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一種智能配電網(wǎng)低碳效益評估方法

文檔序號:9618025閱讀:489來源:國知局
一種智能配電網(wǎng)低碳效益評估方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)低碳效益評估方法,特別是關于一種智能配電網(wǎng)低碳效 益評估方法。
【背景技術】
[0002] 智能配電網(wǎng)低碳效益評估是以潮流追蹤技術和碳足跡概念為基礎,通過微觀碳排 放分析計算,實現(xiàn)電力系統(tǒng)內(nèi)碳排放的計量由發(fā)電側(cè)向負荷側(cè)的轉(zhuǎn)換碳排放,從而準確識 別配電網(wǎng)低碳發(fā)展的薄弱點,為配電網(wǎng)低碳規(guī)劃、運行提供保障。下面對潮流追蹤技術和碳 足跡概念分別進行詳細說明:
[0003] 潮流跟蹤技術是指在特定運行狀態(tài)下,通過潮流分析和計算,明確發(fā)電機或負荷 功率在輸電元件中的分布情況,據(jù)此來度量它們對輸電網(wǎng)絡的使用程度,為收費提供理論 依據(jù)。潮流跟蹤技術的關鍵在于提出科學的分攤模型,合理地在發(fā)電方和電力用戶間分攤 輸電費用和網(wǎng)損。根據(jù)建模機制和分攤原則的不同,潮流跟蹤算法可以分成三種:第一種是 功率跟蹤法,從本質(zhì)上講,按功率跟蹤的方法就是拓撲分析方法,該方法的基本思想是在交 流潮流計算的基礎上,首先將有損網(wǎng)絡等效成無損網(wǎng)絡,將有功和無功解耦形成無損的有 功功率有向圖和無損的無功功率有向圖;然后按比例分攤原則進行功率跟蹤;最后根據(jù)潮 流的方向,將功率跟蹤分為順流跟蹤法和逆流跟蹤法。第二種是電流跟蹤法,由于電流在系 統(tǒng)中無損耗,區(qū)別于功率在系統(tǒng)中流動存在損失,因此提出了電流跟蹤法。電流跟蹤法主要 思想是在潮流計算的基礎上,先通過跟蹤電流來確定每個電源向每個負荷提供的電流,再 將電流轉(zhuǎn)化為功。從本質(zhì)上講,電流跟蹤法也是基于比例分攤原則,只是將比例分攤原則 中的"流"由潮流換成了電流。第三種是功率解析法,先對線路傳輸?shù)墓β蔬M行嚴格解析, 再分析線路中各轉(zhuǎn)運業(yè)務的功率或功率損耗分量,最后描述轉(zhuǎn)運業(yè)務對線路的使用程度, 據(jù)此分攤輸電費用。功率解析法的關鍵是如何確定線路中的功率組成和科學的描述線路的 使用程度?,F(xiàn)有技術中對線路使用程度的描述大致存在兩種觀點,第一種是用線路中各項 轉(zhuǎn)運業(yè)務的功率分量描述線路的使用程度;第二種是用線路中各項轉(zhuǎn)運業(yè)務的功率損耗分 量來描述線路的使用程度。
[0004] "碳足跡"(簡稱碳跡)的概念緣起于"生態(tài)足跡",主要是指在人類生產(chǎn)和消費活 動中所排放的與氣候變化相關的氣體總量,相對于其他碳排放研究的區(qū)別,碳足跡是從生 命周期的角度出發(fā),破除所謂"有煙囪才有污染"的觀念,分析產(chǎn)品生命周期或與活動直接 和間接相關的碳排放過程。碳足跡的具體定義是某一產(chǎn)品或服務系統(tǒng)在其全生命周期內(nèi)的 碳排放總量或活動主體例如個人、組織、部門等,在某一活動過程中直接和間接的碳排放總 量。依據(jù)碳跡定義,在碳跡的觀點中,對于所有商品均采用消費流的定義,即認為所有產(chǎn)生 排放的商品生產(chǎn)是由于消費需求而產(chǎn)生的,因此所有排放的責任應由消費側(cè)來承擔。如果 將這一觀點應用在電力系統(tǒng)中,即認為產(chǎn)生碳排放的行為是由于用戶側(cè)的用電需求,因此 碳排放的責任應該由用戶側(cè)承擔。
[0005] 智能配電網(wǎng)"碳足跡"計算是以潮流追蹤技術為基礎,通過碳排放分析計算,實現(xiàn) 電力系統(tǒng)內(nèi)碳排放的計量由發(fā)電側(cè)向負荷側(cè)的轉(zhuǎn)換,為配電網(wǎng)低碳規(guī)劃、運行提供技術支 撐。在與"碳足跡"電力相關的研究中,計算一般采用宏觀統(tǒng)計的辦法,即先統(tǒng)計各類化石 燃料的消耗總量,再按照各類化石燃料的碳排放因子計算總的碳排放量。這種宏觀碳排放 的統(tǒng)計方法(簡稱為宏觀統(tǒng)計法)計算簡單、計算周期長(通常以年為單位),對于電力行 業(yè)低碳發(fā)展的基礎研究與宏觀分析是比較準確的,因此被廣泛應用,但這種實用的碳排放 分析方法在一些方面亦存在其局限性,主要體現(xiàn)在以下三方面:(1)電力潮流是電力系統(tǒng) 分析中的要素,各類電力系統(tǒng)所研究的問題都涉及潮流的分析與計算,而現(xiàn)有的宏觀分析 法著重于研究將發(fā)電廠視為點碳排放源而產(chǎn)生的排放,與電力系統(tǒng)中的潮流分析脫節(jié),無 法將電力系統(tǒng)的碳排放與電力系統(tǒng)的潮流控制和運行狀態(tài)控制進行深層次的聯(lián)系,不利于 低碳電網(wǎng)技術與用電技術的發(fā)展與效果評價。(2)宏觀統(tǒng)計法需要統(tǒng)計數(shù)據(jù)的支持才可進 行??紤]到能源統(tǒng)計數(shù)據(jù)的發(fā)布往往存在滯后性,并且不同地區(qū)的發(fā)電企業(yè)與電網(wǎng)企業(yè)對 一次能源消耗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計效率各不相同,欲得到全面可信的能源消耗數(shù)據(jù)進行分析,效率 難以保證,這將不利于電力行業(yè)低碳發(fā)展戰(zhàn)略的制定。(3)電能作為典型的二次能源,碳排 放幾乎全部來自生產(chǎn)環(huán)節(jié),而在傳輸與使用環(huán)芐基本不產(chǎn)生排放。宏觀統(tǒng)計法雖然可以界 定各個地區(qū)的電力系統(tǒng)生產(chǎn)電力所帶來的碳成本,卻無法厘定各地在電力交換情況下因支 撐經(jīng)濟發(fā)展伴隨的低碳責任,這將使能源輸出地區(qū)在低碳發(fā)展中處于弱勢,不利于電力系 統(tǒng)低碳減排目標的合理分配。
[0006] 隨著智能配電網(wǎng)規(guī)劃運行的發(fā)展,以及國家對于電力系統(tǒng)的減排要求,智能配電 網(wǎng)的低碳規(guī)劃和運行問題變得尤為重要,有必要采取更合理的微觀方法對智能配電網(wǎng)低碳 效益評估方法進行研究,提高系統(tǒng)運行的低碳性和經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對上述問題,本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)⑻寂欧排c潮流控制和運行狀態(tài)控 制進行深層次聯(lián)系,進而得到可靠的碳排放數(shù)據(jù),且能夠明確碳責任的智能配電網(wǎng)低碳效 益評估方法。
[0008] 為實現(xiàn)上述技術目的,本發(fā)明采取以下技術方案:一種智能配電網(wǎng)低碳效益評估 方法,其特征在于包括以下步驟:(1)待評價智能配電網(wǎng)將其采集的網(wǎng)絡及負荷數(shù)據(jù)信息 發(fā)送給潮流計算模塊,潮流計算模塊根據(jù)接收到的網(wǎng)絡及負荷數(shù)據(jù)信息進行全網(wǎng)的潮流計 算,并將潮流計算結果發(fā)送給逆流追蹤模塊;(2)逆流追蹤模塊根據(jù)接收到的潮流計算結 果形成待評價智能配電網(wǎng)功率有向圖,并根據(jù)比例共享原則,得到在該潮流計算結果下的 逆流追蹤矩陣各項值,并將逆流追蹤矩陣各項值發(fā)送給低碳指標計算模塊;(3)低碳指標 計算模塊根據(jù)步驟(2)得到的逆流追蹤矩陣各項值進行相關碳排放理論計算,得出各低碳 指標計算結果,并將低碳指標計算結果發(fā)送給低碳效益評估模塊;(4)低碳效益評估模塊 接收各低碳指標計算結果,并根據(jù)待評價智能配電網(wǎng)低碳規(guī)劃前后的電網(wǎng)信息,分別進行 低碳效益評估計算,得到智能配電網(wǎng)規(guī)劃前后各項低碳指標的計算結果,并對評估計算結 果的數(shù)值進行比較,得到待評價智能配電網(wǎng)的最優(yōu)運行方案。
[0009] 所述步驟(1)潮流計算模塊根據(jù)接收到的網(wǎng)絡及負荷數(shù)據(jù)信息進行全網(wǎng)的潮流 計算,包括以下步驟:1. 1)根據(jù)待評價智能配電網(wǎng)采集到的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)信息形成節(jié)點導納矩 陣,Ylj= G u+jB^式中,Y 為線路i-j的導納,G 為線路i-j的電導,B ^為線路i-j的電 納;1.2)根據(jù)各PQ節(jié)點的電壓初值辦和除平衡節(jié)點外各節(jié)點電壓相位初值#,得到待 求量U和Θ的初始向量1]((])和Θ w,其中,U表示節(jié)點電壓的幅值;Θ表示節(jié)點電壓的相 角;Uw表示節(jié)點電壓的幅值的初始值;θ w表示節(jié)點電壓的相角的初始值;1. 3)先根據(jù) 待評價智能配電網(wǎng)采集到的負荷數(shù)據(jù)信息、步驟1.2)得到的U-和Θ W、PV節(jié)點 和平衡節(jié)點所給定的電壓以及步驟1. 1)得到的節(jié)點導納矩陣,按照η節(jié)點系統(tǒng)在極坐標 下的功率方程,計算有功功率差和無功功率差,再根據(jù)計算有功功率差和無功功率差的計 算結果求出修正方程式中的誤差函數(shù)值ΔΡ((])和其中,有功功率差的計算公式為:
.式中,Δ Ρ;表示有功功率差,PDi表示節(jié)點i的 有功功率,1^表示節(jié)點i的電壓幅值,U ^表示節(jié)點j的電壓幅值,G ^表示線路i_j的電導, By表示線路i-j的電納,Θ ^表示節(jié)點i和節(jié)點j的相角差,i的取值范圍是從1~η ;無 功功率差的計算公式為:
式中,AQi表示無功功 率差,01表示節(jié)點i的無功功率,U 1表示節(jié)點i的電壓幅值,U ^表示節(jié)點i的電壓幅值,G ^ 表示線路i-j的電導,By表示線路i-j的電納,Θ ^表示節(jié)點i和節(jié)點j的相角差,i的取 值范圍是從1~η ; 1. 4)先根據(jù)PQ節(jié)點和PV節(jié)點的電壓初值求得Jacobian矩陣J(k),再根 據(jù)
和步驟1. 3)中求得的APW和AQ w,求出該輪迭代電壓幅 值的不平衡量AU?和該輪迭代相角的不平衡量△ Θ,其中,PQ節(jié)點和PV節(jié)點的電壓幅 值的修正量計算公式如下:
卜式中, AU(k)表示第k輪迭代電壓幅值的不平衡向量,表示第k輪迭代節(jié)點i的電壓幅值的 不平衡量,表示第k輪迭代節(jié)點i的電壓幅值,i的取值范圍是從1~n ;PQ節(jié)點和PV節(jié) 點的相角的修正量計算公式如下:
;:式中, Δ θ ω表示第k輪迭代相角的不平衡向量,表示第k輪迭代節(jié)點i的相角,i的取值 范圍是從1~n;l. 5)根據(jù)步驟1.4)中求得AU?和△ θ w計算修正節(jié)點的電壓,其中, 修正節(jié)點的電壓包括幅
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