一種考慮需求側響應的配電變壓器效益潛力評估方法與流程

2023-06-29 01:21:01

發明涉及一種考慮需求側響應的配電變壓器效益潛力評估方法，屬於電力系統監測、分析和控制
技術領域：
：。
背景技術：
：：電力企業愈發依賴於生產傳輸設備的經濟效益，為配合國家電力體制改革的切實需求，為主動配電網的建設提供經濟效益基礎理論，在江蘇省電力公司出臺尖峰電價政策的同時，研究尖峰電價對效益的影響，從而為電力公司需求側管理及配電網投資提供參考。國內外在配電網效益和需求側響應的關係方面研究較少，主要有採用數據包絡的方式對配電網效益進行評估、利用優化算法對配電網效益進行估計、考慮配電網運行效率並對其效益進行優化等方法，這些研究對需求側響應方面的考慮不足，難以適應現代電力政策與技術。選取某區域9000多臺配變數據進行分析發現，配變負荷數據明顯呈現尖峰時間少、低谷時間多的特點，由於新建小區多、小區入住率低的特點，配變年負荷率大多低於7％，運行效率低下。選取一臺典型配變，以年負荷最大值為標準，對年負荷曲線進行歸一化處理，得到典型配變的年負荷曲線。如圖1和圖2所示，負荷值為最大負荷的10％到40％之間佔整體負荷值的75.28％；負荷值為最大負荷的80％到100％之間佔整體負荷值的2％。由此可以得出，配電變壓器負荷尖峰特性顯著，運行效率低下，尖峰負荷值佔比較少，具有通過削減尖峰負荷提高效益的潛力。技術實現要素：：本發明所要解決的技術問題是針對現有技術存在的不足而提供一種考慮需求側響應的配電變壓器效益潛力評估方法。本發明為實現上述目的，採用如下技術方案：一種考慮需求側響應的配電變壓器效益潛力評估方法，包括以下步驟：1)建立配電變壓器全壽命周期成本模型；2)建立配電變壓器全壽命周期成本與負荷尖峰特性關係模型；3)利用消費者心理學模型建立需求響應下配電變壓器尖峰削減同投入資金的關係模型，並作出評估。作為優化，所述步驟1)中對於配電變壓器，全壽命周期成本可以表示為：lcc＝ic+oc+dc(1)其中，lcc表示配變的全壽命周期成本，ic表示為初始投資成本，oc表示運行成本；fc表示故障成本，dc表示報廢成本；容量與投資成本關係如下：ic＝cta+cosn(2)其中ic為變壓器總的一次投資成本，ct為單位佔地費用，a為佔地面積；co為配電變壓器單位購置成本；sn為單臺變壓器額定容量。可以得出配電變壓器年運行電能損耗表達式為：δwi＝(p0+kqq0)ta+βi2(pk+kqqk)τ(3)其中，p0代表鐵損，pk代表銅損，qk代表短路無功損耗，q0代表空載無功損耗，β代表變壓器最大負載率，kq代表無功經濟當量，ta表示配電變壓器全年運行小時數，τ代表配電變壓器最大負荷損耗小時數；配電變壓器運行成本表示為：oc＝δwcg+mc(4)其中，以計算得出，cg表示單位電能損耗電價，mc表示變壓器維護檢修成本，只與變壓器臺數有關；變壓器報廢成本表示為：dc＝-ηc0sn(5)其中，η表示折價率，故配電變壓器全壽命周期成本可以表示為：作為優化，所述步驟2中分析配變特性前提下，在計算損耗時不考慮無功，並將與容量不相關的因素等效成一個常數，公式(8)可以簡化為:其中：按照供電公司選取配電變壓器的規則，配電變壓器最高負荷乘以係數作為選取配電變壓器容量依據，所以假設某地區年負荷增長率為γ，則該配變因選取的容量為：sn＝α(1+r)npmax(9)該配電變壓器所需成本與負荷尖峰的關係可以由公式(9)和公式(11)得出，如果尖峰負荷從pmax削減到p′max，則從全壽命周期成本來看，該配電變壓器節約全壽命周期成本為：公式(9)和(10)闡述了全壽命周期成本與負荷尖峰值的關聯關係，利用該式可以得到尖峰負荷下降後節約變壓器的成本資金。作為優化，所述步驟3中，當提高過後的電價與原電價沒有多大區別時，居民不改變用電方式也能承受實施電價政策前後電費的變化，此時居民往往會圖方便或舒適而不改變用電方式；當居民電價提高到居民用戶無法承受的時候，居民會不得不將一些家用電器避峰運行或直接改用節能電器來降低用電量。而某些用電是必須的，無論如何改變電價，用戶也不可能改變此部分的用電量；銷售電價對居民用戶的刺激同樣有一個最小可覺差，當銷售電價小於該最小可覺差時，居民用戶基本上無反應；而當銷售電價大於一個上限值時，居民用戶將不再有更多的可轉移負荷，響應能力趨近飽和；居民用戶對電價的反應可以用負荷轉移率來描述，採用下式描述：g、d分別為高電價和低電價，δgd＝g-d；agd、bgd分別為用戶對電價差在死區與線性區的上限值；kgd為線性區斜率；假設對用戶採取純補貼政策，利用資金補貼用戶自身削減的尖峰負荷，則用戶響應後最大負荷與用戶響應前最大負荷應該滿足關係式：p′max＝(1-λgd)pmax(14)其中p′max表示用戶響應後最大負荷，pmax表示用戶響應前最大負荷，結合公式(11)可以得到：投入削減高峰的總成本為：其中p1(t)表示用戶響應前負荷曲線，p2(t)表示用戶響應後的負荷曲線，t0表示需求響應執行開始時刻，t1表示需求響應執行結束，δgd表示調整單位負荷所需的成本。結合公式(10)(13)(14)，令配電網效益最大，則：有益效果：本發明與現有技術相比：本發明採用核心平滑密度估計得到電量總體密度曲線，分析了配電變壓器的尖峰特性，並進一步建立配電變壓器全壽命周期成本模型，分析了需求側響應下配電變壓器尖峰負荷轉移與投入資金的關係，從而建立考慮需求側響應的配電變壓器效益潛力評估模型，並進行了算例仿真，經過計算可以看出，負荷尖峰的存在加大了電網設備的投資成本，對於配變來說，配變投資額與容量直接相關，而配變容量則是由負荷尖峰確定而來的，削減負荷尖峰將很大程度的削減配變投資額，從而為削減尖峰負荷提供了必要性與可實施性。附圖說明：圖1為本發明
背景技術：
：中典型配變的年負荷曲線示意圖；圖2為本發明
背景技術：
：中典型配變的年負荷曲線分析示意圖；圖3為本發明負荷轉移率示意圖；圖4為本發明配變投入資金與效益的關係示意圖。具體實施方式：下面結合附圖對發明的技術流程進行詳細說明：一種考慮需求側響應的配電變壓器效益潛力評估方法，包括以下步驟：1)建立配電變壓器全壽命周期成本模型；2)建立配電變壓器全壽命周期成本與負荷尖峰特性關係模型；3)利用消費者心理學模型建立需求響應下配電變壓器尖峰削減同投入資金的關係模型，並作出評估。作為優化，所述步驟1)中對於配電變壓器，全壽命周期成本可以表示為：lcc＝ic+oc+dc(1)其中，lcc表示配變的全壽命周期成本，ic表示為初始投資成本，oc表示運行成本；dc表示報廢成本；容量與投資成本關係如下：ic＝cta+cosn(2)其中ic為變壓器總的一次投資成本，ct為單位佔地費用，a為佔地面積；co為配電變壓器單位購置成本；sn為單臺變壓器額定容量。可以得出配電變壓器年運行電能損耗表達式為：δwi＝(p0+kqq0)ta+βi2(pk+kqqk)τ(3)其中，p0代表鐵損，pk代表銅損，qk代表短路無功損耗，q0代表空載無功損耗，β代表變壓器最大負載率，kq代表無功經濟當量，ta表示配電變壓器全年運行小時數，τ代表配電變壓器最大負荷損耗小時數；配電變壓器運行成本表示為：oc＝δwcg+mc(4)其中，以計算得出，cg表示單位電能損耗電價，mc表示變壓器維護檢修成本，只與變壓器臺數有關；變壓器報廢成本表示為：dc＝-ηc0sn(5)其中，η表示折價率，故配電變壓器全壽命周期成本可以表示為：作為優化，所述步驟2中分析配變特性前提下，在計算損耗時不考慮無功，並將與容量不相關的因素等效成一個常數，公式(8)可以簡化為:其中：按照供電公司選取配電變壓器的規則，配電變壓器最高負荷乘以係數作為選取配電變壓器容量依據，所以假設某地區年負荷增長率為γ，則該配變因選取的容量為：sn＝α(1+r)npmax(9)該配電變壓器所需成本與負荷尖峰的關係可以由公式(7)和公式(9)得出，如果尖峰負荷從pmax削減到p′max，則從全壽命周期成本來看，該配電變壓器節約全壽命周期成本為：公式(11)和(12)闡述了全壽命周期成本與負荷尖峰值的關聯關係，利用該式可以得到尖峰負荷下降後節約變壓器的成本資金。作為優化，所述步驟3中，當提高過後的電價與原電價區別不大時，居民不改變用電方式也能承受實施電價政策前後電費的變化，此時居民往往因為方便或舒適感而不改變用電方式。當居民電價提高到居民用戶無法承受的範圍，居民會將一些家用電器避峰運行或直接改用節能電器來降低用電量。而對於某些必須用電，無論電價如何變化，用戶此部分的用電量不變。銷售電價對居民用戶的刺激同樣有一個最小可覺差，當銷售電價小於該最小可覺差時，居民用戶基本上無反應；而當銷售電價大於一個上限值時，居民用戶將不再有更多的可轉移負荷，響應能力趨近飽和。居民用戶對電價的反應可以用負荷轉移率來描述，採用下式描述：g、d分別為高電價和低電價，δgd＝g-d；agd、bgd分別為用戶對電價差在死區與線性區的上限值；kgd為線性區斜率；假設對用戶採取純補貼政策，利用資金補貼用戶自身削減的尖峰負荷，則用戶響應後最大負荷與用戶響應前最大負荷應該滿足關係式：p′max＝(1-λgd)pmax(12)其中p′max表示用戶響應後最大負荷，pmax表示用戶響應前最大負荷，結合公式(11)可以得到：投入削減高峰的總成本為：其中p1(t)表示用戶響應前負荷曲線，p2(t)表示用戶響應後的負荷曲線，t0表示需求響應執行開始時刻，t1表示需求響應執行結束，δgd表示調整單位負荷所需的成本；結合公式(10)(13)(14)，令配電網效益最大，則：實施例依據蘇價工[2007]208號文件，規定大工業用戶的電價如下所示：表2江蘇省大工業用戶電價表本發明設公式(11)中參數r＝0.04，公式(15)中agd＝0.05，bgd＝3，kgd＝10，公式(12)參數參考論文基於樹狀網潮流的配電網電能損耗計算。單體配變效益潛力評估依據文獻中尖峰電價的響應體系，經假設某臺區對用戶進行高峰負荷削減補貼，負荷轉移率符合消費者心理學原理，設最多30％的負荷參與響應，可建立投入-削峰響應關係。當削峰幅度達到13.8％的時候，供電公司收益最大，達到1861元，此時變壓器運行效率從原來的0.3700提高到0.4182，此時給予的補貼為2.22元/千瓦時。參考美國補貼價格機制，尖峰時段的價格可為平時價格的4-6倍，本次補貼價格為平時價格的4.12倍，故該補貼在合理的區間範圍內。計算結果表明，本次總投入成本539元，獲得效益資金854元。10kv饋線效益潛力評估選取江蘇某市某片區的1條饋線上的九臺配電變壓器進行分析，計算結果表明，其中7臺參加需求響應可以產生響應效益，對配變進行分析加權，如下表所示：表3饋線配變效益比table3feederbenefitratio從上表可以看出，配變平均削峰2.67％，投入資金3424元，獲得效益資金共2960元。110kv主變及片區效益潛力評估選取江蘇某市某片區的主變進行分析，經過計算，共節約成本5.21萬元，投入削峰資金0.79萬元，配變效率值從0.5413提升到0.5696。削減高峰6.5％。在評估主變的基礎上，對該片區進行全區效益評估，該片區具有7條饋線、210臺配變，對其全年典型日的3385482個數據進行分析，採用並行計算的方式，對改區域進行評價：表4片區饋線效益比table5areafeederbenefitratio算例表明，該片區有180臺配變可以參與削峰，投入資金13.92萬元，獲得效益資金共14.06萬元。綜上所述，同時考慮主變與配變的影響，該片區一共可以獲得效益19.13萬元。當前第1頁12當前第1頁12