一種考慮分布式電源接入的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及分布式電源并入配網(wǎng)后的電力線損分析領(lǐng)域，特別設(shè)及一種考慮分布 式電源接入的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 分布式電源是指直接接入配網(wǎng)或用戶側(cè)，功率等級(jí)一般在幾十kW到幾十MW之間， 能夠經(jīng)濟(jì)、高效、可靠地輸出電能的系統(tǒng)。電力網(wǎng)電能損耗(簡稱線損），是綜合反映電力系 統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)營管理水平的一項(xiàng)重要綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著分布式電源并 網(wǎng)滲透率的提高，配網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行都將受到不同程度的影響，分布式電源并入配網(wǎng)在提 高其可靠性和經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，對(duì)線損有較大影響。合理的分布式電源并網(wǎng)方案，不僅能夠有 效提高資源的綜合利用效率，還可W減少投資、提高電網(wǎng)公司效益。
[0003] 針對(duì)分布式電源的不同并網(wǎng)方案，如何準(zhǔn)確、簡便的預(yù)測(cè)出其線損的高低，有利于 高效地?cái)M定出有針對(duì)性的降損措施，制訂適當(dāng)?shù)姆植际诫娫唇尤爰熬€損的考核規(guī)劃，促進(jìn) 電網(wǎng)的發(fā)展向更高效、更綠色的方向轉(zhuǎn)變，推進(jìn)分布式電源的健康可持續(xù)發(fā)展，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn) 企業(yè)的精益化管理。
[0004] 供電企業(yè)當(dāng)前的線損工作，對(duì)于分布式電源的接入問題缺乏必要的關(guān)注，而且大 多數(shù)關(guān)于線損預(yù)測(cè)的研究焦點(diǎn)主要集中在主網(wǎng)，對(duì)含有分布式電源接入的配網(wǎng)線損分析、 預(yù)測(cè)等相關(guān)問題的研究屈指可數(shù)，必要的標(biāo)準(zhǔn)、方法、規(guī)范等亦十分匿乏。電網(wǎng)線損的高低 與用戶的經(jīng)濟(jì)效益及供電企業(yè)的運(yùn)營效益密切相關(guān)，在分析配網(wǎng)線損時(shí)，任何影響線損的 因素都應(yīng)考慮在內(nèi)，但是分布式電源運(yùn)一重要因素并未得到現(xiàn)有研究的重視，導(dǎo)致供電企 業(yè)對(duì)分布式電源及線損的管理工作存在極大的漏桐。此外，與主網(wǎng)相比，含分布式電源接入 的配網(wǎng)線損指標(biāo)紛繁復(fù)雜，影響因素種類繁多，導(dǎo)致線損預(yù)測(cè)工作所設(shè)及的維度較高，要找 出復(fù)雜指標(biāo)間的具體關(guān)系式對(duì)相關(guān)技術(shù)管理人員來說，更是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。
[0005] 針對(duì)上述問題，本專利首先研究如何從紛繁復(fù)雜的含分布式電源并網(wǎng)的配網(wǎng)線損 指標(biāo)中，在最大限度的考慮到現(xiàn)實(shí)數(shù)據(jù)獲取難易情況的基礎(chǔ)上，篩選出對(duì)線損貢獻(xiàn)率較高 及充分體現(xiàn)分布式電源滲透率的指標(biāo)，建立考慮分布式電源并網(wǎng)的含輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo) 的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)指標(biāo)體系，用于進(jìn)行分布式電源不同并網(wǎng)方案的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)工作;然后， 采用數(shù)據(jù)包絡(luò)線分析法，對(duì)不同分布式電源并網(wǎng)方案條件下的線損有效輸出進(jìn)行驗(yàn)證性預(yù) 測(cè)，并且在一定程度上評(píng)價(jià)不同分布式電源并網(wǎng)方案的價(jià)值。
[0006] 數(shù)據(jù)包絡(luò)線分析法(Data Dnvelopment Analysis,簡稱DEA)是一種用數(shù)學(xué)規(guī)劃來 對(duì)具有多輸入、多輸出的一個(gè)或同（類）系統(tǒng)（方法中定義為決策單元DeciSion Making Unit,簡稱DMU)進(jìn)行效率評(píng)價(jià)或預(yù)測(cè)的新方法。DEA把多種輸入、多種輸出轉(zhuǎn)化為效率比率 的分子和分母，可W不需要轉(zhuǎn)換成相同的單位就清晰地說明輸入和輸出的組合，避開了計(jì) 算每項(xiàng)輸出的標(biāo)準(zhǔn)輸入，大幅提高了算法的計(jì)算效率。本專利將其推廣應(yīng)用到考慮分布式 電源接入的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)領(lǐng)域，DEAW效率最大化為原則，通過比較各DMU的效率值，得到線 損的最佳預(yù)測(cè)值，并對(duì)不同的分布式電源并網(wǎng)方案的價(jià)值進(jìn)行權(quán)衡。
[0007] 作為處理多目標(biāo)決策問題的方法，DEA的優(yōu)點(diǎn)主要有3點(diǎn)：1)多指標(biāo)預(yù)測(cè)，無須專家 意見假設(shè)其主觀權(quán)重，每一個(gè)輸入、輸出的權(quán)重由DMU的實(shí)際數(shù)據(jù)求得最優(yōu)權(quán)重，可W避免 結(jié)果的主觀性;2) WDMU各輸入、輸出的權(quán)重為變量，從最有利于DMU的角度進(jìn)行有效性計(jì) 算，避免各指標(biāo)在優(yōu)先意義上的權(quán)重;3)DEA方法不必確定輸入、輸出指標(biāo)之間存在的某種 關(guān)系的顯示表達(dá)式。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種考慮分布式電源接入的 配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)方法。
[0009] 本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種考慮分布式電源接入的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè) 方法，包含W下順序的步驟：
[0010] S1、W指標(biāo)高貢獻(xiàn)率及數(shù)據(jù)易獲取性為前提，根據(jù)分布式電源的具體接入方案及 配網(wǎng)線損的預(yù)測(cè)需要，建立含分布式電源的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)指標(biāo)體系，該體系包含用于預(yù)測(cè) 的輸入指標(biāo)和輸出指標(biāo)；
[0011] S2、收集配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)指標(biāo)體系內(nèi)各指標(biāo)的具體參數(shù)值，由于不同指標(biāo)對(duì)線損的 貢獻(xiàn)方式不同，故要進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的一致化處理；
[0012] S3、采用數(shù)據(jù)包絡(luò)線法，在保證決策單元有效性的基礎(chǔ)上，對(duì)不同分布式電源接入 方案的配網(wǎng)線損進(jìn)行預(yù)測(cè)；
[0013] S4、基于配網(wǎng)線損的預(yù)測(cè)結(jié)果，權(quán)衡分布式電源并網(wǎng)方案的價(jià)值及其可行性。
[0014] 所述步驟Sl中的輸入指標(biāo)包括:供電半徑XI，指從電源點(diǎn)開始到其供電的最遠(yuǎn)負(fù) 荷點(diǎn)之間線路的距離，指供電線路的物理距離，而不是空間距離，單位m;導(dǎo)線截面積X2,主 要反映線路的電阻水平，對(duì)于同型號(hào)導(dǎo)線，截面積越大，其電阻值越小，絕緣導(dǎo)線比同截面 積裸導(dǎo)線電阻值略小，單位mm 2;并網(wǎng)容量X3,指的是單臺(tái)分布式電源并網(wǎng)的額定容量，單位 kW;投運(yùn)成本X4,指的是單位分布式電源從投入到運(yùn)行所需的投資及運(yùn)行費(fèi)用，能夠衡量分 布式電源的經(jīng)濟(jì)效益，單位元AW。
[0015] 所述步驟Sl中的輸出指標(biāo)包括:供電量Yi,指的是供電生產(chǎn)活動(dòng)的全部投入電量， 它包括輸送和分配(變壓）電能過程中的損失電量，具有衡量地區(qū)電量需求高度及總電量消 耗大小的能力，單位kWh;售電量Y2,指的是電力企業(yè)銷售給用戶用于直接消費(fèi)的電量，是電 力企業(yè)的最終產(chǎn)品產(chǎn)量，單位kWh。
[0016] 所述的步驟S2具體包含W下步驟：
[0017] S21、對(duì)不同的含分布式電源的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)指標(biāo)體系中的輸入指標(biāo)，其與線損貢 獻(xiàn)率或并網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的相關(guān)性不同，即指標(biāo)類型不同：對(duì)于極大型指標(biāo)，取值越大，線損越 大或并網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益越低;對(duì)于極小型指標(biāo)，取值越小，線損越小或并網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益越高;對(duì)于 區(qū)間型指標(biāo)，取值落在某一個(gè)確定的區(qū)間內(nèi)時(shí)，線損將達(dá)到最小或并網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最高； 故要首先根據(jù)專家意見，結(jié)合線損的分析計(jì)算理論，判斷含分布式電源的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)指 標(biāo)體系內(nèi)輸入指標(biāo)的具體類型;所述輸入指標(biāo)的具體類型包括極大型、極小型和區(qū)間型，其 中極大型對(duì)應(yīng)輸入指標(biāo)為供電半徑、投運(yùn)成本，極小型對(duì)應(yīng)輸入指標(biāo)為導(dǎo)線截面積，區(qū)間型 對(duì)應(yīng)并網(wǎng)容量；
[0018] S22、確定好指標(biāo)的類型之后，針對(duì)其類型進(jìn)行所有指標(biāo)的一致化處理，然后將所 有指標(biāo)都想極大型指標(biāo)轉(zhuǎn)化，對(duì)于極小型指標(biāo)，運(yùn)里指導(dǎo)線截面積X2,為簡化計(jì)算，采用對(duì) 其進(jìn)行求倒數(shù)計(jì)算的方法進(jìn)行指標(biāo)的轉(zhuǎn)化：
[0019]
[0020] 式中，X2'指的是一致化后的數(shù)據(jù)，X2為原極小型數(shù)據(jù)；
[0021 ]對(duì)于區(qū)間型指標(biāo)，即并網(wǎng)容量X3，原指標(biāo)數(shù)據(jù)X3-致化處理后的數(shù)據(jù)X3 '為：
[0022]
[0023] 其中，[a，b]為X3的最佳穩(wěn)定區(qū)間，c=max{a-m，M-b}，M和m分別為X3可能取值的最 大值和最小值；
[0024] S23、將上述經(jīng)過處理的指標(biāo)數(shù)據(jù)合并到極大型指標(biāo)數(shù)據(jù)中，建立考慮分布式電源 接入的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)方法的決策單元矩陣。
[0025] 所述的步驟S3具體包含W下步驟：
[00%] S31、定義變量:設(shè)采用數(shù)據(jù)包絡(luò)線分析法化EA)進(jìn)行預(yù)測(cè)的決策單元有n個(gè)，即DMU ={DMUi，DMU2...DMUj...DMUn}，對(duì)于DMUj，其輸入指標(biāo)Xj =(町，X2j，X3j，X4j)T > 0，輸出指標(biāo)Yj =如^，72^)了>0。假設(shè)乂=扣，叫義3心八￥=如，72八|3功權(quán)重，則輸入與輸出的組合可能 集為：
[0027]
[002引
[0029]
[0030] 給定m維向量Xo,S維向量Yo, (Xo，Yo)在預(yù)測(cè)可能集L內(nèi)；
[0031] S32、基本原理:定義問題LP:
[0032] (LP)max 曰
[0036] S->0，S+>0，
[0033]
[0034]
[0035]
[0037] 有定理:若(Xo，Yo)〉0，問題化P)存在最優(yōu)值，且其值a〇>0，則(Xo，aYo) eL，且它對(duì) 應(yīng)的DMU為弱DEA有效；
[0038] S33、循環(huán)求解：
[0039] ①設(shè)投入指標(biāo)為XO，任意給定產(chǎn)出指標(biāo)的初值YO，令k = 0;
[0040] ②對(duì)決策單元(Xo,化)進(jìn)行DEA評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)值記為口〇;
[0041 ]③若QO= 1，則(Xo,化)為DEA有效，就可將(Xo,化)作為投入和產(chǎn)出指標(biāo)的預(yù)測(cè)值，且 運(yùn)種投入產(chǎn)出是一種有效的投入產(chǎn)出，停止;否則，進(jìn)行下一步；
[00創(chuàng)④將(Xo，Yk)修正為(Xo，a0Yk)，根據(jù)定理可知，（Xo，a日Yk)為DEA有效，若運(yùn)時(shí)決策者 對(duì)口0化表示滿意，則a0化可作為產(chǎn)出指標(biāo)的預(yù)測(cè)值，且運(yùn)種產(chǎn)出是一種有效的產(chǎn)出，停止;否 貝1J，可適當(dāng)調(diào)整化中認(rèn)為不滿意的部分指標(biāo)，記為&'，并將其作為新的初值，返回②。
[0043] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
[0044] 1、本發(fā)明首次提出建立考慮分布式電源接入的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)指標(biāo)體系的研究思 路:一方面，能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有配網(wǎng)線損研究工作中未考慮分布式電源影響的漏桐；另一方面， 體系內(nèi)指標(biāo)都是在充分考慮其獲取難易程度及對(duì)線損的貢獻(xiàn)率的基礎(chǔ)上篩選而得出，能夠 解決配網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、線路參數(shù)及各分布式電源的運(yùn)行參數(shù)等監(jiān)測(cè)信息獲取較難、 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顆粒度較大、數(shù)據(jù)利用率低的問題。
[0045] 2、本發(fā)明首次嘗試將DEA分析技術(shù)應(yīng)用到考慮分布式電源的配網(wǎng)線損預(yù)測(cè)工作 中：指標(biāo)權(quán)重為求解線性規(guī)劃模型所得到的最優(yōu)解，預(yù)測(cè)結(jié)果不存在主觀性的問題，提高預(yù) 測(cè)結(jié)果的實(shí)用性；由