[发明专利]考虑电能质量的分布式光伏接入低压电网可开放容量和承载能力评估方法

权利要求书

1.一种考虑电能质量的分布式光伏接入低压电网可开放容量和承载能力评估方法，其特征在于：

通过以下四个约束计算台区光伏电能质量可开放容量：

基于首端电压偏差约束计算可接入光伏容量；

基于谐波电流畸变率约束计算可接入光伏容量；

基于功率因数约束计算可接入光伏容量；

基于配变负载率约束计算可接入光伏容量；

通过以下四个指标进行光伏电能质量承载能力评估，以此确定光伏是否能安全接入：

计算台区首端电压指标；

计算谐波电流指标；

计算功率因素指标；

计算负载率约束指标。

2.根据权利要求1所述的考虑电能质量的分布式光伏接入低压电网可开放容量和承载能力评估方法，其特征在于：

所述电压首端电压偏差约束具体为：在配变挡位不调整的情况下，台区首端的电压与台区的有功功率、无功功率和上级电源电压密切相关；把电压降落的纵分量近似看作电压损失，即：

式中：U_s为配变上级电压；R_L和X_L分别为上级电源电压到配变的线路等效阻抗；U_N为电网标称电压；P_T和Q_T分别为配变的有功功率和无功功率；U_T为配变台区高压侧电压；

根据上述分析得出，配变低压侧电压和负荷存在相关性：

根据配变台区一个月的历史数据利用最小二乘法计算出上式参数C、a、b，然后依据历史无功功率Q_T数据以及在配变容量±80％限值范围内基于蒙特卡洛原理采样的P_T数据模拟台区预接入的Q_T、P_T序列，通过上式得到每相的序列U_T，滤除序列中不符合限值的数据；

以此输出序列对应的有功功率序列概率95％值作为该台区的最大容量P_max，并根据台区历史最大出力数据P_max与所求得的有功功率95％值P_cp95作差，得到该台区考虑台区首端电压偏差的光伏可接入容量P_Udev,pv＝P_max—P_cp95；

所述谐波电流畸变率约束具体为：以某一相为例，将新增的光伏和台区存量视作两个谐波源，以新增的光伏和台区历史谐波数据95％概率大值进行叠加，求得新增光伏的各次谐波电流上限：

式中：I_stock,h为台区一个月内的h次谐波电流95％概率大值；I_max,h是该台区第h次的谐波电流上限值，K_h为两个谐波源的叠加系数；

以各次谐波电流畸变率不越限为原则，计算各次谐波电流畸变率要求下逆变器的可接入容量：

式中：为第h次谐波电压畸变率限值要求下的最大光伏可接入容量；为对光伏逆变器进行建模仿真得到的第h次的典型谐波电流含有率；

则考虑谐波电压约束的最终光伏可接入容量P_H,pv为：

当考核点的最小短路容量不同于基准短路容量，应按照国标进行换算；由此计算出该台区各次谐波电流的上限，以各次谐波电流畸变率不越限为目标，计算可接入容量；

所述功率因数约束具体为：光伏接入后，日功率因数通过下式估算：

为了保证光伏接入后功率因数满足要求，需满足：

式中：W_pv为预接入光伏的日有功发电量，PF_thre为功率因数限值要求；为了分析出该台区的光伏发电效率，获取该台区去年一年中最大的光伏日总发电量，记为此处定义一个电量容量比即该台区单位报装容量光伏的最大日发电量：

式中：P_stock为所选当天的台区光伏总报装容量；经上述分析，考虑功率因数约束的光伏可接入容量P_PF,pv的约束范围由下式计算：

式中：和分别取自一个月中台区日发电总量最大的那一天的值；

所述配变负载率约束具体为：获取一年的配变每日9时～15时的负载率数据，找到其中的概率95％大值，获取同时刻的有功功率、无功功率值，分别记为P_βmin和Q_βmin；则光伏接入后，该时刻的配变负载率为：

式中：β_T为配变负载率；P_pv为光伏接入容量；P_βmin/|P_βmin|用以判别该台区是否出现返送功率；S_T为配变额定容量；根据上式得出，考虑功率因数约束的光伏可接入容量P_β,pv的约束范围由下式计算：

式中：β_thre为负载率限值要求；

所述台区光伏电能质量可开放容量计算过程具体为：台区首端电压偏差约束和谐波电压畸变率约束得到的均为每一相的光伏可开放容量，因此需逐项计算每一相的可开放容量，求和之后即得到该电能质量指标要求下的台区光伏总可开放容量，即：

在综合考虑上述四个电能质量指标，其最终台区光伏电能质量可开放容量为：

上式中：S_pv为最终的台区光伏电能质量可开放容量；k为修正系数。

3.根据权利要求1所述的考虑电能质量的分布式光伏接入低压电网可开放容量和承载能力评估方法，其特征在于：

所述负载率约束指标计算具体为：根据下式计算分布式光伏接入后配变台区的等效负载率最小值β_T：

式中：P_βmin和Q_βmin分别为近一个月的配变每日9时～15时段的负载率数据中概率95％小值所对应时刻的有功功率和无功功率值；S_T为配变额定容量；S_pv为拟接入光伏容量；k为修正系数；

台区首端电压指标计算：配变低压侧相电压和该相的有功功率和无功功率近似呈下述线性关系：

U≈C-aP-bQ

选取近一个月内历史数据分别求解每一相参数C_A/B/C、a_A/B/C、b_A/B/C获得每相配变低压侧台区和对应相有功、无功功率之间的关系；

若为220V单相光伏逆变器并网，则接入后A相的配变首端电压U_T,A为：

U_T,A≈C_A-a_A(P_A,min-kS_pv)-b_AQ_A,min＝f(P_A,min-kS_pv,Q_A,min)

式中：C_A、a_A、b_A分别为用历史数据求解出来的模型回归参数；P_Amin和Q_Amin分别为近一年的配变每日9时～15时段的A相有功功率中的概率95％小值及其该时刻的无功功率值；S_pv为拟接入光伏容量；k为修正系数；其他两相采用相同规则计算；

若为380V三相光伏逆变器并网，则需分别计算接入后三相的配变首端电压：

计算三相配变首端电压完后，选取其中的最大值作为待评估值：

U_T＝max{U_T,A,U_T,B,U_T,C}

所述谐波电流指标计算具体为：若分布式光伏并网方式为220V单相光伏逆变器并网，则接入后A相的配变低压侧第h次谐波电流幅值I_T,h为：

式中：I_stock,h为台区一个月内的h次谐波电流95％概率大值；为光伏逆变器第h次的典型谐波电流含有率，详见表1；S_pv为拟接入光伏容量；其他两相采用相同规则计算；

若分布式光伏并网方式为380V三相光伏逆变器并网，则需分别计算光伏接入后配变低压侧三相第h次谐波电流幅值：

依次计算分布式光伏接入后2～25次的相谐波电流含有率，取各次的谐波电流幅值I_T,h作为待评估值；

所述功率因数指标计算具体为：根据下式计算分布式光伏接入后配变台区的功率因数PF_T：

式中：和分别为台区的日正向、反向有功电量和无功电量，此处取近一个月中台区日功率因数最小的那一天的值；S_pv为拟接入光伏容量；k为修正系数；

所述承载能力评估的计算依据下表进行：

根据计算出来的相关指标评价光伏接入后的各指标变化情况，并给出相应工单类型以判断该光伏是否能够安全接入台区。