一种光伏并网对设备利用率影响程度的判断方法与流程

1.本发明属于配电网规划领域，更具体地，涉及一种光伏并网对设备利用率影响程度的判断方法。


背景技术：

2.影响配电网设备利用率因素众多，现阶段主要从安全准则要求、地区发展、用电负荷特性、负荷增长、网架结构与分布式光伏并网等角度进行分析，对于新型配电网，负荷特性与分布式光伏并网对设备利用率影响最为突出。
3.在负荷特性研究中，常使用负荷峰谷差指标反应负荷特性的好坏，负荷峰谷差越小说明负荷特性越理想，影响负荷峰谷差的主要因素有季节、用户类别等。在分布式光伏并网方面，因分布式光伏出力具有波动性与间歇性，并且间歇性电源可控性较低，接入配电网可能增加网供负荷的峰谷差，现有研究主要集中在分布式光伏并网对配电网继电保护、电压偏差等电能质量方面。
4.现有技术在实际使用中存在许多缺点，目前源荷匹配研究多是从风光等分布式电源互补的角度进行，但随着光伏接入，配电网原有负荷特性发生变化，设备利用率随之改变，从配电网设备利用率角度的源荷匹配研究还不够深入。


技术实现要素：

5.针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种光伏并网对设备利用率影响程度的判断方法，从分布式光伏出力特征与负荷特征角度出发，分析分布式光伏对配电网设备利用率的影响，可根据源荷特征匹配程度提供提升设备利用率的切入点，有助于提高配电网经济运行效益并降低设备冗余情况。
6.本发明的目的是通过以下技术措施实现的。
7.本发明提供一种光伏并网对设备利用率影响程度的判断方法，包括如下步骤：
8.步骤1：根据分布式光伏出力特性与负荷特性，分析分布式光伏并网对配电网原有负荷特性的影响，选取设备利用率指标体系；
9.步骤2：依据源荷特性以及分布式光伏并网前后设备利用率的变化程度，建立源荷匹配指标体系；
10.步骤3：借助拉开档次法进行指标综合赋权，得到源荷匹配综合得分；
11.步骤4：依据评估对象分布式光伏出力数据、负荷数据，进行源荷匹配指标计算；
12.步骤5：依据源荷匹配指标结果，分析分布式光伏并网对配电网设备利用率的影响程度，将得分较低的源荷匹配指标作为影响设备利用率变化的主要因素。
13.本发明提出的光伏并网对设备利用率影响程度的判断方法，能够深入分析分布式光伏与负荷特性在功率、电量、波动趋势等方面的匹配程度，科学合理地评估分布式光伏对配电网设备利用率影响程度，找出制约设备利用率的主导因素，有助于电力用户制定科学合理的用电策略，对于指导配电网高效运行、网架科学规划、增加发电企业的经济效益具有
深远意义。
附图说明
14.图1为本发明中源荷匹配指标与设备利用率指标关系示意图。
具体实施方式
15.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施案例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施案例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
16.本发明实施例提供一种光伏并网对设备利用率影响程度的判断方法，包括如下步骤：
17.步骤一：根据分布式光伏出力特性与负荷特性，分析分布式光伏并网对配电网原有负荷特性的影响，选取设备利用率指标体系；设备利用率指标为综合负载率m'与负荷率β
load
，具体如式(1)与式(3)所示。
[0018][0019][0020]
式(1)中m
t
为间隔为t的采样时间周期内的设备负载率，e
pv,t
为相邻采样周期内光伏发电量，t1、t2分别为光伏出力的始末时间；式(2)中p
load,t
、p
pv,t
分别为在光伏出力期间的各时间周期内原始负荷功率与光伏出力功率，s为设备额定容量。
[0021][0022]
式(3)中t为光伏出力总时间。
[0023]
步骤二：依据源荷特性以及分布式光伏并网前后设备利用率的变化程度，建立源荷匹配指标体系，源荷匹配指标与设备利用率指标关系如图1所示；
[0024]
a)波动匹配度
[0025]
波动匹配度m
wave
定义为在光伏出力期间负荷曲线与光伏出力曲线波动趋势的匹配程度，用于定量分析二者之间的相关程度，计算公式如式(4)所示。
[0026][0027]
式(4)中p
load,ave
、p
pv,ave
分别原始负荷功率、光伏出力功率均值。
[0028]
波动匹配度取值范围为[-1,1]，源荷曲线相关程度与波动匹配度取值范围对应如表1所示。
[0029]
表1∣mwave∣取值范围与相关程度对应关系表
[0030]
∣m
wave
∣取值范围曲线之间的相关性程度0.8～1.0极度相关0.8～0.6强相关性0.4～0.6中等相关0.2～0.4弱相关性0.0～0.2极弱或不相关
[0031]
根据皮尔逊系数相关性程度区间，令波动匹配度指标数值为x，设置源荷曲线相关性的隶属度函数如式(5)所示，当μ(x)》0.5时说明源荷曲线至少具有中等相关性，即波动趋势已基本一致，当μ(x)《0.25说明源荷曲线负相关，即波动趋势相反，负荷谷期与光伏出力峰期近似重合。
[0032][0033]
b)电量匹配度
[0034]
电量匹配度we定义为在光伏出力期间，光伏总发电量与负荷总用电量匹配程度，计算公式如式(6)所示。
[0035][0036]
we取值范围为[0,+∞)，越接近1表示光伏总发电量与负荷总用电量匹配程度越高，当we超过1时说明光伏总发电量超出负荷总用电量需求。
[0037]
c)消纳匹配度
[0038]
消纳匹配度ma定义为在光伏出力期间，可消纳光伏电量占光伏总发电量比值，计算公式如式(7)所示。
[0039][0040]
消纳匹配度ma取值范围为[0,1]，当ma＝1时说明可消纳光伏电量等于光伏总发电量。
[0041]
d)负荷偏移度
[0042]
负荷偏移度s
load
定义为光伏接入后，净负荷较原始负荷数值偏移程度，计算公式如式(8)所示。
[0043][0044]
负荷偏移度s
load
取值范围为[0,+∞)，负荷偏移度越小说明净负荷大小越等于原始负荷。
[0045]
步骤三：借助拉开档次法进行指标综合赋权，得到源荷匹配综合得分。
[0046]
为整体上拉开各评价对象之间的差异，使之尽量拉开档次，以利于对其排序，使用基于“差距驱动”原理的拉开档次法进行指标权重确定。
[0047]
确定权系数向量w的准则是能最大限度地体现被评价对象之间的差异，即式(9)最大值，使得n个被评价对象取值的分散程度尽可能大。
[0048]
c＝w
tat
aw＝w
t
hw
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0049][0050]
式(9)中，h＝a
t
a为实对称矩阵，x
nm
为第n个评价对象的第m个指标得分。若对w不加限值，式(9)可取任何大的值，故此处限定，即满足式(11)中约束条件求得w。
[0051][0052]
步骤四：依据评估对象分布式光伏出力数据、负荷数据，进行源荷匹配指标计算，如对江苏某工业园区光伏用户进行源荷匹配指标计算，指标得分如表所示。
[0053]
表2指标得分与综合得分表
[0054]
[0055]
步骤五：依据源荷匹配指标计算结果，分析分布式光伏并网对配电网设备利用率的影响程度，将得分较低的源荷匹配指标作为影响设备利用率变化的主要因素。对表2进行分析可知，居民2#-5#、工业2#-5#波动匹配度数值均小于0.25，说明在光伏出力期间负荷波动的谷期与光伏出力峰期无法保持一致，在波动匹配度数值较低的前提下，电量匹配度指标保持较高的数值，将导致光伏无法完全消纳，由消纳匹配度数值均小于1可同样得出上述结论，并可知无法消纳的光伏会进而导致潮流反向；又由于负荷偏移度得分低，说明光伏接入后设备利用率下降幅度大，设备利用率低。对比表3综合负载率与负荷率变化情况可以验证源荷匹配指标合理性与科学性。结合上述波动匹配度与电量匹配度指标情况，可依据电力用户日负荷波动情况制定相关的改进措施，如调整电力用户日负荷波动曲线保证波动匹配度指标不少于0.5，或降低光伏装机容量从而降低电量匹配度，从而保证光伏消纳，降低对设备利用率的影响程度。
[0056]
表3综合负载率与负荷率指标情况
[0057][0058]
本说明书中未作详细描述的内容，属于本专业技术人员公知的现有技术。
[0059]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种光伏并网对设备利用率影响程度的判断方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)根据分布式光伏出力特性与负荷特性，分析分布式光伏并网对配电网原有负荷特性的影响，选取设备利用率指标体系；(2)依据源荷特性以及分布式光伏并网前后设备利用率的变化程度，建立源荷匹配指标体系，包括波动匹配度、电量匹配度、消纳匹配度、负荷偏移度；(3)利用拉开档次法进行指标综合赋权，得到源荷匹配综合得分；(4)依据评估对象分布式光伏出力数据、负荷数据，进行源荷匹配指标计算；(5)依据源荷匹配指标结果，分析分布式光伏并网对配电网设备利用率的影响程度，将得分低的源荷匹配指标作为影响设备利用率变化的因素。2.根据权利要求1所述的光伏并网对设备利用率影响程度的判断方法，其特征在于步骤(1)中设备利用率指标为综合负载率m'与负荷率β
load
，具体如下式所示，具体如下式所示式中m
t
为间隔为t的采样时间周期内的设备负载率，e
pv,t
为相邻采样周期内光伏发电量，t1、t2分别为光伏出力的始末时间，p
load,t
、p
pv,t
分别为在光伏出力期间的各时间周期内原始负荷功率与光伏出力功率，s为设备额定容量；式中t为光伏出力总时间。3.根据权利要求1所述的光伏并网对设备利用率影响程度的判断方法，其特征在于步骤(2)中源荷匹配指标如下所示：(2-1)波动匹配度波动匹配度m
wave
定义为在光伏出力期间负荷曲线与光伏出力曲线波动趋势的匹配程度，用于定量分析二者之间的相关程度，计算公式如下式所示式中p
load,ave
、p
pv,ave
分别为原始负荷功率、光伏出力功率均值；根据皮尔逊系数相关性程度区间，令波动匹配度指标数值为x，设置源荷曲线相关性的隶属度函数如下式所示，当μ(x)>0.5时说明源荷曲线至少具有中等相关性，即波动趋势已
基本一致，当μ(x)<0.25说明源荷曲线负相关，即波动趋势相反，负荷谷期与光伏出力峰期近似重合；(2-2)电量匹配度电量匹配度w
e
定义为在光伏出力期间，光伏总发电量与负荷总用电量匹配程度，计算公式如下式所示w
e
取值范围为[0,+∞)，越接近1表示光伏总发电量与负荷总用电量匹配程度越高，当we超过1时说明光伏总发电量超出负荷总用电量需求；(2-3)消纳匹配度消纳匹配度m
a
定义为在光伏出力期间，可消纳光伏电量占光伏总发电量比值，计算公式如下式所示消纳匹配度m
a
取值范围为[0,1]，当m
a
＝1时说明可消纳光伏电量等于光伏总发电量；(2-4)负荷偏移度负荷偏移度s
load
定义为光伏接入后，净负荷较原始负荷数值偏移程度，计算公式如下式所示负荷偏移度s
load
取值范围为[0,+∞)，负荷偏移度越小说明净负荷大小越等于原始负荷。

技术总结
本发明属于配电网规划领域，提供一种光伏并网对设备利用率影响程度的判断方法，包括：(1)根据分布式光伏出力特性与负荷特性，选取设备利用率指标体系；(2)依据源荷特性以及分布式光伏并网前后设备利用率的变化程度，建立源荷匹配指标体系；(3)借助拉开档次法进行指标综合赋权，得到源荷匹配综合得分；(4)依据评估对象分布式光伏出力数据、负荷数据，进行源荷匹配指标计算；(5)依据源荷匹配指标结果，分析分布式光伏并网对配电网设备利用率的影响程度。本发明方法能够深入分析分布式光伏与负荷特性在功率、电量、波动趋势等方面的匹配程度，科学合理地评估分布式光伏对配电网设备利用率影响程度，找出制约设备利用率的主导因素。素。素。


技术研发人员：顾寅凯 宋晚珍 田萌 蒋震 王颖 沈乐 江梅华 魏晨阳
受保护的技术使用者：江苏海宏电力工程顾问股份有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/10/8