[发明专利]一种基于大数据的配网可靠性边际成本边际效益分析方法

摘要

本发明涉及一种基于大数据的配电网可靠性边际成本边际效益分析方法，包括(1)采集基于大数据的配电网可靠性成本效益分析的数据；(2)进行数据分类处理，理清各类数据对于配电系统可靠性成本效益不同方面的影响；(3)确定可靠性边际成本、边际效益的研究分析对象；(4)建立系统侧可靠性指标；(5)建立用户侧可靠性指标；(6)建立经济性指标，旨在描述配网的成本与收益；(7)可靠性边际成本模型与边际效益模型构建。

主权项

一种基于大数据的配电网可靠性边际成本边际效益分析方法，包括下列步骤：(1)采集基于大数据的配电网可靠性成本效益分析的数据，包括以下几类：台帐数据、实时运行数据、负荷数据、环境数据和涉及成本效益的经济性数据；(2)进行数据分类处理，理清各类数据对于配电系统可靠性成本效益不同方面的影响；(3)确定可靠性边际成本、边际效益的研究分析对象：得到基于大数据的某一地区配网的详细信息，确定所研究的配网的拓扑结构，开关配置，线路及变压器设置等信息；确定配网中DG的出力，为DG出力模型提供数据支持；确定配网中符合种类，重要程度和用电需求；协同负荷特点，制定本地区的停电损失赔偿函数；在此基础上，确定配网结构及运行方式，确定本地区本季节配网DG的出力，确定配网中的用户用电需求及可靠性诉求；制定本地区停电赔偿机制；(4)建立系统侧可靠性指标1)配网平均停电频率指标DSAIFI，表征配网中每一个用户在一年中平均要经历多少次停电DSAIFI=Σi=1NLλiNiΣi=1NLNi---(1)]]>式中：NL为配网中负荷点总数，λi、Ni分别为负荷点i的故障率与用户数；2)配网平均停电持续时间指标DSAIDI，表征配网中每一个用户在一年中平均要经历多少小时的停电时间DSAIDI=Σi=1NLUiNiΣi=1NLNi---(2)]]>式中：Ui为负荷点i的年停电时间；3)配网用户平均停电持续时间指标DSCAIDI，表征配网中每个停电用户的平均停电持续时间，可用于衡量配网对其停电用户进行供电恢复时的反应速度，DSCAIDI=Σi=1NLUiNiΣi=1NLλiNi---(3)]]>4)配网缺供电量DSENS，用来反应配网一年内缺负荷的总额，实质反映作为研究对象的配网的供电能力DSENS=Σi=1NLUiLai---(4)]]>式中：Lai为负荷点i的平均有功功率(5)建立用户侧可靠性指标：负荷点故障率λ；负荷点平均停电持续时间r；负荷点年停电时间U；用户的年期望缺供电量CAEENS在计算上述指标时，对于由n个可修复元件组成的串联结构，采用公式(5)～(7)：λ=Σi=1nλi---(5)]]>r=Σi=1nλiriΣi=1nλi---(6)]]>U=Σi=1nλiri---(7)]]>对于由2个可修复元件组成的并联结构，采用公式(8)～(10)：λ＝λ1λ2(r1+r2)   (8)r=r1r2r1+r2---(9)]]>U＝λr   (10)(6)建立经济性指标，旨在描述配网的成本与收益1)配网的总成本CDistribution如下式所示：CDistribution＝CAI+CF+CE   (11)式中：CAI为投资成本的年值，CF为每年配网内DG发电所需燃料费用，CE为每年由环境污染所产生的成本；CAI的表达式为CAI=Σm=1Mi·(1+i)nm(1+i)nm-1·CI,m---(12)]]>式中：M为DG类型数，i为年利率，nm为第m类DG的使用年限，CI,m为第m类DG的初期投资成本每年由环境污染所产生的成本，即配网内DG发电所产生的环境成本，根据各种发电方式的污染排放特性来计算，表达式为：CE=Σm=1MΣk=1Nvk,mEm(Vk+Vk′)---(13)]]>式中：N为污染物的种类数，vk，m为第m种发电方式第k种污染物的排放系数，Em为发电量，Vk与Vk′为第k种污染物的环境价值与环境污染罚款；2)配网的收益BDistribution从减少用户停电损失的收益BΔECOST、对配电系统提供能量支撑的收益BSupply以及减少环境污染的收益BPV/WTG三个方面进行分析，如下式：BDistribution＝BΔECOST+BSupply+BPV/WTG   (14)配网中用户停电成本期望ECOST与用户类型、用户负荷大小、用户停电频率以及停电时间都密切相关，如下式：ECOST=Σj=1NL(FRj·ALj·CPIj+ENSj·IEARj)---(15)]]>式中：NL为配网中的负荷节点数，ALj为负荷点j的平均负荷，FRj与ENSj分别为第j个负荷节点的年停电次数与停电电量期望，CPIj与IEARj分别为第j个负荷节点每次停电所对应的停电次数成本与每kWh停电电量所对应的停电电量成本，通过合理选择CPIj与IEARj的值；配网中，某些带有DG的用户因减少从配电系统中购入电能并在条件允许时向配电系统提供能量供应所获得的收益即对配电系统提供能量支撑的收益BSupply为BSupply=Σh=18760RpPL,h-Σp=0NPRpPpTp+Σs=0NSRsPsTs---(16)]]>式中：NP，NS分别为配网内部DG发电功率低于和高于总负荷的时段数；Tp与Ts分别为时段p与时段s的长度；PL,h为第h小时的配网内的负荷大小；Pp和Ps分别为第p，s时段对应的功率缺额和功率盈余；Rp，Rs分别为买电与卖电电价；(7)可靠性边际成本模型与边际效益模型构建：1)可靠性边际成本模型：选取式(4)及式(11)进行分析,对于某配电系统，其初始可靠性水平用DSENS0来衡量，此时的配网成本记为CDistrituion,0；假设提高配网整体供电可靠性，将DSENS0指标降为DSENS1，计算此时的CDistrituion,1；则针对该配网的可靠性边际成本DSRMC定义为：DSRMC=|CDistrituion,1-CDistrituion,0||DSENS1-DSENS0|---(17)]]>该指标主要表征某配网系统，通过某种投资手段提升单位可靠性时所增加的建设投资成本；2)可靠性边际效益模型：根据式(14)(15)(16)，若对某配电系统，其初始可靠性水平用DSENS0来衡量，设此时整个配网系统的收益为BDistribution,0；设此时配网中，带有DG的用户，因减少从配电系统中购入电能并在条件允许时向配电系统提供能量供应，所获得的总收益为Bsupply,0；若提高该配网的可靠性，将DSENS0指标降为DSENS1，设此时整个配网系统的的收益为BDistribution,1；设此时配网中，某些带有DG的用户，减少从配电系统中购入电能并在条件允许时向配电系统提供能量供应，所获得的总收益为Bsupply,1；则配网的可靠性边际效益DSRMB为：DSRMB=(BDistribution,1-BDistribution,0)+(Bsupply,1-Bsupply,0)|DSENS1-DSENS0|---(18)]]>该指标主要表征当可靠性指标提升一个单位时，配网收益的增量；配网可靠性的提升，必然带来用户停电损失期望的减少，设可靠性提升前后，用户停电成本期望ECOST分别为ECOST0与ECOST1，定义单位投资下用户停电成本期望减少量ΔECOSTC，如下式所示：ΔECOSTC=|ECOST1-ECOST0||CDistrituion,1-CDistrituion,0|---(19)]]>该指标用来表征进行某种投资后，单位投资所带来的用户停电损失的减少量；参照式(17)，定义提升单位可靠性指标后，用户停电成本期望减少量ΔECOSTR如下式所示：ΔECOSTR=|ECOST1-ECOST0||DSENS1-DSENS0|---(20)]]>该指标主要反映配网中，当可靠性指标提升一个单位时，电力用户停电损失的减少量。