[发明专利]一种区域多微网综合评价方法

摘要

本发明涉及一种区域多微网综合评价方法，包括：输入区域多微网内各个微网中分布式电源配置数据和负荷情况数据；抽样区域多微网内用户对于冷、热负荷的需求；得到区域多微网综合评估指标中区域多微网源‑荷指标；建立分布式电源模型并抽样区域多微网内分布式电源出力数据和冷热电三联供设备的运行数据；计算区域多微网指标中区域多微网多能利用指标和区域多微网灵活性指标以及区域多微网互动性指标；统计评估年度内微网孤岛运行次数、孤岛运行持续时间等指标；得到区域多微网脆弱性与反脆弱性指标。本发明可以用来更好地评估区域多微网条件下的技术性能，为区域多微网的运行等提供系统的量化指标。

主权项

一种区域多微网综合评价方法，该评价方法首先从区域多微网能量交互性指标、区域多微网灵活性指标、区域多微网脆弱性与反脆弱性指标、区域多微网源‑荷指标及区域多微网多能利用指标五个方面量化区域多微网综合评估指标，包含：(1)区域多微网能量交互性指标1)区域多微网年均输出电量MAOE，用于计算区域多微网年均向外部电网输出的电量总和：$MAOE={\∫}_0^T\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}\left(\right|p_i\left(t\right)|-p_i(t\left)\right)/2dt.---\left(1\right)$式中：p_i(t)为t时刻流入第i个微网的功率；n为区域多微网系统中微网数目，T为所计算的总时间段；2)区域多微网年均发电量MAGE，用于计算区域多微网内各个微网的所有分布式电源年均总发电量：$MAGE=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_0^T{p}_{gen,i}\left(t\right)dt.---\left(2\right)$式中：p_gen,i(t)为第i个微网t时刻的发电功率；3)区域多微网输出电能比MEOR，用于计算区域多微网系统输出电能占区域多微网系统分布式电源总发电量的比例：MEOR‑MAOE/MAGE                         (3)4)区域多微网联络线年均电能交换量MTAE，用于计算多微网系统某条联络线年均流通电量：$MTAE={\∫}_0^T{P}_{i\_exchange}\left(t\right)dt---\left(4\right)$式中：P_{i_exchange}(t)为微网内第i条联络线在第t个小时段的平均流经功率；5)区域多微网联络线年均电能总交换量MAEE，用于计算多微网系统联络线年均流通电量：$MAEE=\underset{i=1}{\overset{m}{\Σ}}MTAE---\left(5\right)$式中：m为区域多微网中联络线的条数；6)区域多微网电能交换比MEER，用于计算联络线流经电量占区域多微网总电负荷的比例：$MEER=\frac{MAEE}{\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_0^{8760}{p}_{load,j}\left(t\right)dt}---\left(6\right)$式中：p_load,j(t)为区域多微网系统第t个小时段第j个微网的平均电负荷功率；7)区域多微网电能交换率METOR，用于计算联络线流经电量占多微网所有机组产能的比例：$METOR=\frac{MAEE}{MAGE}---\left(7\right)$8)区域多微网电能充裕度MPAI，用于描述区域多微网系统中电能的充裕度：$MPAI=\frac{MAGE}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{\∫}_0^{8760}{p}_{load,j}\left(t\right)dt}---\left(8\right)$式中：p_load,j(t)为区域多微网系统第t个小时段第j个微网的平均电负荷功率；9)微网能源就地利用率ELCR，用于计算微网内分布式电源发电量的就地利用水平：$ELCR=1-{\∫}_0^T\left(\right|p_j\left(t\right)|-p_j(t\left)\right)dt/2\·{\∫}_0^T{p}_{gen,j}\left(t\right)dt.---\left(9\right)$10)区域多微网能源就地利用率MELCR，该指标用于计算区域多微网系统分布式电源发电量就地利用的比例：$MELCR=(\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{ELCR}}_j\·{\∫}_0^T{p}_{gen,j}(t\left)dt\right)/\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\∫}_0^T{p}_{gen,j}\left(t\right)dt.---\left(10\right)$式中：ELCR_j为第j个微网的ELCR指标；11)微网能源就地利用时间率ECTR，用于计算微网分布式电源出力完全被微网内负荷消纳的时间比例：$ECTR=\left({\∫}_0^{T}f\right(p_{load,j}\left(t\right)-p_{gen,j}\left(t\right)\left)dt\right)/T.---\left(11\right)$式中：函数f(t)的定义如下：$f\left(t\right)=f\left(t\right)=\left\{\begin{array}{cc}1& t\>0\\ 0& t\≤0\end{array}\right..---\left(12\right)$12)区域多微网能源就地利用时间率MECTR，用于定义区域多微网系统分布式电源出力被完全就地消纳的时间比例：$MECTR={\∫}_0^T\left(f\right(\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_{load,j}\left(t\right)-\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_{gen,j}\left(t\right))dt/T.---\left(13\right)$(2)区域多微网灵活性指标1)区域多微网平均状态转换响应时间MORT，用于描述区域多微网系统并网‑孤岛状态转换年度平均响应时间：$MORT=\frac{\underset{i=1}{\overset{X}{\Σ}}{T}_{i\_state}\left(t\right)}{X}---\left(14\right)$式中：T_{i_state}(t)为第i次状态转换的平均响应时间；X为年度状态转换次数；2)区域多微网孤岛运行时间比例MIOTR，用于描述区域多微网系统年均孤岛运行时间与年度总时间的比例：$MIOTR=\frac{\underset{i=1}{\overset{Y}{\Σ}}{T}_{i\_islanded}}{8760}---\left(15\right)$式中：T_{i_islanded}为第i次孤岛运行持续时间；Y为年度孤岛次数；3)区域多微网孤岛成功率MISR，用于描述区域多微网系统由并网运行切换到孤岛运行的成功率；$MISR=\frac{N_{success}}{N_{total}}---\left(16\right)$式中：N_success为状态转换成功次数；N_total为状态转换总次数；4)区域多微网孤岛运行能力MIOA，用于描述区域多微网系统孤岛运行对于系统内负荷的满足程度：$MIOA={\∫}_0^{T}f\left(\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_{gen,j}\right(t)-\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_{load,j}(t\left)\right)/T.---\left(17\right)$式中：f(t)函数的含义如式(12)所示；(3)区域多微网脆弱性与反脆弱性指标1)孤岛最长运行时间MIMD，用于描述区域多微网系统孤岛条件下的最长运行时间：MIMD＝max(T_{i_islanded})                       (19)2)单个微网故障率MFR，用于描述单个微网的故障概率：$MFR=\frac{\underset{i=1}{\overset{nt}{\Σ}}{T}_i}{8760}---\left(20\right)$式中：T_i为微网评估年度内第i次故障的故障持续时间；nt评估年度内故障次数；3)区域多微网系统故障率MSFR，用于描述区域多微网系统的故障概率：$MSFR=\frac{\underset{i=1}{\overset{mt}{\Σ}}{T}_{m\_i}}{8760}---\left(21\right)$式中：T_{m_i}为区域多微网系统评估年度内第i次故障的故障持续时间；mt评估年度内故障次数；(4)区域多微网源‑荷指标1)多微网总负荷功率MTL，用于计算区域多微网总负荷功率：MTL＝ΣP_{e_load}+ΣP_{c_load}+ΣP_{h_load}                 (23)式中：P_{e_load}、P_{c_load}、P_{h_load}分别为区域多微网内年均电负荷、冷负荷和热负荷；2)区域总负荷功率RTLP，用于计算区域多微网系统所在区域内总负荷功率：RTLP＝ΣP_{e_load_total}+ΣP_{c_load_total}+ΣP_{h_load_total}             (24)式中：P_{e_load_total}、P_{c_load_total}、P_{h_load_total}分别为多微网所在区域内电负荷、冷负荷和热负荷的总功率；3)区域多微网负荷供电率MLR，用于计算多微网涵盖的负荷占区域总负荷的比例：$MLR=\frac{MTL}{RTLP}---\left(25\right)$4)多微网总发电容量MTIC，用于计算区域多微网系统总装机容量：MTIC＝ΣP_ec                          (26)式中：P_ec为所有微网供电机组的总额定功率；5)多微网容载比MLCR，用于计算多微网系统内总负荷与总装机容量的比例；$MLCR=\frac{MTL}{MTIC}---\left(27\right)$式中：MTL、MTIC的含义如上文所示；6)系统总负荷量MSTL，用于计算区域多微网系统内所有微网的总负荷水平；其表达式为：$MSTL=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_0^T{P}_{load,n}\left(t\right)dt---\left(28\right)$式中：N为区域多微网系统中微网数目；T为年小时数，通常取值8760；P_load,n(t)为微网n中t时刻的平均负荷功率；7)系统关键负荷需求MSCLD(kW)，用于计算区域多微网系统内所有微网的关键负荷用电水平；其表达式为：$MSCLD=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_0^T{P}_{c\_load,n}\left(t\right)dt---\left(29\right)$式中：N为区域多微网系统中微网数目；T为年小时数，通常取值8760；P_{c_load,n}(t)为微网n中t时刻的关键负荷的平均负荷功率；8)系统非关键负荷需求MSNLD(kW)，用于计算区域多微网系统内所有微网的非关键负荷的用电水平；其表达式为：$MSNLD=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_0^T{P}_{nc\_load,n}\left(t\right)dt---\left(30\right)$式中：N为区域多微网系统中微网数目；T为年小时数，通常取值8760；P_{nc_load,n}(t)为微网n中t时刻非关键负荷的平均负荷功率；9)系统总发电量MSTEG(kWh)：该指标反映了区域多微网系统内分布式电源等发电设备的年总发电量；其表达式为：$MSTEG=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{\∫}_0^T{P}_{gen,n}\left(t\right)dt---\left(31\right)$式中：N为区域多微网系统中微网数目；T为年小时数，通常取值8760；P_gen,n(t)为微网n中t时刻的平均发电功率；10)系统关键负荷比率MSCLL(100％)：该指标反映了区域多微网系统内关键负荷的占比；其表达式为：$MSCLL=\frac{\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}{\∫}_0^T{P}_{c\_load,n}\left(t\right)dt}{MSTL}---\left(32\right)$式中：N为区域多微网系统中微网数目；T为年小时数，通常取值8760；P_{c_load,n}(t)为微网n中t时刻的关键负荷平均功率；(5)区域多微网多能利用指标1)区域多微网多能类型数MMT，用于描述待评估微网内用户利用的能源类型总数：MMT＝me                           (33)式中：me区域微网中多类型能源数量；2)区域多微网电/热需求比METR，用于评估区域多微网内用户年均电负荷和热负荷的比例：$METR={\∫}_0^T\frac{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{p}_{load,j}\left(t\right)}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}\left(q_{c,j}\right(t)+q_{h,j}(t\left)\right)}dt---\left(34\right)$式中：p_load,j(t)为t时刻第j个微网用户的电负荷功率；q_c,j(t),q_h,j(t)分别为t时刻第j个微网用户的制冷、供暖负荷的功率；3)微网电/热装机容量比值METCR，用于评估区域微网内电/热装机容量的比值：$METCR=\frac{{\mathrm{\ΣP}}_{ec}}{{\mathrm{\ΣP}}_{tc}}---\left(35\right)$式中：P_ec为所有微网供电机组的总额定功率；P_tc为所有供热机组的额定功率；4)区域多微网供电效率(Multi‑Microgrids Power Efficiency；MPE)；该指标用于评估区域多微网系统供电的效率；5)区域多微网供热效率MTE，用于评估区域多微网系统供热的效率：式中：q_c,j(t)为区域多微网内热负荷功率；6)区域多微网供冷效率MCE，用于评估区域多微网系统供冷的效率：式中：q_h,j(t)为区域多微网内冷负荷功率；7)微网整体供能效率MOEE，用于评估区域微网内冷、热和电的整体能源利用效率：$MOEE=\frac{MTL}{{\∫}_0^{8760}{f}_m\left(t\right)+e_{grid}\left(t\right)/\mathrm{\η}}dt---\left(39\right)$式中：f_m(t)为t时刻天然气的消耗速率；单位为kW；e_grid(t)为t时刻从电网购电的电功率,单位为kW；η为电网的整体供电效率；8)区域多微网供电碳排放量MCEUP，用于描述区域多微网系统电能消耗量与碳排放量的比例；9)区域多微网供热碳排放量MCEUH，用于描述区域多微网系统供热量与碳排放量的比例；10)区域多微网供冷碳排放量MCEUH，用于描述区域多微网系统供冷量与碳排放量的比例；11)区域多微网单位耗能碳排放量MCEUE，用于描述区域多微网系统单位耗能与碳排放量的比例；$MCEUE={\∫}_{t=0}^{8760}\frac{{\mathrm{\μ}}_f\·f_m\left(t\right)+{\mathrm{\μ}}_e{e}_{grid}\left(t\right)}{\underset{j=1}{\overset{n}{\Σ}}{q}_{c,j}\left(t\right)+q_{h,j}\left(t\right)+p_{load,j}\left(t\right)}dt---\left(43\right)$式中：μ_f为单位天然气的碳排放量，单位g/kWh；μ_e为电网单位电能碳排放量，单位g/kWh；评价过程如下：一、输入区域多微网内各个微网中分布式电源配置数据和负荷情况数据；抽样区域多微网内用户对于冷、热负荷的需求，明确区域多微网间联络关系和区域多微网所在的配网的拓扑结构和负荷情况；二、通过上述数据得到区域多微网综合评估指标中区域多微网源‑荷指标；三、建立分布式电源模型并抽样区域多微网内分布式电源出力数据和冷热电三联供设备的运行数据；建立区域多微网条件下微网等效模型；通过潮流计算得到各个微网间出力数据；四、计算区域多微网指标中区域多微网多能利用指标和区域多微网灵活性指标以及区域多微网能量交互性指标；五、统计评估年度内微网孤岛运行次数、孤岛运行持续时间等指标；结合负荷数据和区域多微网内各个微网中分布式电源和储能的配置容量，得到区域多微网脆弱性与反脆弱性指标；六、此从区域多微网能量交互性指标、区域多微网灵活性指标、区域多微网脆弱性与反脆弱性指标、区域多微网源‑荷指标及区域多微网多能利用指标五个方面得到评估区域多微网综合性能的指标。