1.一种计及光伏出力不确定性和全寿命周期成本的配电网变压器规划方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:基于机会约束理论的配变容量规划:
步骤1.1:确定规划区域光伏出力概率模型和负荷波动概率模型,通常将一定时间段内的光照强度近似采用Beta分布来描述:式中:I为光照强度,Ir表示该时间段内最大光照强度;α和β为Beta分布的两个参数;Γ(·)为伽玛函数;
PVG出力与光照强度之间的关系可以近似表示为:
式中:PPVG为光伏出力有功功率大小; 为光伏机组额定容量;
依据随机变量的函数分布定理,同时结合式(1)、式(2)推导出光伏机组出力的概率密度函数为:式中:QPVG为光出出力的无功分量; 表示为光伏机组功率因素大小;
近似采用正态分布来描述负荷波动特性:
式中:PL为负荷的有功分量;μP、σP为负荷有功分量的期望和标准差;QL为负荷的无功分量;θ表示为负荷的功率因素角;
步骤1.2:基于机会约束的台区配变容量规划模型的建立,利用机会约束理论处理光伏接入负荷侧后出力的不确定性,台区上级电网所提供的有功功率PN和光伏有功出力PPVG之和小于台区所需有功功率PL的概率应不超过给定的置信度e:f{PN+λPPVG≤PL}≤e (5)式中:f{·}表示{·}中事件成立的概率;λ表示光伏直供用户出力占总出力的比例;置信度e根据地区实际经济社会发展状况人为给定;
联立公式(3)和(5)可得:
已知台区负荷所需有功功率PL,由上式可确定给定置信度下的网供负荷PN,同时设台区负荷的增长全部由PN来承担,根据公式(7)可确定配变装接容量:式中: 表示第t年上级电网所提供的有功功率;δ为年均负荷增长率;T为配电变压器规划最大使用寿命年限; 表示在寿命周期T内配电网第j条支路上台区配变容量;η为配变经济负载率;Nbranch表示配电网支路总数;ξj表示第j条支路上台区负荷占该配网所有台区总负荷的比例,kj为第j条支路上台区负荷同时率;
步骤2:基于全寿命周期理论的不确定性配变选型建模:步骤2.1:选型目标函数的建立,配变选型规划模型的目标函数如下:minCT=CI+CW+CO+CF+CR (8)式中:CT为周期T内配变LCC成本;CI为配变初始投资成本;CW为配变的运行成本;CO为变配变的检修维护成本;CF为配变的故障成本;CR为配变的退役处置成本;
步骤2.2:考虑光伏出力和负荷波动不确定性的配变运行成本精细化分析;
配变运行成本主要包括配变运行能耗成本CNH和日常巡检成本CCS,式中: 为配变第t年的能耗成本; 为配变每年的巡检成本,r为通货膨胀率,R为社会t折现率,p为综合电价;△S为配变第t年单位运行损耗,其详细数学表达如下:式中: 和 分别为配变第t年单位空载损耗和单位负载损耗; 和 分别为配变第t年单位空载有功损耗和单位空载无功损耗,M(·)、N(·)分别表示 随配变型号和容量变化的函数,可参照相关配变技术参数直接计算求得;和 分别表示配变第t年单位负载有功损耗和单位负载无功损耗;F(·)、S(·)分别表示 随配变型号、容量、光伏出力大小、负荷波动变化的函数;K为无功经济当量,即每千瓦无功功率损耗在变压器中引起的有功功率损耗;
引入概率潮流模型对配电网变压器支路配变负载损耗精确进行求解,概率潮流模型如下所示:式中:Pa和Qa分别表示节点a有功功率及无功功率注入量;w表示配电网节点数;Va和Vb分别表示节点a和节点b的电压幅值;rz和xz分别为台区支路线路电阻和电抗;rb和xb分别为配变电阻和电抗;Gab和Bab分别表示节点导纳矩阵的实部和虚部;δab表示节点a节点b的相角差;
步骤2.3:约束条件:
1)、节点电压和支路电流约束:
式中:Vimin和Vmax分别为第i个节点电压幅值的最小值和最大值;Ij和 为第j条支路电流的实际值和最大允许值;Nbus为配电网节点总数;
2)、DG接入节点安装容量约束:
式中:Si.DG为第i个节点DG接入节点安装容量; 为第i个节点DG允许安装容量上限;
3)、配变型号及容量离散性约束:
设集合A为配变设计容量等级,集合B为待选配变型号,存在以下约束条件:步骤3:基于三点估计法的概率潮流模型求解方法:
设台区配变单位负载损耗△SF与光伏出力和台区负荷的函数关系如下:式中:△SW为台区配变所在支路损耗; 和 分别表示第i个节点光伏出力和负荷大小;ζ表示配变阻抗占所在支路阻抗的比例;
令单位负载损耗△SF用随机变量Y表示,光伏出力和台区负荷用随机变量X表示,式(12)简化为:Y=ζ×f(X)=ζ×f(X1,X2…,Xn) (16)式中:n表示随机变量X的总数;
依据传统三点估计法的步骤可以求解得到台区配变单位负载损耗期望及方差:式中:μY和σY为输出变量Y的期望和标准差;
通过上述步骤,完成计及光伏出力不确定性和全寿命周期成本的配电网变压器规划。