中評語為差、良、優(yōu)的序號為k＝1、2、3。

(c)計算模糊評分矩陣。根據(jù)優(yōu)、良、差的評語集，將三級評語隸屬度為1時評分分別為f1＝100、f2＝80、f3＝60，則指標i的模糊評分fdi為

(d)綜合評分方法。修正后的權(quán)重矩陣為j，模糊評分矩陣為fd，配電網(wǎng)承載能力綜合評分fnet為

式中，i＝1～6分別為技術(shù)合理性、安全可靠性、經(jīng)濟性、環(huán)境、能源、容量裕度。

2)根據(jù)廣義分布式資源的特點，給出廣義分布式資源的模型；所述的廣義分布式資源的特點，包括：

(1)電池更換站：

(a)初始充電時刻分為兩段，第一天中午12點到下午2點與第一天晚上11點到第二天凌晨5點，服從均勻分布；

(b)初始荷電狀態(tài)服從正態(tài)分布；

(c)每次進行充電都將電池充滿；

(d)充電功率為定值；

(2)住宅小區(qū)充電站：

(a)初始充電時刻、每日電動汽車行程數(shù)和充電功率相互獨立；

(b)每日電動汽車行程數(shù)服從對數(shù)正態(tài)分布，初始充電時刻服從正態(tài)分布；

(c)每次進行充電都將電池充滿；

(d)充電功率為定值；

(3)收費快速充電站：

(a)初始充電時刻、初始荷電狀態(tài)和結(jié)束荷電狀態(tài)相互獨立；

(b)初始荷電狀態(tài)和結(jié)束荷電狀態(tài)服從正態(tài)分布；

(c)初始充電時刻服從均勻分布；

(d)充電功率為定值；

(4)風力發(fā)電：

風力發(fā)電的功率與風速緊密相關，風速呈威布爾分布，根據(jù)風速分布與風機出力的關系建立風力發(fā)電出力與風速關系的曲線圖，如圖4所示；

(5)光伏發(fā)電：

光伏發(fā)電的功率是與日照強度有關。由于日照強度的隨機性，輸出的功率也擁有隨機性。據(jù)統(tǒng)計，日照強度為beta分布；

(6)微型燃氣輪機：

雖然微型燃氣輪機較燃煤發(fā)電污染較小，但與風力發(fā)電與光伏發(fā)電相比還是存在空氣污染。所以，本發(fā)明將微型燃氣輪機的容量視為不變；

(7)商業(yè)負荷：

商業(yè)電力用戶高峰時段的負荷量較高且持續(xù)時間較長，低谷時期的負荷量很低，電力用戶的日負荷率較低，通常情況下約為50-60％；由于我國的作息習慣，一般都是在9點開始上班，從上圖9可以看出無論是大型商場還是寫字樓，從9點開始負荷用電量急劇上升，在上午10點左右負荷用電量達到峰值，之后負荷波動不大，一般直到晚上20點左右都一直處于高峰狀態(tài)，20點之后負荷用電量開始急劇下降，商業(yè)負荷的最大負荷持續(xù)時間長，且高峰時期用電量高，低谷時期用電量很低，峰谷差極大；

(8)居民負荷：

居民負荷與居民的生活習慣相吻合，基本呈現(xiàn)午高峰和晚高峰，由圖10可以看出，10點到13點形成午高峰，最大負荷集中在17點到21點的晚高峰，21點之后負荷量開始下降。

所述的廣義分布式資源充電站的負荷曲線圖，包括：

(1)如圖1所示的電池更換站充電負荷曲線圖；

(2)如圖2所示的居民區(qū)充電站充電負荷曲線圖；

(3)如圖3所示的公共場所充電站充電負荷曲線圖；

(4)如圖5所示的風力發(fā)電出力曲線圖；

(5)如圖6所示的光伏發(fā)電出力曲線圖；

(6)如圖7所示的風力發(fā)電加儲能出力曲線圖；

(7)如圖8所示的光伏發(fā)電加儲能出力曲線圖；

(9)如圖9所示的商業(yè)可響應負荷曲線圖；

(10)如圖10所示的居民可響應負荷曲線圖。

3)分析智能配用電系統(tǒng)承載力系統(tǒng)的各類變量與變量間的關系，構(gòu)建智能配用電系統(tǒng)承載力的系統(tǒng)動力學模型。

所述的變量與變量間的關系，是指廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)后，分析廣義分布式資源、人口、經(jīng)濟、能源、環(huán)境和鼓勵政策之間的反饋關系，利用系統(tǒng)動力學理論，構(gòu)建智能配用電系統(tǒng)承載力的系統(tǒng)動力學模型，如圖12電動汽車子系統(tǒng)存量流量圖、圖13加入分布式電源、儲能子系統(tǒng)存量流量圖、圖14加入可響應負荷子系統(tǒng)存量流量圖，并利用vensim軟件進行仿真模擬，為未來智能配用電系統(tǒng)規(guī)劃、政策制定以及用戶用電行為指導提供理論依據(jù)。

智能配用電系統(tǒng)承載力核心指標體現(xiàn)在dg、電動汽車、儲能及可響應負荷規(guī)模、特性等系統(tǒng)內(nèi)關鍵指標，以及經(jīng)濟、能源、環(huán)境等外部關鍵指標。利用系統(tǒng)動力學理論，建立接入廣義分布式資源的智能配用電系統(tǒng)承載力因果關系圖，將配用電系統(tǒng)承載力評估模型分為四個子系統(tǒng)：ev子系統(tǒng)、dg子系統(tǒng)、儲能子系統(tǒng)、可響應負荷子系統(tǒng)如圖11所示，本發(fā)明只考慮平抑dg功率波動的儲能，所以將儲能子系統(tǒng)與dg子系統(tǒng)合在一起，利用vensim軟件進行仿真模擬，得到接入廣義分布式資源后對智能配用電系統(tǒng)承載力的影響，并得出相應的鼓勵政策。

下面以圖15所示的含廣義分布式資源的ieee33節(jié)點算例進行測試,驗證了所述方法的有效性。

電動汽車(ev)充電站、分布式電源(dg)、儲能系統(tǒng)(ess)和需求側(cè)響應的負荷模型都是以日負荷曲線表示，所以在潮流計算中，將不同類型ev充電站負荷、dg與需求側(cè)響應負荷疊加到33節(jié)點配網(wǎng)的節(jié)點中。本發(fā)明選擇將居民區(qū)充電站、公共場所充電站、電池更換站分別接入節(jié)點17、22、23中，將微型燃氣輪機、風力發(fā)電機組、光伏發(fā)電機組分別接入節(jié)點13、29、31中，將商業(yè)負荷、居民負荷疊加到9、15節(jié)點中，集中無功補償點在節(jié)點12。

廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)后，進行潮流計算時，首先滿足的是技術(shù)合理性的兩個指標，所以技術(shù)合理性一直都為100分，如圖17a所示。在滿足技術(shù)合理性的前提下，由圖17b-圖17f可見，ev的接入會降低配用電系統(tǒng)承載能力，主要源于安全可靠性和經(jīng)濟性指標的波動下降；dg的接入緩解ev對系統(tǒng)安全可靠性的影響，但影響系統(tǒng)容量裕度指標；儲能的接入有利于提高加入dg后的系統(tǒng)安全可靠性的同時，經(jīng)濟性指標有所下降；加入可響應負荷(dr)后系統(tǒng)各項指標均得到提升，有助提高配用電系統(tǒng)承載力。

本發(fā)明的仿真結(jié)果顯示經(jīng)仿真平臺的測試，建立智能配用電系統(tǒng)承載力模型后，對方程式進行賦值，隨后進行模型仿真，能夠正常運行，得到仿真結(jié)果，即代表量綱一致性檢驗初步通過。再進行人工檢驗其一致性。最后使用vensim單位檢驗功能進行檢查。

廣義分布式資源接入智能配用電系統(tǒng)承載力，在政策的反饋下，智能配用電系統(tǒng)承載力在90分左右達到了優(yōu)的水平，如圖16所示。隨著智能配用電系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，在配電和用電側(cè)，合理的配置和選擇波動性要素，如第十年時有1300輛ev，dg容量為600kw，配有291kwh的儲能，dr用戶數(shù)為300，并通過相應的政策鼓勵，使廣義分布式資源相互協(xié)調(diào)發(fā)展，可以使配電網(wǎng)的承載能力得到逐步的提高。

以電動汽車、分布式電源、儲能、需求側(cè)響應為代表的廣義分布式資源在智能配用電系統(tǒng)發(fā)展中起到推動作用，同時其波動性和隨機性對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定、經(jīng)濟運行提出挑戰(zhàn)。為此，開展智能配用電系統(tǒng)承載能力評估為未來智能配用電系統(tǒng)規(guī)劃、政策制定乃至用戶用電行為指導提供理論依據(jù)。

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