本发明涉及一种考虑了配电网侧随机性对输电网侧的影响、基于配电网等值的输配电网协调规划方法。
背景技术：
电网规划(即输电网规划)是电力系统规划的重要组成部分，其工作是根据规划期间的负荷增长及电源规划方案确定最佳的网架结构以满足经济可靠地输送电力的需求。由于传统的配电网络是“无源”的受端网络，在以往的电网规划中，通常不考虑配电网侧的随机性和不确定性对输电网侧的影响。特别是，随着可再生能源的迅猛发展，配电网已从原有的“无源”网络转变为“有源”网络，其线路潮流也发生了较大的改变，且可再生能源出力具有随机性和不确定性，使得配电网侧对输电网侧的影响成为电网规划时不可忽视的因素。随着可再生能源在电网中的占比越来越高，在电网规划中仍将配电网视为确定性的单一负荷模型在未来不确定环境下很可能存在严重的安全隐患，一旦发生事故后将导致大量的补偿投资费用。
因此，亟需提出一种考虑配电网侧随机性对输电网侧的影响的输配电网协调规划方法，以满足未来电网规划的要求。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于配电网等值的输配电网协调规划方法。
为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
1)建立基于通用停运表的配电网等值模型；
2)在输电网侧采用解析法或者模拟法进行概率潮流计算，概率潮流计算中，根据配电网等值模型将对应配电网等效为该概率潮流计算中计及的输入变量或随机因素；
3)根据概率潮流计算结果，获取所需要的输电网规划评价指标，根据所述评价指标对电网规划方案进行评估。
所述步骤1)具体包括以下步骤：根据配电网侧可再生能源的出力特性曲线以及负荷的功率需求曲线，计算配电网侧的停运容量以及对应的概率分布，得到配电网等值模型。
所述配电网等值模型包括根据离散化停运容量分布确定的等值后的配电网停运容量
其中，i＝0,1,…,n，n+1为所述等值后的配电网停运容量的状态个数，
所述解析法在概率潮流计算中的流程包括以下步骤：根据配电网等值模型中停运容量的概率分布以及输电网侧发电机组的概率特征，计算节点注入功率的各阶中心矩。
所述解析法在概率潮流计算中的流程还包括以下步骤：
2.1.1)根据节点注入功率的各阶中心矩以及半不变量和中心矩之间的关系计算节点注入功率的对应阶半不变量；
2.1.2)根据节点注入功率的各阶半不变量计算节点状态变量的半不变量以及线路状态变量的半不变量；
2.1.3)根据步骤2.1.2)中获得的节点状态变量的半不变量和线路状态变量的半不变量，对各半不变量服从的分布进行gram-charlier级数展开，然后获取各状态变量的概率密度函数以及概率分布函数。
所述模拟法在概率潮流计算中的流程包括以下步骤：对配电网侧停运容量以及输电网侧的随机因素进行抽样，完成一次抽样就得到一个电网规划场景。
所述模拟法在概率潮流计算中的流程还包括以下步骤：
2.2.1)对得到的所有电网规划场景进行确定性的潮流计算，每完成一次确定性的潮流计算就得到状态量概率分布中的一个样本点；
2.2.2)根据获取的所有样本点对状态量的概率密度函数进行拟合，进而获取状态量的概率分布情况。
所述评价指标选自安全性、可靠性或经济性指标。
本发明的有益效果体现在：
本发明建立了基于通用停运表的配电网等值模型，可将配电网中随机因素的随机特性转换为概率分布，能够较好的反映其对输电网侧出力特性的影响。另外，该等值模型能够同时适用于解析法与模拟法的概率潮流计算。基于该配电网等值模型，可将配电网与输电网结合，能够实现输配电网的协调规划，该方法对未来电网规划方案的制定具有一定的指导作用。
进一步的，本发明所述配电网等值模型的建立基础是离散化容量分布及其概率分布，可以通过将配电网侧的各个不确定或随机因素通过常规数学方法(例如卷积)形成配电侧通用停用表，从而简化配电网等值模型的建立。
附图说明
图1为基于配电网等值的输配电网协调规划流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。所述实施例是对本发明的解释，而非限定本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提出了一种基于配电网等值的输配电网协调规划方法，具体步骤如下：
第一步，根据配电网侧可再生能源的出力特性曲线以及负荷的功率需求曲线，可获得配电网侧可再生能源和负荷各自的离散化停运容量分布以及对应的确切概率和累积概率；根据选定的步长，对配电网中可再生能源的出力特性曲线及负荷的功率需求曲线分别进行离散化，统计离散化后可再生能源各个出力状态及负荷各个功率需求状态的出现时间，通过计算各个状态出现时间与总时间的比重，确定离散化后可再生能源各个出力状态和负荷各个功率需求状态的确切概率和累积概率，根据离散化后的各出力及功率需求状态，以及对应的确切概率和累积概率建立可再生能源和负荷各自的停运表。
将可再生能源及负荷各自停运表逐个卷积，由此可建立如表1所示的配电网通用停运表模型，即配电网等值模型：
表1.基于通用停运表的配电网等值模型
i＝0,1,…,n，
pi*为累积概率，它表示配电网停运容量大于等于
pi为确切概率，即停运容量等于
所述卷积过程举例如下：
其中，na+1为a停运表的停运容量状态个数，nb+1为b停运表的停运容量状态个数，
配电网通用停运表中，停运容量
第二步，针对某电网规划方案，以所建立的各配电网的通用停运表模型为基础，在输电网侧可采用解析法或模拟法进行概率潮流计算。
其中，解析法(例如半不变量法)在概率潮流计算中的流程如下所示：
1)根据配电网通用停运表中停运容量的概率分布以及输电网侧发电机组的概率特征，计算节点注入功率的各阶中心矩(一般计算至七阶可满足精度要求)；
2)根据节点注入功率的各阶中心矩以及半不变量和中心矩之间的关系计算注入功率的对应阶半不变量；
3)根据节点注入功率的各阶半不变量以及灵敏度矩阵和转移矩阵计算节点状态变量的半不变量以及线路状态变量的半不变量；
4)根据状态变量的半不变量对其服从的分布进行gram-charlier级数展开，之后进行平移和拉伸操作获取状态变量的概率密度以及概率分布函数。
其中，模拟法(例如，蒙特卡罗模拟法)在概率潮流计算中的流程如下所示：
1)根据配电网的通用停运表，对配电网的停运容量进行抽样，对所有配电网的停运表完成一次抽样就得到一个电网规划场景；
2)对电网规划场景进行确定性的潮流计算，每完成一次确定性的潮流计算便可以获取状态量概率分布中的一个样本点；
3)根据获取的多个样本点对状态量的概率函数进行拟合，获取节点电压、支路功率等状态量的概率分布情况。
第三步，通过概率潮流计算可获取电网规划中常用的安全性、可靠性以及经济性等评价指标，如“n-1”校验(安全性)、如电量不足期望值、供电可靠率(可靠性)、如建设经济性、运行经济性(经济性)指标，以便对电网规划方案进行评估。具体的评价指标获取以及评价过程可参考文献中所述的方法。例如“崔艳妍.电网规划综合评价方法研究与应用[d].天津大学.2008.”。