基于時(shí)序特性和環(huán)境效益的分布式電源規(guī)劃方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種基于時(shí)序特性和環(huán)境效益的分布式電源規(guī)劃方法，其解決了現(xiàn)有分布式電源規(guī)劃技術(shù)成本高、效率低、資源利用率差的技的技術(shù)問(wèn)題，其包括的步驟是：獲取配電網(wǎng)日負(fù)荷數(shù)據(jù)，對(duì)日負(fù)荷序列分類(lèi)；將配電網(wǎng)每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)全年的日負(fù)荷序列按照季節(jié)和日期類(lèi)型劃分為A類(lèi)，記錄每個(gè)類(lèi)別所包含的天數(shù)；確定典型日負(fù)荷序列；確定單位容量分布式電源典型日出力序列；確定分布式電源典型日出力序列；確定目標(biāo)函數(shù)得出最優(yōu)方案。其可廣泛應(yīng)用于分布式電源資源的優(yōu)化配置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于時(shí)序特性和環(huán)境效益的分布式電源規(guī)劃方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種分布式電源規(guī)劃方法，具體說(shuō)是一種基于時(shí)序特性和環(huán)境效益的 分布式電源規(guī)劃方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 能源危機(jī)和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重推動(dòng)了分布式發(fā)電技術(shù)的迅速發(fā)展，據(jù)有關(guān)統(tǒng) 計(jì)，2010年之前全球累計(jì)新增發(fā)電容量的259Γ30%為分布式發(fā)電。分布式電源一般按照所 消耗的能源是否可再生而分為兩類(lèi)：一類(lèi)是利用可再生能源的分布式電源，主要包括風(fēng)能、 太陽(yáng)能、地?zé)崮?、海洋能等發(fā)電形式；另一類(lèi)是利用不可再生能源的分布式電源，主要包括 微型燃?xì)廨啓C(jī)、燃料電池、燃動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、熱電聯(lián)產(chǎn)等發(fā)電形式。
[0003] 由于分布式電源的出力一般具有隨機(jī)性和間歇性的特點(diǎn)，它們的大量接入會(huì)給配 電網(wǎng)帶來(lái)一系列的影響，因此實(shí)際電網(wǎng)一般同時(shí)接入多種類(lèi)型的分布式電源進(jìn)行互補(bǔ)發(fā)電 以彌補(bǔ)各自獨(dú)立發(fā)電的不足，這便涉及到多類(lèi)型分布式電源的選址定容規(guī)劃問(wèn)題。要準(zhǔn)確 地描述這一問(wèn)題，就必須在規(guī)劃模型中考慮分布式電源出力的時(shí)序特性，只有這樣才能真 實(shí)反映配電網(wǎng)的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)以實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。
[0004] 分布式電源通常是指功率為數(shù)千瓦至50兆瓦的小型模塊式、分布在負(fù)荷附近、與 環(huán)境兼容的獨(dú)立電源，這一新型能源因具有靈活、高效、環(huán)保等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)而日益成為傳統(tǒng)電 網(wǎng)的重要補(bǔ)充，并終將代替一些效率低下、污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)發(fā)電方式。然而分布式電源的環(huán) 境價(jià)值至今未能得到很好的體現(xiàn)，主要原因是我國(guó)發(fā)電公司的發(fā)電成本并未將環(huán)境成本考 慮在內(nèi)，這樣一來(lái)，常規(guī)燃煤電廠發(fā)展迅速而清潔可再生能源的開(kāi)發(fā)利用受到了限制。因 此，分布式電源的規(guī)劃問(wèn)題不可避免地要考慮環(huán)境效益，這樣才能更加客觀地評(píng)價(jià)分布式 電源的價(jià)值，從而使規(guī)劃結(jié)果更加接近于實(shí)際。
[0005] 現(xiàn)有的有關(guān)分布式電源規(guī)劃技術(shù)正朝著考慮多因素、多目標(biāo)的方向發(fā)展。有的技 術(shù)是基于購(gòu)電成本、缺電成本、損耗成本以及延緩網(wǎng)絡(luò)更新成本等因素完成的，有的技術(shù)是 基于負(fù)荷及分布式電源出力的時(shí)序特性完成的，還有基于時(shí)序特性并以分布式電源投資費(fèi) 用、燃料費(fèi)用、網(wǎng)絡(luò)損耗費(fèi)用和環(huán)境賠償費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，建立了微網(wǎng)分布式電源選址 定容的規(guī)劃方法。但是上述方法對(duì)分布式電源的經(jīng)濟(jì)效益分析和環(huán)境效益分析尚不夠全 面，使得成本高、效率低、資源利用率差，且單目標(biāo)優(yōu)化方式不利于重點(diǎn)考察某一項(xiàng)或者幾 項(xiàng)指標(biāo)對(duì)分布式電源規(guī)劃的影響，因此具有一定的局限性。


【發(fā)明內(nèi)容】
本發(fā)明就是為了解決現(xiàn)有分布式電源規(guī)劃技術(shù)成本高、效率低、資源利用率差的技術(shù) 問(wèn)題，提供一種成本低、效率高、資源利用率更好更全面的基于時(shí)序特性和環(huán)境效益的分布 式電源規(guī)劃方法。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種基于時(shí)序特性和環(huán)境效益的分布式電源規(guī)劃方 法，包括以下步驟： (1)獲取配電網(wǎng)日負(fù)荷數(shù)據(jù)，對(duì)日負(fù)荷序列分類(lèi)。將配電網(wǎng)每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)全年的日負(fù)荷序 列按照季節(jié)和日期類(lèi)型劃分為A類(lèi)，記錄每個(gè)類(lèi)別所包含的天數(shù)； (2) 確定典型日負(fù)荷序列； (3) 確定單位容量分布式電源典型日出力序列； (4) 確定分布式電源典型日出力序列； (5) 確定目標(biāo)函數(shù)得出最優(yōu)方案。
[0007] 進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟（2)具體是：針對(duì)日負(fù)荷序列的每一個(gè)類(lèi)別，定義該類(lèi)別的典 型日負(fù)荷序列為：巧==1,2.,…,《)，其中，&為典型日負(fù)荷序列上的第i個(gè)數(shù)據(jù) nij-l 點(diǎn)，/7/為日負(fù)荷序列的總條數(shù)，/為第J條日負(fù)荷序列上的第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，為日負(fù)荷序列 上數(shù)據(jù)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)； 若用表示配電網(wǎng)中負(fù)荷點(diǎn)的數(shù)目，則計(jì)算結(jié)束后得到典型日負(fù)荷序列的總條數(shù)為 Anl； 步驟（3)具體是：針對(duì)日負(fù)荷序列的每一個(gè)類(lèi)別，將一定條數(shù)的分布式電源 日出力序列進(jìn)行歸一化、單位化即可得到單位容量分布式電源典型日出力序列 乓=,其中，/Zi為典型日出力序列上的第i·個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；S為分布式電 /-I 源的容量A為日出力序列的總條數(shù);A77為第J條日出力序列上的第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn);為日出 力序列上數(shù)據(jù)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)； 如果用A表示待選分布式電源的類(lèi)數(shù)，則計(jì)算結(jié)束后得到單位容量分布式電源典型日 出力序列的總條數(shù)為; 步驟（4)具體是：針對(duì)個(gè)體中的每一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，按照分布式電源的類(lèi)型和容量選擇單 位容量分布式電源的典型日出力序列并進(jìn)行折算，即可得到各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)處分布式電源的典 型日出力序列； 步驟（5)具體是：定義由并網(wǎng)分布式電源所帶來(lái)的凈收益項(xiàng)目與凈投資項(xiàng)目構(gòu)成的目 標(biāo)函數(shù)為：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于時(shí)序特性和環(huán)境效益的分布式電源規(guī)劃方法，其特征是，包括以下步驟： (1) 獲取配電網(wǎng)日負(fù)荷數(shù)據(jù)，對(duì)日負(fù)荷序列分類(lèi)； 將配電網(wǎng)每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)全年的日負(fù)荷序列按照季節(jié)和日期類(lèi)型劃分為A類(lèi)，記錄每個(gè)類(lèi) 別所包含的天數(shù)； (2) 確定典型日負(fù)荷序列； (3) 確定單位容量分布式電源典型日出力序列； (4) 確定分布式電源典型日出力序列； (5) 確定目標(biāo)函數(shù)得出最優(yōu)方案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序特性和環(huán)境效益的分布式電源規(guī)劃方法，其特征在 于： 所述步驟（2)具體是：針對(duì)日負(fù)荷序列的每一個(gè)類(lèi)別，定義該類(lèi)別的典型日負(fù)荷序列 為：
其中，Z7r.為典型日負(fù)荷序列上的第i'個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，為日負(fù) 荷序列的總條數(shù)，/為第J'條日負(fù)荷序列上的第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，》為日負(fù)荷序列上數(shù)據(jù)點(diǎn)的 總個(gè)數(shù)； 若用表示配電網(wǎng)中負(fù)荷點(diǎn)的數(shù)目，則計(jì)算結(jié)束后得到典型日負(fù)荷序列的總條數(shù)為 Anl ； 所述步驟（3)具體是：針對(duì)日負(fù)荷序列的每一個(gè)類(lèi)別，將一定條數(shù)的分布式電 源日出力序列進(jìn)行歸一化、單位化即可得到單位容量分布式電源典型日出力序列
,其中，私為典型日出力序列上的第i個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)；^為分布式電 源的容量為日出力序列的總條數(shù)九y為第J條日出力序列上的第Y個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn);/7為日出 力序列上數(shù)據(jù)點(diǎn)的總個(gè)數(shù)； 如果用A表示待選分布式電源的類(lèi)數(shù)，則計(jì)算結(jié)束后得到單位容量分布式電源典型日 出力序列的總條數(shù)為; 所述步驟（4)具體是：針對(duì)個(gè)體中的每一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，按照分布式電源的類(lèi)型和容量選 擇單位容量分布式電源的典型日出力序列并進(jìn)行折算，即可得到各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)處分布式電源 的典型日出力序列； 所述步驟（5)具體是：定義由并網(wǎng)分布式電源所帶來(lái)的凈收益項(xiàng)目與凈投資項(xiàng)目構(gòu)成 的目標(biāo)函數(shù)為：
其中，分布式電源的全年累計(jì)降損收益定義為
，式 中，C7為損耗電價(jià)，義為典型日負(fù)荷序列的條數(shù)，&為第左條典型日負(fù)荷序列所包含的日負(fù) 荷序列的條數(shù)，^為典型日負(fù)荷序列所劃分的時(shí)段數(shù)，G為第i個(gè)時(shí)段的持續(xù)時(shí)間，義為配 網(wǎng)中支路的總條數(shù)，和/^7分別為接入分布式電源前后第A條典型日負(fù)荷序列、第i個(gè) 時(shí)段、第7條支路上的電流，TP7為第/條支路的電阻； 分布式電源每年因延遲線路升級(jí)而產(chǎn)生的收益定義為：
3，式中，&為分布式電源每年因延遲線路升級(jí)而 產(chǎn)生的收益，^為0-1變量，O表示第i條線路未被選中，1表示被選中

為第i條線路的投資回收系數(shù)，r為固定年利率，為不接入分布式電源的情
況下第i條線路從起用到升級(jí)所經(jīng)過(guò)的年限，/?為接入分布式電源的情況下第i條線路從 起用到升級(jí)所經(jīng)過(guò)的年限，為第i條線路的固定投資； 分布式電源的環(huán)保收益定義為
式中 慫為并網(wǎng)分布式電源的個(gè)數(shù)，仏為第a個(gè)分布式電源的年發(fā)電量，4為污染物的類(lèi)數(shù)， .分別為火電廠、分布式電源第i種污染物的環(huán)境價(jià)值成本，為第a個(gè)分布式電源在 第左條典型日負(fù)荷序列、第J個(gè)時(shí)段的有功功率； 分布式電源每年的節(jié)燃凈收益定義為：
，式中，G為火電廠生 產(chǎn)單位電能所消耗燃料的平均費(fèi)用為第a個(gè)分布式電源生產(chǎn)單位電能所消耗燃料的平 均費(fèi)用，若無(wú)需消耗燃料則此項(xiàng)為零； 分布式電源所有者每年獲得的電能交易與補(bǔ)貼收益定義為：
，式中，〇； + ,5= I，為購(gòu)電電價(jià)，G37為售電電價(jià)，為 補(bǔ)貼電價(jià)，〃、，分別為購(gòu)電電量和售電電量的比例系數(shù)； 分布式電源折算到每年的固定投資與維護(hù)費(fèi)用定義為：
，式弓
為第i個(gè)分布式電源的投資回收系數(shù)， /?為第?個(gè)分布式電源的經(jīng)濟(jì)使用年限，^為第?個(gè)分布式電源的固定投資，/匕為第i個(gè) 分布式電源每年的維護(hù)費(fèi)用； 當(dāng)七=』2=』3=』4=』6=1且』5=0時(shí)，目標(biāo)函數(shù)即為分布式電源所帶來(lái)的最大凈收益； 上述目標(biāo)函數(shù)的約束條件為：
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式中Α,.、Λ,.和/1分別表示節(jié)點(diǎn)i處發(fā)電機(jī)、分布式電源和負(fù)荷的有功功率必,.、知 和分別表示節(jié)點(diǎn)i處發(fā)電機(jī)、分布式電源和負(fù)荷的無(wú)功功率而7和瓦7分別表示支路的 電導(dǎo)和電納；％.為節(jié)點(diǎn)八J之間的功率角；M、Lr、&Γ分別為節(jié)點(diǎn)i處的電壓及其上 下限；^^分別為節(jié)點(diǎn)i處允許接入分布式電源的有功功率及其上下限； 分別為配電網(wǎng)中允許接入分布式電源有功功率的上下限Wz為配電網(wǎng)中負(fù)荷點(diǎn)的數(shù) 目；為節(jié)點(diǎn)i處類(lèi)型編號(hào)為々的分布式電源的有功功率；茂T、#分別為配電網(wǎng)中允 許接入類(lèi)型編號(hào)為A的分布式電源有功功率的上下限。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于時(shí)序特性和環(huán)境效益的分布式電源規(guī)劃方法，其特征在 于：對(duì)于所述步驟（5)，若僅從分布式電源所有者的利益出發(fā)，則分布式電源的所有者需向 有關(guān)部門(mén)繳納排污罰款，此時(shí)分布式電源的環(huán)境價(jià)值收益不在其所有者的收益范圍之內(nèi)， 分布式電源的環(huán)保收益定義為：
，式中，為第i種污染物的罰款標(biāo) 準(zhǔn)； 若僅從分布式電源所有者的利益出發(fā)，分布式電源每年的節(jié)燃凈收益定義為：
若不考慮利益主體之間的利益關(guān)系時(shí)，分布式電源所有者每年獲得的電能交易與補(bǔ)貼 收益就不存在； 本發(fā)明涉及一種基于時(shí)序特性和環(huán)境效益的分布式電源規(guī)劃方法，其解決了現(xiàn)有分 布式電源規(guī)劃技術(shù)成本高、效率低、資源利用率差的技的技術(shù)問(wèn)題，其包括的步驟是：獲取 配電網(wǎng)日負(fù)荷數(shù)據(jù)，對(duì)日負(fù)荷序列分類(lèi)；將配電網(wǎng)每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)全年的日負(fù)荷序列按照季節(jié) 和日期類(lèi)型劃分為A類(lèi)，記錄每個(gè)類(lèi)別所包含的天數(shù)；確定典型日負(fù)荷序列；確定單位容量 分布式電源典型日出力序列；確定分布式電源典型日出力序列；確定目標(biāo)函數(shù)得出最優(yōu)方 案，其可廣泛應(yīng)用于分布式電源資源的優(yōu)化配置。
【文檔編號(hào)】G06Q10/04GK104376373SQ201410633933
【公開(kāi)日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】李虹, 趙陽(yáng), 張姿姿, 高亞靜 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)（保定）