[发明专利]一种基于经济运行域的主动配电网经济运行评价方法

权利要求书

1.一种基于经济运行域的主动配电网经济运行评价方法，其特征在于：该方法内容包括如下步骤：

步骤一在面向能源互联网的主动配电网的背景下定义14个二级评价指标；

步骤二将步骤一中定义的指标与已有指标相结合，并且依据定义的新的二级指标的特性分类处理，确立4个新的一级指标，构建面向能源互联网的主动配电网经济运行评价指标体系，并对部分已有指标进行改进；

步骤三利用熵权法修正，运用主客观赋权法相结合的方法改进区间层次分析法，并作为本发明的权重计算方法，利用配电网安全分析中“域”的方法论定义经济运行函数和经济运行域；

步骤四基于经济运行域建立主动配电网各经济运行等级模型；

步骤五根据经济运行函数是否越限判断待评样本是否属于对应等级。

2.根据权利要求1所述的一种基于经济运行域的主动配电网经济运行评价方法，其特征在于：在步骤一中，所述定义14个二级评价指标的具体内容如下：

(1-1)有功缓冲度

有功缓冲度定义为分布式可再生能源发电——DistributedRenewableEnergy Generation，缩写为：DREG，和多种能源接入系统前各个线路有功功率与接入后有功功率之差和接入前时有功功率之比的平均值，其计算公式为：

d=1nΣi=1nPiDG-PiPi×100%]]>

式中P_i、P_i^DG分别为DREG和多种能源接入前、后时第i条线路有功功率，单位：MW；n为主动配电网线路的总数；

(1-2)潮流均衡度

潮流均衡度定义为线路的实际最大功率和极限容量之比的方差，其计算公式为：

SE=Σi=1n(Hi-Σk=1nHkn)2]]>

式中，S_imax分别为引入DREG后线路i的实际最大功率和极限容量，单位：MW；n为主动配电网线路的总数；

(1-3)可控负荷率

可控负荷率定义为实施直接负荷控制和可中断负荷管理控制的用电量占全部用电量的比例，其计算公式为：

ηCL=PCLPav×100%]]>

Pav=∫024P(t)dt24]]>

式中，P_CL为在负荷峰值时切断的可控负荷功率，单位：MW；P_av为日平均负荷，单位：MW；P(t)为t时刻的负荷，单位；MW；

(1-4)激励用电比例

激励用电比例定义为实施分时电价机制的用电量占全部用电量的比例，其计算公式为：

ηE=PEPav×100%]]>

式中，P_E为实施分时电价等灵活电价机制的用电量，单位：MW；

(1-5)智能监控通讯覆盖率

智能监控通讯覆盖率定义为拥有智能监测及通讯设备的配电变容量占全部配电变容量的比重，其计算公式为：

ηob=Σk=1nSkSDT×100%]]>

式中，S_k为第k台拥有智能监测及通讯设备的配电变容量，单位：MW；S_DT为所有配电变总容量，单位：MW；

(1-6)用户参与度

用户参与度：用户参与度是指需求响应(Demandresponse，DR)项目中的响应负荷占总负荷的比例，其计算公式为：

ηDR=PLDRPL×100%]]>

式中，为参加DR的用户的负荷值，单位：MW；P_L表示配网实际负荷值，单位：MW；

(1-7)DREG渗透率

DREG渗透率包含2种类型：分布式可再生能源静态渗透率λ_it和分布式能源有效渗透率λ_vx，其计算公式为：

λit=PDGPLmax]]>

λvx=PDG*PL]]>

式中，P_DG为DREG的额定功率，MW；表示DREG的实际功率，单位：MW；表示配网最大负荷功率，单位：MW；基于分布式能源渗透率的定义，本发明方法DREG渗透率的定义如下：

DREG渗透率定义为静态渗透率λ_it和分布式能源有效渗透率λ_vx加权之和，其计算公式为：

λ=ωλλit+(1-ωλ)λvx=ωλ·PDGPLmax+(1-ωλ)·PDG*PL]]>

式中，ω_λ为权重，DREG渗透率反映了大规模DREG并网对主动配电网的影响程度；

(1-8)DREG消纳率

DREG消纳率定义为指主动配电网运行期间DREG的实际出力与最大允许出力之比，其计算公式为：

θ=PDG*PDGmax×100%]]>

式中，表示实际环境下分布式能源的最大允许出力，单位：MW；

(1-9)调峰效应

调峰效应定义为负荷峰值时分布式发电、储能系统、冷热气电联产及可控负荷接入主动配电网的并网功率与负荷峰值之比，其计算公式为：

ξ=PDG^+PESS^+PHSS^+PEV^+PGAS^+PCL^PLmax]]>

式中，为DREG在负荷峰值时的并网功率，单位：MW；为储能系统在负荷峰值时的放电功率，单位：MW；为冷热气电联产系统储热设备在负荷峰值时转带的热负荷功率，单位：MW；为电动汽车在负荷峰值时的放电功率，单位：MW；为冷热气电联供中燃气机组在负荷峰值时的发电功率，单位：MW；为在负荷峰值时切断的可控负荷功率；

(1-10)消纳贡献度

消纳贡献度定义为指电力系统以外其他能源系统消纳的DREG功率与DREG实际功率之比，其计算公式为：

ηcon=PEVDG+PHEATDG+PHSSDGPDG*]]>

式中，为DREG工作时电动汽车充电对DREG的消纳量，单位：MW；为DREG工作时冷热气电热负荷对DREG的消纳量，单位：MW；冷热气电储热装置对DREG的消纳量，单位：MW；

(1-11)备用贡献度

备用贡献度定义为分布式可再生能源出力的备用容量与最大负荷之比，其计算公式为：

ηsp=PEVmax+PESSmax+PGASmax+PDGmax-PLmaxPLmax×100%]]>

式中，为电动汽车放电的最大出力，单位：MW；为储能设备放电的最大功率，单位：MW；为冷热气电联供中燃气机组的最大出力，单位：MW；为DREG的最大出力，单位：MW；

(1-12)降损贡献度

降损贡献度定义为多能源系统与主动配电网互联引起的电网损耗变化量与并网前电网总损耗之比，其计算公式为：

δ＝ΔP_loss/ΔP₀

式中，ΔP_loss为DREG和多能源系统互联引起的网损变化量，单位：MW；ΔP₀为线路总损耗，单位：MW；ΔP_loss可表示为：

ΔP_loss＝ΔP_DG+ΔP_ESS+ΔP_EV+ΔP_GAS

式中，ΔP_DG、ΔP_ESS、ΔP_EV和ΔP_GAS分别为分布式可再生能源、储能系统、电动汽车和燃气机组引起的网损变化量；因此，有

δ=ΔPlossΔP0=ΔPDGΔP0+ΔPESSΔP0+ΔPEVΔP0+ΔPGASΔP0=(KRT+rM1)·(2PLPDG+2QLQDG-PDG2-QDG2)(rL+KRT)(PL2+QL2)+[2PL(PESS+-PESS-)-(PESS+-PESS-)2]·(KRT+rM2)(rL+KRT)(PL2+QL2)+[2PL(PEV+-PEV-)-(PEV+-PEV-)2]·(KRT+rM3)(rL+KRT)(PL2+QL2)+(KRT+rM4)·(2PLPGAS+2QLQGAS-PGAS2-QGAS2)(rL+KRT)(PL2+QL2)]]>

式中，r为单位长度配电线路电阻值，单位：Ω/km；R_T为变压器阻抗，单位：Ω；P_L和Q_L分别为负荷的有功和无功功率；U为线路的电压，单位：V；P_DG和Q_DG分别为并网DREG的有功和无功功率；P_GAS和Q_GAS分别为并网冷热气电系统燃气机组的有功和无功功率；和分别为储能系统的充电和放电功率，单位：MW；和分别为电动汽车的充电和放电功率，单位：MW；M₁、M₂、M₃和M₄分别是DREG、储能设备、电动汽车充电站和燃气机组与变电站之间的配电线路长度，单位：m；

(1-13)消纳收益率

消纳收益率定义为系统在进行分布式可再生能源消纳过程中带来的经济收益与所需的运行维护成本之比，其计算公式为：

τsoc=Ccap+Cgl+Cpls+Crel+CresCope]]>

式中，C_cap为延缓配电网络投资收益，单位：万元；C_gl为节省网损收益，万元；C_pls为削峰填谷收益，单位：万元；C_rel为提高可靠性收益，单位：万元；C_res为其他收益，单位：万元；C_ope为分布式能源运行维护费用，单位：万元；

C_cap为延缓配电网络投资时间所产生的收益，即年减少电网扩建容量的收益，其计算公式为：

C_cap＝c_dP_Nmax

式中，c_d为配电设备的单位功率造价，单位：万元/MW；P_Nmax为分布式能源年消纳的最大功率，单位：MW；

C_gl为节省网损收益，其计算公式为：

C_gl＝eΔP_lossT_max

式中，e为平均电价，单位：万元/(MW·h)；ΔP_loss是DREG和多种能源系统并网贡献网损的变化量，单位：MW；T_max为最大负荷年利用时间，单位：h；

C_pls为削峰填谷收益，此部分收益主要由储能系统和冷热气电联产系统产生，其公式为：

Cpls=nΣi=124(PESS+(i)-PESS-(i))ei+nΣi=124(PEV+(i)-PEV-(i))ei+nΣi=124PGAS(i)ei+nΣi=124PGAS(i)ηheatCHPeheat+nΣi=124(PESS+(i)-PESS-(i))eheat]]>

式中，n为年投运次数；分别表示第i小时段储能充、放电功率，单位：MW；分别表示第i小时段储能充、放电功率，单位：MW；P_GAS(i)表示第i小时段冷热气电联供机组输出功率，单位：MW；表示第i小时段冷热气电联供储热装置的储、供热功率，单位：MW；表示第i小时段燃气机组余热回收装置效率，在同一时间内储能系统和电动汽车只会保持充电或者放电的一种状态；e_i为第i小时段分时电价，单位：万元/(MW·h)；e_heat为第i小时段供热价格，单位：万元/(MW·h)；

C_rel为提高可靠性的收益即减少停电的损失，本发明方法采用电价倍数法计算停电损失，其计算公式为：

Crel=kbetPDG*]]>

式中，k为分布式能源的平均容量系数；t为年平均停电时间，h；b为电价倍数，b＝产电比/平均电价；

C_res为其他收益，主要包括节约燃料成本收益和政府补贴收益，其计算公式为：

C_res＝C_fuel+C_gon

Cfuel=Σt=1TΣi=1n[αi+βiPi(t)+γiPi2(t)]]]>

Cgon=Σi=1nPi(t)cgon]]>

式中，C_fuel为节约燃料成本收益，单位：万元；C_gon为政府补贴收益，单位：万元；C_gon单位功率的政府补贴资金，单位：万元/kW。T为各种清洁能源年利用小时数，h；α、β、γ分别表示燃料成本模型的系数；i表示各个清洁能源；

C_ope为DREG和多种能源系统接入的运行维护费用，主要由其规模大小确定，其计算公式为：

C_ope＝c_mP_ADN

式中，c_m为单位功率的年运行维护成本，单位：万元/MW；P_ADN为DREG和多种能源系统的额定功率，单位：MW；

(1-14)环境收益率

环境收益率定义为主动配电网使用清洁能源生产的电能代替火力机组发电电能所带来的环境成本减少与所需的运行维护成本之比，其计算公式为：

τeco=CecoCope]]>

式中，C_eco代替火力机组发电电能所减少环境成本，单位：万元。