[发明专利]利用需求响应减小馈电线路损耗的方法和系统

说明书

技术领域

本发明概括地涉及一种用于减小电力网络功率损耗的系统和方法，更具体地，涉及一种用于通过分析至少一个方面的需求响应，来减少电力网络馈电线路功率损耗的方法和装置。

背景技术

电力网络可以包括以下中的一个或全部：发电、电力传输和电力分配。可以通过使用发电站(例如燃煤电厂，核电厂等等)来发电。出于效率的目的，将所生成的电功率升压为非常高的电压(例如345千伏)，然后通过传输线进行传输。传输线可以长距离传输电力，例如跨越州与州的界线或跨越国界线，直到传输到批发用户，该用户可以是拥有本地分配网络的公司。传输线可以终止于传输变电站，该变电站可以把非常高的电压降低到中间电压(例如138千伏)。较小的传输线(例如子传输线)从传输变电站向分配变电站传输中间电压。在分配变电站，中间电压可以再次降低为“中压”(例如，从4千伏到23千伏)。可以从分配变电站引出一个或多个馈电线路。例如，可以从分配变电站引出四到十个馈电线路。馈电线路是包含四线的三相电路(三线对应三相中的每一个相，而一线为中性线)。馈电线路可以置于地上(在电线杆上)或地下。馈电线路的电压可以利用分配变压器周期性地流出，该变压器把电压从“中压”降低到用户电压(例如，120伏)。然后，用户电压可以被用户使用。

通过电力网络(例如通过电力传输以及电力分配)分配电流导致损耗。具体地，当电流通过导体释放热量的时候产生了称为焦耳发热(或电阻发热)的损耗。损耗量为I²R，这里I是通过导体的电流，R是导体的电阻。在电力网络中的这些损耗可能是显著的。据报道，在1995年美国的传输和分配损耗估计达到7.2％，在1998年英国达到7.4％。

一种减少损耗的分析是功率流研究。功率流研究(也称为是负载流研究)涉及应用于电力系统的复杂数值分析。功率流研究是在正常稳态操作下分析电力系统。存在功率流研究的大量软件实现。功率流研究的目的是获得特定负载、和发电机有效功率(real power)和电压状况下的、电力系统每个总线完全电压角度和幅值信息。一旦知道这些信息，则可以分析确定每个分支的有效功率以及无效功功率(reactive power)流、以及发电机无效功功率输出。由于这些问题的非线性特性，应用数值方法以获得一种可接受容差范围内的解决方案。然而，此解决方案需要复杂的迭代分析，且需要花费大量的时间来求解。因此，很明确地需要这样一种解决方案，其可以快速且实时地确定以减少因焦耳发热引起的损耗。

发明内容

如本发明背景技术中所讨论，电力网络因分配损耗而损失了大量的功率，本发明的一个方面包括提供一种系统和方法，其分析电力网络需求响应的至少一个方面来减小分配损耗，例如在电力网络馈电线路中的损耗。需求响应是一种在一个或多个用户点处控制负载的能力，例如减小使用功率或启动现场发电。该系统和方法可以选择需求响应的一个或多个因素，包括：(1)选择需求响应的用户(例如从可利用需求响应的较大的用户池中选择需求响应用户的子集)；(2)选择需求响应的量(例如确定从所选择的用户子集中选择多少需求响应)；(3)选择需求响应的时间长度。

该方法和系统可以基于需求响应的模型，其可以包括：(1)网络结构组件；以及(2)动态操作组件。该网络结构组件可以包括特定用户在网络中位置的指示，例如特定用户沿着馈电线路的位置。例如，网络结构组件可以包括特定用户的加权因子，其反映出特定用户在馈电线路中的位置，例如基于用户与变电站的距离的加权因子。所述网络结构组件可以考虑馈电线路的特定拓扑，例如馈电线路的拓扑是否是辐射状拓扑。更进一步的是，网络结构组件可以是固定或动态的。网络中段的结构(例如特定馈电线路)在时段中可以是常数。这样，网络结构组件在那些时段中可以被认为是静态的。由于这一点，网络结构组件可以是预先计算的并存储到表中。当网络结构发生变化时，例如当特定馈电线路被重新配置，用于特定馈电线路上的用户的网络结构组件可以被更新。或者，由于馈电线路可以动态改变，网络结构组件可以考虑在馈电线路中的动态变化。例如多个馈电线路(例如，馈电线路A和馈电线路B)可以具有交叉拉杆(inter-tie)开关和分段开关。基于某些开关(例如交叉拉杆开关和/或分段开关)的开关状态，馈电线路的某些段可以属于馈电线路A或馈电线路B。网络结构组件可以考虑一个或多个开关的状态，从而确定用户在馈电线路A或馈电线路B的加权因子。