220千伏变电站变电容量的储能替代判定方法及系统与流程

本发明属于电气自动化领域，具体涉及一种220千伏变电站变电容量的储能替代判定方法及系统。

背景技术：

1、随着经济技术的发展和人们生活水平的提高，电能已经成为了人们生产和圣湖中必不可少的二次能源，给人们的生产和生活带来了无尽的便利。因此，保障电能的稳定可靠供应，就成为了电力系统最重要的任务之一。

2、目前，随着电力负荷的快速增长，给电力系统带来了极大的运行压力，同时也对电力系统的电力下网能力提出了新的要求。目前，部分220千伏变电站已经逐步开始无法适应当前的负荷发展需求。因此，针对该类变电站进行扩容，通过改造或增设变压器来提高该类变电站的带负荷能力，就显得极为必要。然而，为了保证该类变电站在扩容后的长期运行，220千伏变电站在扩容时往往会增加较多的容量，但是增加较多的容量又容易导致低负荷时段变电站的利用率较低，进而降低了变电站的可靠性和效率。

3、随着储能系统和储能技术的快速发展，储能系统成为了电力系统的重要组成部分；在电网侧配置储能，可以利用其随充随放的灵活性，改善电网的电能质量，提升电力系统运行的可靠性，还可以通过控制储能系统的充放电来实现延缓电网升级改造的作用。

4、但是，目前针对220千伏变电站变电容量的储能替代判定，往往采用的专家们的经验判定方案；但是，这类人工判定的方案不仅主观性强，而且可靠性和科学性均较差。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种可靠性高、精确性好且客观科学的220千伏变电站变电容量的储能替代判定方法。

2、本发明的目的之二在于提供一种实现所述220千伏变电站变电容量的储能替代判定方法的系统。

3、本发明提供的这种220千伏变电站变电容量的储能替代判定方法，包括如下步骤：

4、s1.获取目标电力系统的数据信息；

5、s2.根据步骤s1获取的数据信息，计算目标220千伏变电站在典型负荷日下和主变压器发生n-1故障后的最大负载率；

6、s3.根据步骤s2得到的最大负载率数据信息，计算得到目标220千伏变电站在主变压器发生n-1故障后的无法转供负荷；

7、s4.根据步骤s3得到的无法转供负荷数据信息，对目标220千伏变电站的储能替代进行初次判定；

8、s5.根据步骤s4得到的判定结果，构建储能配置约束条件，并计算目标220千伏变电站变电容量的储能替代指标；

9、s6.根据步骤s5得到的储能替代指标，完成目标220千伏变电站变电容量的储能替代判定。

10、步骤s2所述的根据步骤s1获取的数据信息，计算目标220千伏变电站在典型负荷日下和主变压器发生n-1故障后的最大负载率，具体包括如下步骤：

11、采用如下算式计算目标220千伏变电站在典型负荷日下的最大负载率αmax：

12、

13、式中p0,max为目标220千伏变电站正常运行方式下典型负荷日的最大负荷；si,tran为目标220千伏变电站第i台主变压器的额定容量；n为目标220千伏变电站主变压器的台数；

14、设定220千伏变电站的主变压器台数为2～4台；

15、采用如下算式计算目标220千伏变电站在主变压器发生n-1故障后的最大负载率β：

16、

17、式中stotal,n-1为220千伏变电站内主变压器n-1故障后剩余主变压器的额定容量之和。

18、步骤s3所述的根据步骤s2得到的最大负载率数据信息，计算得到目标220千伏变电站在主变压器发生n-1故障后的无法转供负荷，具体包括如下步骤：

19、目标220千伏变电站主变压器n-1故障时，由下级110千伏电网转供的负荷δpn-1,transfer为

20、目标220千伏变电站主变压器n-1故障时，与目标220千伏变电站有110千伏联络的220千伏变电站将目标220千伏变电站剩余变压器额定容量的30％的负荷，作为可转供负荷总量，表示为：

21、

22、式中δpj,sub为与目标220千伏变电站有110千伏联络的第j个220千伏变电站的可转供负荷，且δpj,sub＝(1-αj)sn,j,sub，αj为与目标220千伏变电站有110千伏联络的第j个220千伏变电站的同时刻负载率，sn,j,sub为与目标220千伏变电站有110千伏联络的第j个220千伏变电站主变压器的额定容量；m为与目标220千伏变电站有110千伏联络的220千伏变电站的个数；

23、计算得到目标220千伏变电站主变压器n-1故障后的无法转供负荷δpnot,transfer为

24、步骤s4所述的根据步骤s3得到的无法转供负荷数据信息，对目标220千伏变电站的储能替代进行初次判定，具体包括如下步骤：

25、对步骤s3得到的目标220千伏变电站主变压器n-1故障后的无法转供负荷δpnot,transfer进行判定：

26、若δpnot,transfer≤0，则初步判定目标220千伏变电站无需增加变压器容量，算法结束；

27、若δpnot,transfer＞0，则初步判定目标220千伏变电站需要增加变压器容量，并继续后续步骤。

28、步骤s5所述的根据步骤s4得到的判定结果，构建储能配置约束条件，并计算目标220千伏变电站变电容量的储能替代指标，具体包括如下步骤：

29、判定目标220千伏变电站需要增加变压器容量sadd,tran为sadd,tran＝max{s1,…,sn}；sn为目标220千伏变电站中第n个主变压器的容量；

30、若在目标220千伏变电站，通过配置储能来替代需要增加变压器容量，则采用如下算式作为配置的储能容量pess的约束条件：

31、pess(t)≥δpnot,transfer

32、pload,valley(t)+pess(t)≤stotal,n-1

33、

34、-pess.max≤pess(t)≤pess.max

35、式中pess(t)为储能容量pess在t时刻的放电功率；pload,valley(t)为目标220千伏变电站在低谷时段的负荷值；η为配置的储能在充放电过程中的转化效率；pload,peak(t)为目标220千伏变电站在设定的高峰负荷时段的负荷值；pess.max为配置的储能的最大充放电功率；

36、若约束条件pload,valley(t)+pess(t)≤stotal,n-1不满足，则表明仅配置储能无法满足目标220千伏变电站的扩容需求，目标220千伏变电站仍需要增加主变压器容量，算法结束；

37、若约束条件pload,valley(t)+pess(t)≤stotal,n-1满足，则表明仅配置储能能够满足目标220千伏变电站的扩容需求，并进行后续步骤；

38、计算得到目标220千伏变电站变电容量的储能替代指标ε为

39、步骤s6所述的根据步骤s5得到的储能替代指标，完成目标220千伏变电站变电容量的储能替代判定，具体包括如下步骤：

40、储能替代指标ε越小，表明目标220千伏变电站中储能替代主变压器变电容量的效果越好；

41、若储能替代指标ε小于或等于储能临界值，则判定目标220千伏变电站配置储能；

42、若储能替代指标ε大于储能临界值，则判定目标220千伏变电站扩大主变压器容量。

43、设定储能电站建设规模为100mw，且目标220千伏变电站主变压器最大容量为240mva，则储能替代指标的储能临界值为0.41。

44、本发明还提供了一种实现所述220千伏变电站变电容量的储能替代判定方法的系统，包括数据获取模块、负载率计算模块、负荷计算模块、初次判定模块、替代指标计算模块和储能替代判定模块；数据获取模块、负载率计算模块、负荷计算模块、初次判定模块、替代指标计算模块和储能替代判定模块依次串联；数据获取模块用于获取目标电力系统的数据信息，并将数据上传负载率计算模块；负载率计算模块用于根据接收到的数据，计算目标220千伏变电站在典型负荷日下和主变压器发生n-1故障后的最大负载率，并将数据上传负荷计算模块；负荷计算模块用于根据接收到的数据，计算得到目标220千伏变电站在主变压器发生n-1故障后的无法转供负荷，并将数据上传初次判定模块；初次判定模块用于根据接收到的数据，对目标220千伏变电站的储能替代进行初次判定，并将数据上传替代指标计算模块；替代指标计算模块用于根据接收到的数据，构建储能配置约束条件，并计算目标220千伏变电站变电容量的储能替代指标，并将数据上传储能替代判定模块；储能替代判定模块用于根据接收到的数据，完成目标220千伏变电站变电容量的储能替代判定。

45、本发明提供的这种220千伏变电站变电容量的储能替代判定方法及系统，分析了变电站主变压器n-1故障并考虑负荷转供情况下的负载率约束，计算得到需转供负荷量，然后计算得到可转供的负荷，并根据不可转供负荷，考虑储能功率约束、储能作为负荷在变电站低谷负荷时段的功率约束以及储能充放电约束，判断电网侧配置储能的可能性，最后再提出变电容量储能替代指标来实现220千伏变电站变电容量的储能替代判定；因此本发明不仅实现了220千伏变电站变电容量的储能替代判定，而且可靠性高、精确性好且客观科学。