一种含储能的馈线可开放容量评估方法

技术领域

本发明涉及中压配电网馈线可开放容量评估领域，具体涉及一种含储能的馈线可开放容量评估方法。

背景技术

中压配网可开放容量计算需要在配网尖峰负荷时刻刚性满足N-1校验，然而城市电力负荷复杂多样，不同类型的用户日负荷曲线存在较大差异，负荷峰值出现的时间不同。因此，全网尖峰负荷时刻各馈线或馈线段往往没有达到自身的负荷峰值，单纯的以全网尖峰负荷去计算馈线可开放容量，很有可能出现面向某一业扩需求时，该馈线会出现过载现象。并且由于不同类型用户负荷峰值出现时间不同，因此有必要分析各类型用户负荷特点及用电习惯，使得在计算馈线剩余供电能力时不仅要求在全网负荷峰值时刻满足N-1校验，还要确保在一天中任意时刻新接入用户用电量相对于所属馈线容量均不过载。

如中国专利CN108462210B，公告日2020.01.17，公开了一种基于数据挖掘的光伏可开放容量计算方法，技术要点为：建立电网最大光伏可开放容量能力，在系统达到电网最大光伏可开放容量的基础上，建立主变和线路负载率均衡模型，使各主变负载和线路负载率能够达到均衡分配，实现潮流在电网的均衡分配。该发明解决了通过容载比法或线路输电能力分析计算各电压等级所对应的可开放容量，但是在考虑上还不够合理，容易产生较大的偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：传统的剩余供电能力模型仅以全网峰值时刻负荷进行N-1安全约束，难以同时兼顾负荷高峰时刻全网N-1准则又细致计及大规模电池储能系统和不同类型用户负荷高峰时刻差异，且面向新用户接入时部分馈线出现过载现象的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种含储能的馈线可开放容量评估方法，其特征在于，考虑不同类型用户的负荷时序特性，包括以下步骤：

A，根据历史数据进行负荷分类，获取典型负荷时序特性；

B，计算含储能的可开放容量安全边界模型的约束条件，构建含储能馈线的可开放容量安全边界模型；

C，计算含储能的馈线可开放容量。

作为优选，步骤A中根据历史数据进行负荷分类，获取典型负荷时序特性的方法包括：

A1.将历史负荷数据进行归一化处理，归一化后的数据用数据集P表示，使用聚类算法将数据集P分为J类，获得每种类型的聚类中心C

A2.建立以样本数据P

其中，历史数据中任一样本数据P

A3.计算典型负荷的时序特性。

通过聚类算法将中压配网历史负荷数据进行负荷分类，建立以样本数据P

作为优选，步骤A3中获得典型负荷的时序特性的方法包括：选择最大隶属度样本的负荷数据作为类型j的典型负荷的时序特性，构成数组Q

Q

其中P

将典型负荷的时序特性数组Q

其中，A

通过更新样本数据隶属度矩阵至样本数据与负荷类心之间的欧式距离最小，提取各类类型斌进行最大化处理，处理结果作为典型负荷时序特性作为J种负荷类型的时序特性数组。

作为优选，步骤B中含储能的可开放容量安全边界模型的约束条件包括系统最大容量约束、储能的出力运行约束和馈线及主变的容量约束。

在原剩余供电能力模型的基础上引入储能出力约束和储能充放电作用对馈线和主变压器的影响约束，大规模电池储能系统的可开放容量安全边界计算模型。

作为优选，储能的出力运行约束条件的计算方法包括：构建储能出力模型：

电池储能系统的剩余容量E

其中，η

电池储能系统e在t时刻的剩余容量约束在储能的最大最小容量安全裕度之间：

E

充放电功率在电池储能系统充放功率的最大值之内：

其中，E

通过对电池储能系统e在t时刻的剩余容量的约束，充放电功率在电池储能系统充放功率的最大值之内的约束，优化剩余供电能力模型。为了避免储能系统同时进行充放电动作，引入二进制指示器

作为优选，馈线及主变的容量约束条件的计算方法包括：电池储能系统接入后，馈线和其主变压器的实时净容量表示为：

其中，RF

对储能出力模型进行降维处理，在原有24小时负荷数据的基础上累加电池储能系统在一天中的充放功率：

取峰值时刻的负荷值，将二维数组变为一维数组：

其中，t＝1,2,…,24,S

由于储能系统充放电的时序特性与可开放容量的求解过程在时间维度上不一致，对于可开放容量安全边界模型中的负荷数据，考虑了储能充放电功率优化之后，于负荷峰值时刻截取时间断面，达到了对储能在时间尺度上做降维处理的作用。

作为优选，步骤C中构建含储能的可开放容量安全边界模型的方法包括：以各馈线的负荷增值最大为目标函数，列写可开放容量的安全边界模型为：

剩余供电能力模型是配电网在满足N-1安全准则条件下，配电网各元件在当前负荷水平下的供电潜力计算，N-1准则的安全评估需要电网在尖峰负荷时刻刚性满足N-1校验。通过对含储能的可开放容量安全边界模型进行储能的出力运行约束和储能充放电作用对馈线和主变的容量及负荷的影响，对传统剩余供电能力模型进行优化。

作为优选，步骤C中计算含储能馈线的可开放容量的方法包括：C1.将已知接入用户的典型负荷分为J类，根据已知接入用户的典型负荷时序特性集A

C2.取全网各馈线在类型j接入用户尖峰负荷t

其中，

通过可开放容量模型计算t

C3.根据识别出的典型负荷时序特性单位数组A

其中，

C4.各馈线或馈线段的可开放容量由不同用户类型的安全边界最小极值决定；

FOC＝[FOC

其中，FOC

由接入用户类型在不同馈线峰值时间断面下计算所得各馈线或馈线段安全边界，之后再由典型负荷时序特性按比例加权将时间断面统一至全网尖峰负荷时刻。取各馈线或馈线段的安全边界最小值作为可开放容量，实现了考虑负荷时序特性的含储能馈线可开放容量评估。

本发明的有益效果是：综合突破了原有的仅以配网峰值负荷来进行N-1校验并计算供电能力的固有模式，考虑区分已有用户和新接用户的负荷时序特性，引入馈线可开放容量的概念，不仅可以在全网负荷峰值时刻满足N-1校验，还可以确保在一天中任意时刻新接入用户用电量相对于所属馈线容量均不过载，有利于指导实际工程应用，适用于电企业科学的开展业扩报装业务，指导用户合理的安排用电计划。

附图说明

图1为实施例一的步骤流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

如图1所示，一种含储能馈线的可开放容量评估方法，包括以下步骤：A.根据历史数据进行负荷分类，获取典型负荷时序特性。

A1.对历史负荷数据进行负荷分类，进行初始归一化处理，计算负荷数据类型及每种类型聚类中心；归一化后的数据用数据集P表示，将数据集P分为J类，计算每种类型的聚类中心C

A2.建立以样本数据P

其中，历史数据中任一样本数据P

A3.使用优化算法，获得典型负荷的时序特性。更新隶属度矩阵至样本数据P

其中，A

B.计算含储能的可开放容量安全边界模型的约束条件，构建含储能馈线的可开放容量安全边界模型。含储能的可开放容量安全边界模型的约束条件包括系统最大容量约束、储能的出力运行约束和储能充放电作用对馈线和主变压器的影响约束。储能的出力运行约束条件的计算方法包括：

构建储能出力模型。电池储能系统的剩余容量E

其中，η

E

充放电功率也应该约束在一定的操作范围之内：

其中，E

假设储能的实时RE与主变和馈线的额定容量存在线性关系。储能充放电作用对馈线和主变压器的影响约束条件的计算方法包括：电池储能系统接入后，馈线和其主变压器的实时净容量表示为：

其中，RF

对储能出力模型进行降维处理。将电池储能系统作为一个负荷来处理，在充电时为正负荷，放电时为负负荷，因此对于直接联络负荷S

取峰值时刻的负荷值，将二维数组变为一维数组：

其中，t＝1,2,…,24,S

建立含储能的可开放容量安全边界模型。以各馈线的负荷增值最大为目标函数，对电池储能系统的约束条件进行分析，列写可开放容量的安全边界模型为：

约束条件包括系统最大容量约束、储能的出力运行约束和储能充放电作用对馈线和主变压器的影响约束。

C.计算含储能馈线的可开放容量。

C1.将已知接入用户的典型负荷分为J类，根据已知接入用户的典型负荷时序特性集A

C2.取全网各馈线在类型j接入用户尖峰负荷t

其中，

C3.根据FCM聚类算法识别出的典型负荷时序特性单位数组A

其中，

C4.各馈线或馈线段的可反方容量由不同用户类型的安全边界取其最小极值决定。在获得

FOC＝[FOC

其中，FOC