一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，該方法包括以下步驟：收集歷史數(shù)據(jù)；建立仿真模型并優(yōu)化仿真結果；獲得分布式電源的接入方案。該方法通過基于一年的負荷、資源時間序列值進行長過程時序仿真，獲得分布式電源供電區(qū)域電網(wǎng)年網(wǎng)損量相對較小、年平均電壓相對較高的分布式電源接入方案。
【專利說明】一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力規(guī)劃【技術領域】的方法，具體講涉及一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法。
【背景技術】
[0002]分布式電源不同的接入位置和容量，將會影響系統(tǒng)短路電流、無功/電壓分布、電壓穩(wěn)定性等。合理的接入容量和接入位置可以有效改善配電網(wǎng)電壓、減小電網(wǎng)網(wǎng)損。反之，如果布置不合理，將會影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。因此，分布式電源的優(yōu)化布置及容量選擇，是分布式電源規(guī)劃階段要解決的首要問題。
[0003]分布式電源的接入，應在考慮資源(風能、太陽能等)的同時，以降低系統(tǒng)網(wǎng)損，提高節(jié)點電壓為優(yōu)化目標，提升電網(wǎng)運行的安全性和經(jīng)濟性。分布式電源并網(wǎng)后的電網(wǎng)網(wǎng)損、電壓分布情況與電網(wǎng)中負荷的容量及分布、分布式電源的容量及位置，以及網(wǎng)絡的拓撲結構都緊密相關。目前文獻中提出的以網(wǎng)損最小為目標的分布式發(fā)電最優(yōu)配置分析，都是針對出力靈活可控的分布式電源，將分布式電源出力及負荷分布視為恒定或進行了大量簡化，而沒有考慮分布式電源出力和負荷波動的隨機性。由于電網(wǎng)負荷波動比較大，而且分布式電源的出力也是波動的，所以采用基于某個靜態(tài)時刻值或典型日進行分布式電源的容量和選址優(yōu)化分析，不一定在長時間過程中是最優(yōu)的。
[0004]因此，需要提供一種基于至少連續(xù)一年的風能、太陽能資源與負荷的實際數(shù)據(jù)進行長過程時序仿真，進而進行分布式電源優(yōu)化選址的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，該方法通過基于一年的負荷、資源時間序列值進行長過程時序仿真，獲得分布式電源供電區(qū)域電網(wǎng)年網(wǎng)損量相對較小、年平均節(jié)點電壓相對較高的分布式電源接入方案。
[0006]實現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為:
[0007]一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，其改進之處在于:所述方法包括以下步驟:1、收集歷史數(shù)據(jù)；
[0008]I1、建立仿真模型并優(yōu)化仿真結果；
[0009]II1、獲得分布式電源的接入方案。
[0010]進一步的，所述步驟I包括:獲得分布式電源規(guī)劃供電區(qū)域的單位時間內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，設定時間分辨率；形成歷史數(shù)據(jù)的時間序列。
[0011]進一步的，所述歷史數(shù)據(jù)包括資源數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)；所述資源數(shù)據(jù)包括風電資源數(shù)據(jù)和太陽能資源數(shù)據(jù)；所述負荷數(shù)據(jù)包括每條饋線的負荷數(shù)據(jù)分布情況；所述資源數(shù)據(jù)和所述負荷數(shù)據(jù)時間上相對應。
[0012]進一步的，所述步驟II包括:
[0013]S201、通過仿真軟件建立含配電網(wǎng)仿真模型，連接仿真軟件和優(yōu)化軟件，通過優(yōu)化軟件構建優(yōu)化算法；
[0014]S202、根據(jù)代接入分布式電源的所述變電站的負荷年平均值確定變電站的分布式電源初始接入方案；
[0015]S203、將資源數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)的時間序列輸入仿真軟件進行長過程時序仿真，獲得分布式電源仿真結果；
[0016]S204、獲得分布式電源仿真結果，將仿真結果輸入優(yōu)化軟件，根據(jù)優(yōu)化目標優(yōu)化接入方案；
[0017]S205、重復步驟S203和S204，獲得所述步驟III中符合優(yōu)化目標的分布式電源接入方案。
[0018]進一步的，所述仿真結果包括分布式電源對接入變電站對供電區(qū)域的年有功網(wǎng)損值和年節(jié)點電壓值；
[0019]所述仿真結果通過ASCII文檔或數(shù)據(jù)庫文檔存儲，所述優(yōu)化軟件通過所述連接接口獲取所述ASCII文檔或數(shù)據(jù)庫文檔。
[0020]進一步的，所述接入方案包括分布式電源的接入位置和接入容量。
[0021]進一步的，所述步驟S201包括以下步驟:
[0022]S2011、仿真軟件根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)建立含配電網(wǎng)的仿真模型；
[0023]S2012、優(yōu)化軟件根據(jù)所述仿真模型構建優(yōu)化算法；
[0024]S2013、通過動態(tài)鏈接庫建立仿真軟件和優(yōu)化軟件的連接接口 ；
[0025]進一步的，所述優(yōu)化目標包括以下情況:若以經(jīng)濟性為主，則保證年網(wǎng)損較小為首要目標，兼顧年平均節(jié)點電壓；若以供電質(zhì)量為主，則保證年平均節(jié)點電壓較高為首要目標，兼顧年網(wǎng)損較小。
[0026]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0027]( I)本發(fā)明的方法克服基于某靜態(tài)時刻值或典型日進行分布式電源的容量和選址優(yōu)化分析在長過程中不一定最優(yōu)的缺點，利用長過程時序仿真方法實現(xiàn)最優(yōu)接入方案，更加高效、準確的獲得分布式電源的優(yōu)化接入方案。
[0028](2)本發(fā)明的方法可應用于分布式電源接入配電網(wǎng)規(guī)劃，降低分布式電源接入后供電區(qū)域內(nèi)年網(wǎng)損。
[0029]( 3 )本發(fā)明的方法可應用于分布式電源接入配電網(wǎng)規(guī)劃，提高分布式電源接入后供電區(qū)域內(nèi)年平均節(jié)點電壓。
[0030](4)本發(fā)明的方法充分考慮了分布式新能源發(fā)電出力的波動性和隨機性、負荷的波動性，得到最優(yōu)的分布式電源接入方案，可提高電網(wǎng)和分布式電源運行穩(wěn)定性以及經(jīng)濟性。
[0031](5)本發(fā)明的方法克服了仿真軟件無法實現(xiàn)更加復雜的優(yōu)化控制系統(tǒng)，而優(yōu)化軟件無法進行快速的仿真分析計算的缺點，實現(xiàn)將兩種軟件結合起來，從而更好的進行分布式電源的優(yōu)化規(guī)劃。
[0032](6)本發(fā)明的方法提出了仿真軟件(如DIgSILENT/PowerFactory)和優(yōu)化軟件(如MATLAB)的數(shù)據(jù)接口，可將兩種軟件結合起來，實現(xiàn)兩種軟件的串行執(zhí)行操作，提高工作效率?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0033]圖1為分布式電源接入方案確定流程圖；
[0034]圖2為遺傳算法流程圖；
[0035]圖3 為 MATLAB 和 DIgSILENT/PowerFactory 的連接窗 口 ；
[0036]圖4 為基于 DIgSILENT/PowerFactory 和 MATLAB 優(yōu)化規(guī)劃方案。
【具體實施方式】
[0037]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進一步的詳細說明。
[0038]如圖1所示，圖1為分布式電源接入方案確定流程圖；基于長過程時序仿真實現(xiàn)分布式電源規(guī)劃方法包括以下步驟:
[0039]步驟一、處理供電區(qū)域的歷史數(shù)據(jù)。具體包括以下:
[0040]S101、收集供電區(qū)域最新的數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)包括資源數(shù)據(jù)和各點負荷數(shù)據(jù)，其中負荷數(shù)據(jù)細化到配電網(wǎng)每條饋線的負荷分布；資源數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)的時間分辨率為15分鐘。其中，在電力系統(tǒng)調(diào)度機構數(shù)據(jù)庫中獲取供電區(qū)域的所述負荷數(shù)據(jù)，在氣象部門或已建電源業(yè)主處獲取資源數(shù)據(jù)
[0041]S102、根據(jù)當?shù)仉娋W(wǎng)負荷規(guī)劃情況，獲得分布式電源規(guī)劃水平年各點負荷預測數(shù)據(jù)。
[0042]S103、根據(jù)歷史數(shù)據(jù)形成資源數(shù)據(jù)、供電區(qū)域各點負荷數(shù)據(jù)一年的時間序列，其中資源和負荷數(shù)據(jù)在時間上是相對應的。
[0043]步驟二、建立仿真模型，優(yōu)化分布式電源接入方案。具體包括以下:
[0044]S201、在能夠同時具備無功電壓、潮流、電能質(zhì)量、短路電流和長過程時序仿真等功能的仿真軟件中搭建詳細的供電區(qū)域電源、網(wǎng)架、負荷模型，該仿真模型反應出其負荷分布情況。
[0045]S202、在仿真軟件中搭建能夠反應電源特性的分布式電源仿真模型。
[0046]S203、在優(yōu)化軟件中進行優(yōu)化代碼編寫；優(yōu)化對象為分布式電源的接入方案(即接入位置和接入容量)，優(yōu)化目標為區(qū)域電網(wǎng)年網(wǎng)損最小、年平均節(jié)點電壓最高的分布式電源方案。
[0047]S204、確定分布式電源待接入變電站，根據(jù)各接入變電站的負荷年平均值確定各變電站的分布式電源初始接入方案。
[0048]S205、將資源和負荷一年的時間序列數(shù)據(jù)代入仿真軟件中進行長過程時序仿真，獲得仿真結果，即分布式電源接入對供電區(qū)域的年有功網(wǎng)損和節(jié)點電壓的影響值，其中分布式電源的無功調(diào)節(jié)能力根據(jù)實際機組情況而定。
[0049]S206、根據(jù)獲得的仿真結果對分布式電源的接入方案進一步優(yōu)化，即將仿真結果代入優(yōu)化軟件中進行計算，根據(jù)優(yōu)化目標確定進一步的接入方案，優(yōu)化軟件輸出分布式電源的接入位置和接入容量。
[0050]優(yōu)化目標包括以下情況:若以經(jīng)濟性為主，則保證年網(wǎng)損較小為首要目標，兼顧年平均節(jié)點電壓；若以供電質(zhì)量為主，則保證年平均節(jié)點電壓較高為首要目標，兼顧年網(wǎng)損較小。
[0051]S207、對進一步確定的分布式電源接入方案，重復步驟S205和S206，最終得到兼顧年網(wǎng)損和年節(jié)點電壓的分布式電源接入方案。
[0052]步驟三、獲得符合優(yōu)化目標的分布式電源接入方案。
[0053]本發(fā)明的一種實施例中，使用如DIgSILENT/PowerFactory的仿真軟件，作為電力系統(tǒng)的分析軟件具有以下特點，可進行靜態(tài)、暫態(tài)、長過程時序仿真計算，且仿真計算速度快，網(wǎng)絡拓撲結構清晰，電網(wǎng)結構以有名值表示，工程應用方便；針對單個元件，如發(fā)電模型、負荷模型等，其內(nèi)部控制邏輯可通過軟件內(nèi)部語言編寫；無法完成比較復雜的控制系統(tǒng)，如無法自動實現(xiàn)分布式電源容量和位置的優(yōu)化調(diào)整。
[0054]本發(fā)明的一種實施例中，使用如MATLAB的優(yōu)化軟件，該優(yōu)化軟件具有以下特點:執(zhí)行效率較低，導致通用的MATLAB仿真計算程序(如matpower)仿真速度比較慢；輸入的配電網(wǎng)數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)化為標么值，數(shù)據(jù)以文檔形式輸入；在分布式電源優(yōu)化規(guī)劃計算中，可通過智能優(yōu)化算法(如遺傳算法等)來求解最優(yōu)安裝位置和容量；無法清晰的看到電網(wǎng)的拓撲結構等信息，當電網(wǎng)結構比較復雜時，工作量大且應用不方便。
[0055]將DIgSILENT/PowerFactory 和 MATLAB 結合使用，DIgSILENT/PowerFactory 進行長過程時序仿真計算，MATLAB對仿真結果進行優(yōu)化，獲得最優(yōu)的分布式電源方案。
[0056]本發(fā)明的一種實施例中，為了實現(xiàn)DIgSILENT/PowerFactory和MATLAB的數(shù)據(jù)交換，在此使用 了 DIgSILENT/PowerFactory 軟件的外部數(shù)據(jù)接 口 DGS-ExIF(DIgSILENT/PowerFactory External InterFace, DGS-ExIF)。數(shù)據(jù)交換的實現(xiàn)方法包括以下步驟:
[0057]SOOOU DIgSILENT通過調(diào)用digexdyn.dll (動態(tài)鏈接庫，表征連接關系)，將仿真算例中的仿真結果經(jīng)數(shù)據(jù)接口輸出。
[0058]S0002、仿真結果經(jīng)數(shù)據(jù)接口輸出后可以以ASCII文檔或數(shù)據(jù)庫的形式存儲。
[0059]S0003、外部優(yōu)化算法軟件MATLAB從ASCII文檔或數(shù)據(jù)庫中獲取算例的實時輸出結果。
[0060]S0004、外部優(yōu)化算法軟件MATLAB根據(jù)預設的優(yōu)化算法和實時的輸出結果數(shù)據(jù)進行優(yōu)化計算，得出優(yōu)化的分布式電源接入位置和接入容量，并將優(yōu)化控制結果填入相應的ASCII文檔或數(shù)據(jù)庫中。
[0061]S0005、外部數(shù)據(jù)接口從相應的ASCII文檔或數(shù)據(jù)庫中獲取優(yōu)化結果，即分布式電源的接入位置和接入容量。
[0062]S0006、優(yōu)化控制結果以事件event的形式下發(fā)給DIgSILENT執(zhí)行。
[0063]整個流程是串行進行的，通過DIgSILENT的內(nèi)部時鐘ElmClock進行控制。
[0064]本發(fā)明的一種實施例中，仿真軟件和優(yōu)化軟件的結合包括以下步驟:
[0065]S100U MATLAB環(huán)境中編寫優(yōu)化算法程序，如遺傳算法。
[0066]S1002、編寫 MATLAB 與 DIgSILENT/PowerFactory 的接口 程序，建立連接窗口，將MATLAB 與 DIgSILENT/PowerFactory 連接在一起。
[0067]S1003、在DIgSILENT/PowerFactory中搭建網(wǎng)絡拓撲結構，包括電網(wǎng)網(wǎng)絡模型和分布式電源模型，為執(zhí)行連續(xù)仿真計算做準備。
[0068]S1004、賦予初值和設定邊界條件，將一年的分布式電源出力、負荷數(shù)據(jù)輸入DIgSILENT/PowerFactory軟件中進行連續(xù)一年的時序仿真計算,輸出有功網(wǎng)損值和節(jié)點電
壓值等結果。
[0069]S1005、通過數(shù)據(jù)接口將DIgSILENT/PowerFactory輸出的有功網(wǎng)損和節(jié)點電壓在MATLAB中進行優(yōu)化；判斷是否達到優(yōu)化算法的迭代次數(shù)，如滿足直接輸出最優(yōu)安裝位置和容量，未滿足就返回步驟S004，直至滿足進入步驟S006。
[0070]S1006、獲得達到優(yōu)化目標的分布式電源接入方案。
[0071]最后應當說明的是:以上實施例僅用于說明本申請的技術方案而非對其保護范圍的限制，盡管參照上述實施例對本申請進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:本領域技術人員閱讀本申請后依然可對申請的【具體實施方式】進行種種變更、修改或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請待批的權利要求保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，其特征在于:所述方法包括以下步驟:1、收集歷史數(shù)據(jù)； I1、建立仿真模型并優(yōu)化仿真結果； II1、獲得分布式電源的接入方案。
2.如權利要求1所述的一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，其特征在于:所述步驟I包括:獲得分布式電源規(guī)劃供電區(qū)域的單位時間內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)，設定時間分辨率；形成歷史數(shù)據(jù)的時間序列。
3.如權利要求2所述的一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，其特征在于:所述歷史數(shù)據(jù)包括資源數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)；所述資源數(shù)據(jù)包括風電資源數(shù)據(jù)和太陽能資源數(shù)據(jù)；所述負荷數(shù)據(jù)包括每條饋線的負荷數(shù)據(jù)分布情況；所述資源數(shù)據(jù)和所述負荷數(shù)據(jù)時間上相對應。
4.如權利要求1所述的一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，其特征在于:所述步驟II包括: 5201、通過仿真軟件建立含配電網(wǎng)仿真模型，連接仿真軟件和優(yōu)化軟件，通過優(yōu)化軟件構建優(yōu)化算法； 5202、根據(jù)待接入分布式電源的所述變電站的負荷年平均值確定變電站的分布式電源初始接入方案； 5203、將資源數(shù)據(jù)和負荷數(shù)據(jù)的時間序列輸入仿真軟件進行長過程時序仿真，獲得分布式電源仿真結果； 5204、獲得分布式電源仿真結果，將仿真結果輸入優(yōu)化軟件，根據(jù)優(yōu)化目標優(yōu)化接入方案； 5205、重復步驟S203和S204，獲得所述步驟III中符合優(yōu)化目標的分布式電源接入方案。
5.如權利要求4所述的一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，其特征在于:所述仿真結果包括分布式電源對接入變電站對供電區(qū)域的年有功網(wǎng)損值和年節(jié)點電壓值； 所述仿真結果通過ASCII文檔或數(shù)據(jù)庫文檔存儲，所述優(yōu)化軟件通過所述連接接口獲取所述ASCII文檔或數(shù)據(jù)庫文檔。
6.如權利要求4所述的一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，其特征在于:所述接入方案包括分布式電源的接入位置和接入容量。
7.如權利要求4所述的一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，其特征在于: 所述步驟S201包括以下步驟: 52011、仿真軟件根據(jù)所述歷史數(shù)據(jù)建立含配電網(wǎng)的仿真模型； 52012、優(yōu)化軟件根據(jù)所述仿真模型構建優(yōu)化算法； 52013、通過動態(tài)鏈接庫建立仿真軟件和優(yōu)化軟件的連接接口。
8.如權利要求4所述的一種基于長過程時序仿真的分布式電源規(guī)劃方法，其特征在于:所述優(yōu)化目標包括以下情況:若以經(jīng)濟性為主，則保證年網(wǎng)損較小為首要目標，兼顧年平均節(jié)點電壓；若以供電質(zhì)量為主，則保證年平均節(jié)點電壓較高為首要目標，兼顧年網(wǎng)損較小。
【文檔編號】G06Q50/06GK103488820SQ201310395912
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權日:2013年9月3日
【發(fā)明者】劉純, 何國慶, 馮凱輝, 趙偉然, 鮑薇, 孫文文, 孫樹敏 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學研究院, 中電普瑞張北風電研究檢測有限公司, 國網(wǎng)山東省電力公司電力科學研究院