[发明专利]一种计及光伏出力不确定性和全寿命周期成本的配电网变压器规划方法

说明书

本发明提出了一种考虑分布式能源出力不确定性和全寿命周期成本的配变规划方法，属于配电网规划领域。首先，考虑分布式光伏发电的出力不确定性，提出了一种基于机会约束理论的配变风险定容方法；在此基础上，利用三点估计法计算分布式光伏发电接入后的配网概率潮流，同时构建基于全寿命周期成本的目标函数，并最终提出基于全寿命周期理论的配变不确定性规划模型。算例仿真结果表明，相比于传统确定性的配变规划方法，本文提出的方法不仅能对设备全寿命周期内的所有成本进行精细化度量，而且精确计算了分布式电源不确定性对于设备定容选型的影响，弥补了配变定容与选型的界限，从而有效提升了配变规划的经济性，本发明所提出的方法更为科学。

技术领域

本发明一种计及光伏出力不确定性和全寿命周期成本的配电网变压器规划方法，属于含分布式电源(Distributed Generation，DG)配电网规划领域。

背景技术

近年来，随着环境污染和能源短缺问题的不断加重，分布式发电技术愈加受到重视。在配电网中，分布式电源，尤其是分布式光伏发电(Photovoltaic Generation，PVG)的渗透率正在迅速增长，在此背景下，如何进行科学的电力设备投资决策，建设可靠经济的配电网是目前规划领域的研究热点。

配电变压器(配变)是配电网中重要的电力设备，使用量大、应用范围广、运行时间长，节能潜力巨大。长期以来，配变投资规划重点关注初始投资或阶段性成本，忽视了设备在后期运行、退役处置等整个服役周期中的潜在费用，从而导致其容量及型号的选择缺乏贯穿设备全寿命周期的整体视角，容易形成过于保守或激进的规划方案，造成较大的投资浪费。鉴于此，基于全寿命周期理论(Life Cost Cycle，LCC)的配变投资决策方法已经逐渐得到认识和应用，其主要是在保证规划可靠性的基础上，通过精确计算配变从购置、运行、维修和退役回收整个服役周期内(即全寿命周期)的价值特性变化规律，实现对配电科学的定容选型。同时研究发现，目前在配变规划中虽实现了对配变LCC成本的精确评估，但依然存在一定问题：一方面，规划时均未考虑配电网中的不确定性因素影响，而随着大量分布式电源接入配电网，配电网规划过程中的不确定影响因素进一步增多，这种基于确定性LCC成本的配变规划因其无法对不确定性因素的影响进行精确评估，已经难以满足现有含分布式电源配电网规划的实际需求；另一方面，目前大多数仅针对固定容量下的配变选型问题，在规划过程中，是将配变定容和选型割裂为两个独立问题分别进行计算，这有可能忽视前者对于配变选型的内在影响，从而影响规划模型的计算精度。

目前，精确考虑不确定性因素的规划方法在电源规划、线路网架规划领域已经得到一定程度的应用。诸如利用诸如机会约束、鲁棒优化等不确定性建模方法，构建计及不确定性因素影响的规划模型，从而解决了分布式电源接入后电网的一系列规划问题，为配变规划问题研究提供了良好的参考和借鉴。

发明内容

针对分布式光伏发电接入后的配变规划问题，本发明提出了一种计及光伏出力不确定性和全寿命周期成本的配电网变压器规划方法，首先，基于机会约束理论，构建配变容量计算的风险模型，确定不同置信区间下的最佳配变容量，在此基础上提出基于三点估计法的配电网概率潮流计算方法，并将其作为约束条件纳入到规划模型之中，然后考虑配变容量选择对投资成本和运行成本的影响，提出配变LCC成本的数学表达方式，最终建立以LCC成本最小化为目标的不确定性配变规划模型。

本发明采取的技术方案为：

一种计及光伏出力不确定性和全寿命周期成本的配电网变压器规划方法，包括以下步骤：

步骤1：基于机会约束理论的配变容量规划。

步骤1.1：根据实际情况，确定规划区域光伏出力概率模型和负荷波动概率模型；

步骤1.2：依据台区实际负荷数据，建立基于机会约束的台区配变容量规划模型。

步骤2：基于全寿命周期理论的不确定性配变选型建模。