含分布式电源的配电网高效运行评估方法研究

国 内 图 书 分 类 号 ： TM726.1 国 际 图 书 分 类 号 ： 621.3学 校 代 码 ： 10079密 级 ： 公 开专业硕士学位论文含分布式电源的配电网高效运行评估方法研究硕 士 研 究 生 ： 朱 红导师 ：唐良瑞教授企 业 导 师： 姜宁高工串 请 学 位 : 工程硕士专 业 领 域： 电气工程培 养 方 式： 在职所 在 学 院： 电气与电子工程学院答 辩 曰 期： 2015 年 3 月授予学位单位： 华北电力大学万方数据Classified Index: TM726.1 U.D.C: 621.3Y2879129Thesis for the Master DegreeResearch on the Evaluation Method of the EfficientOperation in Distribution Grid Considering theDistributed GenerationCandidate : ZhuHongSupervisor :School:Prof. Tang LiangruiSchool of Electric and Electronic EngineeringDate of Defence : March, 2015Degree-Conferring-Lnstitution : North China Electric Power University万方数据华：i t:电力大学硕士学位论文原创性声明本 人 郑 重 声 明 ： 此 处 所 提 交 的 硕 士 学 位 论 文 含 分 布 式 电 源 的 配 电 网 高 效 运 行 评 估 方 法 研 究 ，是 本 人 在 导 师 指 导 下 ， 在 华 北 电 力 大 学 攻 读 硕 士 学 位 期 间 独 立 进 行 研 究 工 作 所 取 得 的 成 果 。 据本 人 所 知 ， 论 文 中 除 己 注 明 部 分 外 不 包 含 他 人 己 发 表 或 撰 写 过 的 研 究 成 果 。 对 本 文 的 研 究 工 作做 出 重 要 贡 献 的 个 人 和 集 体 ， 均 已 在 文 中 以 明 确 方 式 注 明 。 本 声 明 的 法 律 结 果 将 完 全 由 本 人 承担 。华北电力大硕士学位论文使用授权书 含 分 布 式 电 源 的 配 电 网 高 效 运 行 评 估 方 法 研 究 系 本 人 在 华 北 电 力 大 学 攻 读 硕 士 学 位 期 间 在导 师 指 导 下 完 成 的 硕 士 学 位 论 文 。 本 论 文 的 研 究 成 果 归 华 北 电 力 大 学 所 有 ， 本 论 文 的 研 究 内 容不 得 以 其 它 单 位 的 名 义 发 表 。 本 人 完 全 了 解 华 北 电 力 大 学 关 于 保 存 、 使 用 学 位 论 文 的 规 定 ， 同意 学 校 保 留 并 向 国 家 有 关 部 门 或 机 构 送 交 论 文 的 复 印 件 和 电 子 版 本 ， 同 意 学 校 将 学 位 论 文 的 全部 或 部 分 内 容 编 入 有 关 数 据 库 进 行 检 索 ， 允 许 论 文 被 查 阅 和 借 阅 ， 学 校 可 以 为 存 在 馆 际 合 作 关系 的 兄 弟 高 校 用 户 提 供 文 献 传 递 服 务 和 交 换 服 务 。 本 人 授 权 华 北 电 力 大 学 ， 可 以 采 用 影 印 、 缩印 或 扫 描 等 复 制 手 段 保 存 、 可 以 公 布 论 文 的 全 部 或 部 分 内 容 。本 学 位 论 文 属 于 （ 请 在 以 上 相 应 方 框 内 打 V ”)：保 密 ， 在 年 解 密 后 适 用 本 授 权 书不 保 密 万方数据华北电力大学硕士学位论文摘 要配电网高效运行评估能够为配电网的规划、运行和改造提供依据和指导。分布 式供能的广泛应用使配电网高效运行的内涵发生了变化，考虑到含分布式电源的配 电网高效运行评估的对象繁多，评估模型的建立与分析更加复杂。本文基于对含有 分布式电源的配电网的高效运行的目标和准则进行研究，建立了表征考虑分布式电 源的配电网高效运行的评估指标，并通过选取评估方法、开展评估软件的设计和实 现等工作针对实际配电网合理应用评估指标，取得了积极的评估效益。首先，本文通过对含有分布式电源的配电网及其高效运行的基本内涵的分析， 在深入分析分布式电源对配电网运行影响的基础上，建立了考虑分布式电源的配电 网高效运行评估指标及其层次结构。其次，在无分布式电源的条件下，基于系统分 析和层次分析相结合的方法建立了无分布式电源的配电网高效运行评估指标计算 模型；在计及分布式电源的条件下，基于分布式电源对配电网运行影响的研究成果， 建立了考虑分布式电源的配电网高效运行评估的指标修正模型和新增指标的计算 模型。接着，通过综合运用层次分析法、模糊综合评价法或德尔菲法等方法，建立 了考虑分布式电源的配电网高效运行综合评估方法和评估流程，并据此开展了评估 软件的设计与实现。最后，应用评估软件针对含分布式电源的典型配电网进行评估， 得出评估结论并提出提升高效运行水平的措施和建议。通过实际案例分析，验证了 在考虑分布式电源的影响后，配电网高效运行评估指标的合理性、评估方法的科学 性和评估结果分析方法的适用性，从而为进一步推广配电网运行高效性评估技术奠 定基础。关键词：配电网；高效运行；分布式电源；评估指标；评估模型万方数据华北电力大学硕士学位论文AbstractThe assessment of the efficient operation provided guidance and reference for planning, operation and reconstruction in distribution grid. Due to the widely application of distributed generation, the connotation of the efficient operation in distribution grid is changed widely. Under this circumstances, the assessment objects and the assessment models become more complicated. The goal and criterion of efficient operation in distribution grid was researched in this thesis, the evaluate indices which could reflect the benefit of efficient operation in distribution grid was built, at the same time, carry out the assessment to the practical distribution grid based on the above indices by selecting the proper assessment method, finishing the design and implementation of evaluation software. From the evaluation results, this evaluation method achieved positive effect.First of all, through the depth analysis of the basic connotation of efficient operation in distribution grid and the influence of the distributed generation on the distribution grid, the evaluation indices of efficient operation in distribution grid considering the distributed generation and its hierarchical structure was built. Secondly, under the conditions of no distributed generation, the assessment model of efficient operation in distribution grid was proposed based on the system analysis and hierarchical analysis method; considering the distributed generation, the modified model and new indices of the assessment was proposed. Then, the assessment method and process was established through integrated use of various methods including the AHP，Fuzzy Comprehensive Evaluation Method or the Delphi Method;, the assessment software development was carried out. Finally, the evaluation software was applied to the typical distribution grid， got the evaluation conclusion and put forward the measures and suggestions to improve the efficient operation level of distribution grid. Through the analysis of actual case, verified the rationality of the assessment indices, the effectiveness of the evaluation method and the applicability of the results analysis methods after considering the influence of distributed generations. The foundation for the further promotion of the technology of the efficient operation evaluation in distribution grid is laid in this thesis.Key words： Distribution Grid, Efficient Operation, Distributed Generation. Evaluate Indices, Assessment Model万方数据ii华北电力大学硕士学位论文目录m g.iAbstract .II胃 im 绪论 .1u 研究背景及意义 .11.2 本课题研究现状 .21.2.1 配电网评估的项目开展与技术应用现状 .21.2.2 配电网评估的研究现状 .31.3 本文主要工作 .7第 2 章含分 M 电 源 的 配 电 网 高 研 究 .92.1 弓丨 W.92.2 含分布式供能的配电网高效运行分析 .92.2.1 分布式供能对配电网高效运行的影响分析 .92.2.2 含分布式供能的配电网高效运行的特点与内涵 .112.3 含分布式供能的配电网高效运行评估指标构建 .132.3.1 评估指标的构建原则 .132.3.2 评估指标的层次结构 .132.4 本章小结 .14第 3 章含分布式电源的配电网高效运行评估指标建模 .163.1 引言 .163.2 无分布式供能的配电网高效运行评估指标建模 .163.2.1 安全性评估指标建模 .163.2.1 可靠性评估指标建模 .193.2.3 经济性评估指标建模 .213.2.4 优质性评估指标建模 .233.3 计及分布式供能的配电网高效运行评估指标修正 .243.3.1 计及分布式供能的安全性评估指标 .243.3.2 计及分布式供能的可靠性评估指标建模 .263.3.3 计及分布式供能的经济性评估指标建模 .273.3.4 计及分布式供能的优质性评估指标建模 .273.4 本章小结 .28万方数据III华北电力大学硕士学位论文第 4 章含分布式电源的配电网高效运行评估方案设计 .304.1 弓 |胃 .304.2 综合评估方法与流程 .304.2.1 综合评估方法 .304,2.2 综合评估流程 .324.3 指标评分与权重设置方案 .344.3.1 指标评分方案 .344.3.2 权重设置方案 .364.4 评估软件设计 .374.4.1 总体架构设计 .374.4.2 数据源设计 .384.4.3 评估软件实现的计算机技术 .394.5 本章小结 .39第 5 章含分布式电源的配电网高效运行评估实证研究 .415.1 引言 .415.2 基于劣化加权指标计算值的评估结果分析方法 .415.3 应用案例分析 .415.4 本章小结 .46第 6 章结獅展望 .476.1 . 476.2 进一步研究的展望 .47.49攻读硕士学纖间发表的论文及其它成果 .54& i 射 .55作者简介 .56万方数据IV华北电力大学硕士学位论文第 1 章 绪论1.1 研究背景及意义智能电网是当今电网发展变革的最新方向，智能电网建设的不断推进必将对国 家经济和社会发展产生广泛而深远的影响，因而当前世界各国都在加速推进智能电 网建设。国家电网公司于 2009 年 5 月首次向社会公布了 “智能电网 ”发展规划， 制定了智能电网建设时间表，标志着中国智能电网建设正式启动。配电网作为电网各环节中直接与用户相联系的网络，是传统电力系统的重要组 成部分。由于配电网运行水平的高低会对电力供应可靠性、经济性和清洁能源接入 有效性等产生重要影响，因此配电网的建设和发展是智能电网建设和发展的重要环 节之一，近年来得到国内外各界的普遍重视+ 5。从功能和定位上看，配电网应当满足安全、可靠、经济、优质的电力供应要求。 自2009 年以来，国家电网公司先后在上海世博园、天津生态城、北京未来科技城、 扬州经济技术开发区等地开展了若干示范工程建设，至今已初具规模。针对不断涌 现的配电网建设成果，亟需一套科学合理、定量化、标准化、自动化的评估指标对 这些配电网运行情况进行评估，从而科学评判配电网工程建设情况和运行情况，发 现配电网运行过程中存在的薄弱环节，提出具有针对性的改进建议等，为配电网规 划、建设、运行调整、维护以及改造等提供依据和指导。分布式供能一般是指现场型、靠近负荷侧进行电力生产或热电联产的小型供能 技术，是为终端用户提供灵活、节能型的综合能源服务的重要途径。在我国“十二 五”规划纲要等具体文件中，大力推动分布式供能接入上网已经成为我国能源国策 的重要组成部分。然而，分布式供能接入配电网后，传统配电网即变为主动配电网， 其潮流分布、电压分布等均会发生不同于传统配电网的显著变化，这就给配电网安 全性、可靠性、经济性、优质性等多方面带来显著影响 71。从这个意义上讲，在对 配电网评估的过程中，含分布式电源的影响显然成为评估工作的重要部分和必要环 节。综上所述，本文的研究工作着眼当前大规模配电网建设和改造实际，充分含分 布式电源接入对配电网高效运行带来的影响，研究含分布式电源的配电网高效运行 评估指标及其应用，这些工作都是智能电网建设中亟需解决的问题。本文中评估指标研究与应用工作，有如下理论价值和实际意义：(1)在分析含分布式供能的配电网高效运行基本内涵的基础上，分别研究了 无分布式供能的配电网高效运行评估指标和计及分布式供能的配电网高效运行评万方数据华北电力大学硕士学位论文估指标，通过选取一组关键指标来表征含分布式供能的配电网运行状况，进而综合 运用多种评估方法建立含分布式电源的配电网高效运行评估模型，制定出配电网高 效运行评估流程和软件设计方案，为配电网高效运行评估业务的开展提供了手段和工具。(2) 基于评估指标和评估方法，开发相应的评估软件并应用于实际配电网区 域的评估，基于配电网实例验证了本文所述评估指标的科学性与实用性，为推广评 估指标和评估软件应用奠定了实证基础。(3) 通过应用评估技术完成评估工作，从高效运行角度帮助相关电力企业确 定配电网的运行水平，确定与高效运行目标的差距和开展配电网优化调度的方向并 通过及时采取调度与改造措施，确保配电网的运行调度有利于其发挥高效性，确保 配电网规划建设和改造始终沿着优化方向开展。综上，本文的研究成果将为分布式供能接入条件下配电网运行高效性评估工作 提供具体、实用的工具，为相关评估软件使用者改善配电网的规划、建设、运行、 调度等方面工作提供建议，同时也为开展配电网其他相关研究工作提供技术支持， 具有一定的研究价值和实践意义。1.2 本课题研究现状1.2.1 配电网评估的项目开展与技术应用现状近年来，伴随着配电网环节重视程度的提升和投资规模的扩大，国内电力行业 逐步开展了配电网评估项目的研究，主要有如下几项工作：重庆市电力公司开展了“配电网供电能力评价体系”研究 84，构建了基于设备、 网络结构和综合评价的配电网供电能力的评价体系，提出了针对电网的指标评分标 准和指标权重设定原则；运用供电能力评价系统对配电网的供电能力进行了全面的 分析、评价，准确地找出了各自存在的主要问题和薄弱环节，并提出了改进措施和 建议，为电网规划和改造提供科学依据。青海省电力公司开展了 “城市电网供电能力及供电可靠性评价”研究 IQ，建立 了城市电网供电能力评价体系，针对城市电网提出了各指标评分标准和指标权重的 设定原则；对城市现状电网的供电能力及供电可靠性进行了分析、评价，找出了存 在的主要问题和薄弱环节并提出了改进措施；根据对 202 年目标网架结构的合理 性、对负荷发展的适应性、供电能力及供电可靠性进行了评价。中国电力科学研究院开展了 “城市配电网运行水平和供电能力综合评估体系和 方法研究”课题 11，建立了城市配电网运行水平和供电能力评估体系、开发了相应万方数据2华北电力大学硕士学位论文的计算软件，制定企业标准城市配电网运行水平和供电能力评估导则。根据国 家电网公司统一部署，2011 年在国家电网公司多个省市公司开展了 “配电网运行水 平和供电能力评估”工作，进一步挖掘评估区域配电网的薄弱环节，指导配电网建 设改造和优化运行，提高配电网经济运行水平。其中，由中国电科院和山