專利名稱：一種電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，屬于配電自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
自2005年2月16日《聯(lián)合國(guó)氣候變化公約京都議定書》正式生效實(shí)施后，二氧化碳減排額將成為一種商品在世界流通。目前我國(guó)二氧化碳排放量已位居世界第二，其他溫室氣體排放量也居世界前列。我國(guó)在開發(fā)和利用能源方面還存在著許多問題，主要是(一 )能源的生產(chǎn)量不能滿足能源消費(fèi)需求的增長(zhǎng)；( 二)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理；(三)能源利用效率不高；(四)對(duì)開發(fā)和利用新能源和可再生能源戰(zhàn)略意義認(rèn)識(shí)不足。因此，我國(guó)當(dāng)前的能源政策是通過(guò)節(jié)能降耗，以提高能源利用率，加速能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力發(fā)展清潔能源。隨著清潔能源的建設(shè)，清潔能源覆蓋了越來(lái)越多的電力用戶。因?yàn)榍鍧嵞茉吹膹V泛應(yīng)用和接入，其電力不但能供給自身負(fù)荷區(qū)域，也反饋到電網(wǎng)中為越來(lái)越多的電力用戶所應(yīng)用分享，所以電網(wǎng)中流動(dòng)的清潔能源比例在逐步提高。傳統(tǒng)的清潔能源分布統(tǒng)計(jì)方法，通常以某一區(qū)域做宏觀統(tǒng)計(jì)，通過(guò)該區(qū)域的清潔能源總體比例來(lái)表征電網(wǎng)的清潔能源利用水平。但是，如果能夠準(zhǔn)確地把握清潔能源在電網(wǎng)中的分布，計(jì)算出各個(gè)用戶利用的清潔能源比例，則一方面可以為能源策略的制定者提供更為細(xì)致的電力規(guī)劃決策依據(jù)，更重要的是可以根據(jù)用戶用電的清潔能源比例設(shè)置細(xì)分電價(jià)，并通過(guò)價(jià)格杠桿或補(bǔ)貼機(jī)制進(jìn)一步促進(jìn)清潔能源的發(fā)展，發(fā)揮社會(huì)整體力量共同構(gòu)建生態(tài)環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代社會(huì)。在分布式電力系統(tǒng)中，潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)非常重要的分析計(jì)算方法，用以研究系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行中提出的各種問題。對(duì)規(guī)劃中的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算可以檢驗(yàn)所提出的電力系統(tǒng)規(guī)劃方案能否滿足各種運(yùn)行方式的要求；對(duì)運(yùn)行中的電力系統(tǒng)，通過(guò)潮流計(jì)算可以預(yù)知各種負(fù)荷變化和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的改變會(huì)不會(huì)危及系統(tǒng)的安全，系統(tǒng)中所有母線的電壓是否在允許的范圍以內(nèi)，系統(tǒng)中各種元件(線路、變壓器等)是否會(huì)出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷，以及可能出現(xiàn)過(guò)負(fù)荷時(shí)應(yīng)事先采取哪些預(yù)防措施等。但是，現(xiàn)有技術(shù)中沒有將潮流計(jì)算應(yīng)用于清潔能源的電力分布計(jì)算中，而是采用的前述宏觀統(tǒng)計(jì)這種粗放式的計(jì)算方法。在電力規(guī)劃過(guò)程中，傳統(tǒng)方法得到的數(shù)據(jù)不夠精確，往往無(wú)法采用或者無(wú)法用于實(shí)現(xiàn)電力分布的精確的預(yù)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法。為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術(shù)方案一種電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，其特征在于包括下述步驟
步驟1 在清潔能源接入發(fā)電系統(tǒng)后，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行基態(tài)潮流計(jì)算，獲得整個(gè)電網(wǎng)的電力流動(dòng)分布；步驟2 以一個(gè)清潔電源為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合所述電網(wǎng)有功潮流的流動(dòng)方向，通過(guò)拓?fù)浞治鲞M(jìn)行單一電源的供電范圍分析；步驟3 基于所述電網(wǎng)有功潮流的大小，進(jìn)行電網(wǎng)支路中清潔能源注入功率的分布比例的計(jì)算。優(yōu)先地，還包括步驟4:重復(fù)步驟2和步驟3，對(duì)所述多個(gè)清潔電源的供電范圍分別進(jìn)行清潔功率的分布比例的計(jì)算；步驟5 將步驟4中獲得的所述多個(gè)清潔能源的電力，進(jìn)行疊加，得到電網(wǎng)中各處的清潔能源整體分布。本發(fā)明所提供的清潔能源電力分布計(jì)算方法，可以實(shí)現(xiàn)更為細(xì)致的清潔能源消費(fèi)分析，得到清潔能源電力規(guī)劃和電力系統(tǒng)監(jiān)控所需的多項(xiàng)重要數(shù)據(jù)，從而提高清潔能源電力規(guī)劃和電力系統(tǒng)監(jiān)控精度。同時(shí)，由于本計(jì)算方法只需進(jìn)行一次基態(tài)潮流計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)單快速，可以實(shí)時(shí)計(jì)算，方便對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1為本發(fā)明所提供的清潔能源電力分布計(jì)算方法的流程圖；圖2為電網(wǎng)基態(tài)潮流的示意圖；圖3為電網(wǎng)中清潔能源分布的估算結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所提供的清潔能源電力分布計(jì)算方法可以應(yīng)用在分布式發(fā)電系統(tǒng)中。該分布式發(fā)電系統(tǒng)中包括多個(gè)清潔能源，例如水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等。該方法用于計(jì)算出清潔能源在整個(gè)電網(wǎng)中的分布狀況，甚至可以用于計(jì)算出各個(gè)支路或者各個(gè)用戶利用的清潔能源比例。本發(fā)明所提供的清潔能源電力分布計(jì)算方法，整體上包括以下步驟步驟1 對(duì)包含一個(gè)或多個(gè)清潔能源的電網(wǎng)進(jìn)行基態(tài)潮流計(jì)算，獲得整個(gè)電網(wǎng)的電力流動(dòng)分布；步驟2 以單個(gè)清潔電源為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合電網(wǎng)有功潮流的流動(dòng)方向，通過(guò)拓?fù)浞治鲞M(jìn)行單一電源的供電范圍分析；步驟3 基于電網(wǎng)有功潮流的大小，進(jìn)行電網(wǎng)支路中清潔能源注入功率的分布比例的計(jì)算；步驟4 重復(fù)步驟2和步驟3，對(duì)全部清潔電源的供電范圍分別進(jìn)行清潔功率的分布比例的計(jì)算；步驟5 將步驟4中獲得的各個(gè)清潔能源的電力，進(jìn)行疊加，得到電網(wǎng)中各處的清潔能源整體分布。 可以理解，在電網(wǎng)內(nèi)僅含有一個(gè)清潔能源的時(shí)候，可以省略步驟4和步驟5。
具體而言，本發(fā)明所提供的清潔能源電力分布計(jì)算方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下
步驟(1)對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行基態(tài)潮流計(jì)算，獲得電網(wǎng)中電源、負(fù)荷和設(shè)備支路中潮流流動(dòng)分布情況。步驟O)以一個(gè)清潔發(fā)電電源為起始點(diǎn)，根據(jù)潮流流動(dòng)方向，進(jìn)行廣度拓?fù)渌阉?，以得出其供電范圍及電力分布。在以清潔發(fā)電電源為起始點(diǎn)進(jìn)行拓?fù)鋸V度搜索的時(shí)候，若與搜索起始節(jié)點(diǎn)聯(lián)通的電網(wǎng)設(shè)備支路中的基態(tài)潮流，與此次搜索方向一致，則使該設(shè)備支路及對(duì)側(cè)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入該電源的供電范圍。此時(shí)將該設(shè)備支路稱為該搜索起始點(diǎn)的“供電支路”，將對(duì)側(cè)節(jié)點(diǎn)稱為該搜索起始點(diǎn)的“下級(jí)供電節(jié)點(diǎn)”。步驟(3)將本次搜索起始點(diǎn)的所有“供電支路”上的功率進(jìn)行加總，得到支路總功率Pnd_0_Sum，并得到各條“供電支路” i中的功率占支路總功率Pnd_0_sum的功率比例 Ki，其中Ki = Pi/Pnd_0_sum, Pi是一條“供電支路”的功率。步驟(4)用作為本次搜索起始點(diǎn)的清潔能源的注入功率P和功率比例Ki，計(jì)算各條“供電支路” i中的清潔能源電力Pci，其中Pci = P*Ki。通過(guò)步驟( 和步驟，將作為搜索起始點(diǎn)的清潔能源的注入功率，根據(jù)該清潔能源的所有“供電支路”的功率之比，分配到各個(gè)“供電支路”上。步驟(5)將“下級(jí)供電節(jié)點(diǎn)”遞歸帶入步驟(2)至步驟⑷的計(jì)算過(guò)程，直至沒有新的“下級(jí)供電節(jié)點(diǎn)”。這樣就算出了對(duì)于某一清潔能源而言的供電范圍內(nèi)的電力分布。步驟(6)對(duì)所有的清潔能源均進(jìn)行上述步驟2至步驟5的分析，將電力系統(tǒng)的所有支路中的清潔電力相加，即得到整個(gè)電網(wǎng)中清潔能源的電力分布。步驟(7)將支路中的清潔能源的注入母線的電力分布相加，即得到各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)消耗的清潔能源電力。可以理解，如果只需要計(jì)算某一清潔能源而言的供電范圍內(nèi)的電力分布，則只需進(jìn)行步驟1至步驟5 ；如果還需要計(jì)算整個(gè)電網(wǎng)中所有清潔能源的電力分布，則需要進(jìn)行步驟1至步驟6 ；如果需要計(jì)算負(fù)荷節(jié)點(diǎn)消耗的清潔能源電力，則需要進(jìn)行步驟1至步驟5以及步驟7。由于可以精確計(jì)算各個(gè)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)消耗的清潔能源電力，就能夠得到細(xì)致的清潔能源消費(fèi)分析。利用步驟1至步驟6計(jì)算得到的整個(gè)電網(wǎng)的所有清潔能源的電力分布，可以得到清潔能源電力規(guī)劃和電力系統(tǒng)監(jiān)控所需的重要數(shù)據(jù)，從而提高清潔能源電力規(guī)劃和電力系統(tǒng)監(jiān)控精度。本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算中利用了電網(wǎng)中有功流動(dòng)的線性化的特點(diǎn)，充分地考慮了各電源對(duì)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)合影響，同時(shí)計(jì)算只需進(jìn)行一次基態(tài)潮流計(jì)算，計(jì)算簡(jiǎn)單快速，可以實(shí)時(shí)計(jì)算，方便對(duì)電網(wǎng)的監(jiān)控。下面結(jié)合圖1至圖3，對(duì)電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法展開詳細(xì)的說(shuō)明。為簡(jiǎn)化說(shuō)明，示例中近似認(rèn)為電網(wǎng)設(shè)備中有功功率損耗為零。本發(fā)明是網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行潮流計(jì)算，獲得整個(gè)電網(wǎng)的功率流動(dòng)分布。步驟A 對(duì)有一個(gè)或多個(gè)清潔能源發(fā)電接入后的電網(wǎng)，進(jìn)行基態(tài)潮流計(jì)算，獲得各電源點(diǎn)的出力情況、負(fù)荷功率情況、線路上潮流流動(dòng)分布情況。如圖2中數(shù)值如“P0 =···” 所示，方向?yàn)榧^方向。示例中假設(shè)外網(wǎng)電源為非清潔能源，清潔能源為電源1和電源2。 其初始有功潮流均為2。步驟B:以一個(gè)清潔發(fā)電電源為起始點(diǎn)，根據(jù)潮流流動(dòng)方向，進(jìn)行廣度拓?fù)渌阉鳎贸銎涔╇姺秶半娏Ψ植?。從清潔能源電?開始，其流入節(jié)點(diǎn)1的清潔電力的大小Pnd_ c_injl為2。而節(jié)點(diǎn)1中與搜索方向相同的只有支路2，而支路3的有功潮流方向與搜索方向不一致，因此不進(jìn)入電源1的供電范圍。因?yàn)閮H僅是支路2承擔(dān)了全部節(jié)點(diǎn)1注入的清潔電力，故K2 = 1，所以支路2中的清潔電力Pc2_l = Pnd_c_inj2*K2 = 2。步驟C 檢查清潔發(fā)電電源1是否有其他“次級(jí)供電節(jié)點(diǎn)”。如果沒有，則對(duì)于清潔發(fā)電電源1的供電范圍分析結(jié)束，轉(zhuǎn)入對(duì)清潔發(fā)電電源2的分析。步驟D 對(duì)清潔發(fā)電電源2而言，其對(duì)節(jié)點(diǎn)2的清潔電力注入Pnd_C_inj2 = 2，而節(jié)點(diǎn)2的清潔電力的“供電支路”包括支路3和支路5，因此Pnd_0_Out = P03+P05 = 2+8 =10。支路3中的清潔電力比例K3 = 2/(2+8) = 0. 2，支路5中的清潔電力比例K5 = 8/ (2+8) = 0. 8，繼而得到支路3中的清潔電力Pc3_2 = Pnd_c」nj2*K3 = 2*0. 2 = 0. 4，支路 5 中的清潔電力 Pc5_2 = Pnd_c_inj2*K5 = 2*0. 8 = 1· 6。步驟E 檢查清潔發(fā)電電源2是否有其他“次級(jí)供電節(jié)點(diǎn)”。對(duì)節(jié)點(diǎn)2而言，清潔發(fā)電電源2的“次級(jí)供電節(jié)點(diǎn)”為節(jié)點(diǎn)1。對(duì)節(jié)點(diǎn)1而言，其全部的清潔電力流向支路2，因此 Pc2_2 = 0. 4。步驟F 檢查清潔發(fā)電電源2是否有其他“次級(jí)供電節(jié)點(diǎn)”，如果沒有，則對(duì)于清潔發(fā)電電源2的供電范圍分析結(jié)束，步驟G 檢查是否有新的未分析的清潔發(fā)電電源，如果沒有則掃描分析結(jié)束；如果有則對(duì)未分析的清潔發(fā)電能源進(jìn)行前述步驟A至步驟F的類似分析，得到該清潔發(fā)電能源的供電范圍分析結(jié)果。步驟G 將所有電力設(shè)備支路中的清潔電力相加，即得到整個(gè)電網(wǎng)中清潔能源的電力分布。對(duì)支路5而言Pc5 = Pc5_2 = 1. 6，對(duì)支路2而言Pc2 = Pc2_l+Pc2_2 = 2+0. 4 =2. 4。步驟H:進(jìn)行支路功率相節(jié)點(diǎn)功率的轉(zhuǎn)換，可以得到電網(wǎng)中兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的清潔電力消費(fèi)為負(fù)荷ι的為1. 6，負(fù)荷2為2. 4，其和正好和清潔電源的電力總加相一致。最后的電網(wǎng)中清潔能源電力分布如圖3所示。以上對(duì)本發(fā)明所提供的電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。 對(duì)本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的前提下對(duì)它所做的任何顯而易見的改動(dòng)，都將構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求
1.一種電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，其特征在于包括步驟1 在清潔能源接入發(fā)電系統(tǒng)后，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行基態(tài)潮流計(jì)算，獲得整個(gè)電網(wǎng)的電力流動(dòng)分布；步驟2:以一個(gè)清潔電源為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合所述電網(wǎng)有功潮流的流動(dòng)方向，通過(guò)拓?fù)浞治鲞M(jìn)行單一電源的供電范圍分析；步驟3 基于所述電網(wǎng)有功潮流的大小，進(jìn)行電網(wǎng)支路中清潔能源注入功率的分布比例的計(jì)算。
2.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，其特征在于還包括 步驟4 重復(fù)步驟2和步驟3，對(duì)所述多個(gè)清潔電源的供電范圍分別進(jìn)行清潔功率的分布比例的計(jì)算；步驟5 將步驟4中獲得的所述多個(gè)清潔能源的電力，進(jìn)行疊加，得到電網(wǎng)中各處的清潔能源整體分布。
3.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，其特征在于所述步驟1中獲得整個(gè)電網(wǎng)的電力流動(dòng)分布，是指獲得電網(wǎng)中的電源、負(fù)荷和設(shè)備支路中潮流流動(dòng)分布情況。
4.如權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，其特征在于 在步驟2中進(jìn)行拓?fù)鋸V度搜索的時(shí)候，若與作為搜索起始節(jié)點(diǎn)的清潔能源相聯(lián)通的電網(wǎng)設(shè)備支路中的基態(tài)潮流，與搜索方向一致，則使該設(shè)備支路及對(duì)側(cè)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)入該清潔電源的供電范圍。
5.如權(quán)利要求4所述的電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，其特征在于步驟3中，電網(wǎng)支路中清潔能源注入功率的分布比例的計(jì)算，是指將所述作為搜索起始點(diǎn)的所述清潔能源的注入功率，根據(jù)所述清潔能源的所有供電支路的功率之比，分配到各個(gè)供電支路上，所述供電支路是指與搜索方向一致的所述設(shè)備支路。
6.如權(quán)利要求4所述的電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，其特征在于所述步驟3中，電網(wǎng)支路中清潔能源注入功率的分布比例的計(jì)算，包括以下步驟 將作為本次搜索起始點(diǎn)的清潔能源的所有供電支路上的功率進(jìn)行加總，得到支路總功率Pnd_0_Sum，并得到各條供電支路i中的功率占支路總功率Pnd_0_sum的功率比例Ki，其中Ki = Pi/Pnd_0_sum,Pi是一條供電支路的功率，所述供電支路是指與搜索方向一致的所述設(shè)備支路；用作為本次搜索起始點(diǎn)的清潔能源的注入功率P和功率比例Ki，計(jì)算各條供電支路i 中的清潔能源電力Pci，其中Pci = P*Ki。
7.如權(quán)利要求2所述的電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，其特征在于所述步驟4中包括，將下級(jí)供電節(jié)點(diǎn)遞歸帶入步驟2至步驟3，直至沒有新的下級(jí)供電節(jié)點(diǎn)，所述下級(jí)供電節(jié)點(diǎn)是指，進(jìn)行拓?fù)鋸V度搜索的時(shí)候，與作為搜索起始節(jié)點(diǎn)的清潔能源相聯(lián)通的電網(wǎng)設(shè)備支路中的基態(tài)潮流，與搜索方向一致的設(shè)備支路的對(duì)側(cè)節(jié)點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，其特征在于所述步驟5包括對(duì)所有的清潔能源均進(jìn)行所述步驟2至步驟4的計(jì)算，將所述電力系統(tǒng)的所有支路中的清潔能源的計(jì)算結(jié)果相加，得到整個(gè)電網(wǎng)中清潔能源的電力分布。
9.如權(quán)利要求7所述的電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，其特征在于還包括將支路中的清潔能源的注入母線的電力分布相加，得到負(fù)荷節(jié)點(diǎn)消耗的清潔能源電力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)中清潔能源電力分布的計(jì)算方法，包括如下步驟步驟1在清潔能源接入發(fā)電系統(tǒng)后，對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行基態(tài)潮流計(jì)算，獲得整個(gè)電網(wǎng)的電力流動(dòng)分布；步驟2以一個(gè)清潔電源為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合電網(wǎng)有功潮流的流動(dòng)方向，通過(guò)拓?fù)浞治鲞M(jìn)行單一電源的供電范圍分析；步驟3基于電網(wǎng)有功潮流的大小，進(jìn)行電網(wǎng)支路中清潔能源注入功率的分布比例的計(jì)算。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)更為細(xì)致的清潔能源消費(fèi)分析，提高清潔能源電力規(guī)劃和電力系統(tǒng)監(jiān)控精度。
文檔編號(hào)G06Q50/06GK102419855SQ20111040825
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者夏繼紅, 林昌年, 林春龍, 王蘭香, 王國(guó)平, 范玉昆, 袁啟海, 魏文輝 申請(qǐng)人:北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司