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专利号: 2018108049423
申请人: 重庆大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种电能替代下配电网的配电变压器优化方法,所述配电变压器简称配变,所述配变包含常规配变与有载调容配变,所述常规配变为常规配电变压器的简称,有载调容配变为有载调容调压配电变压器的简称,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:根据电能替代后首年的配变负荷年视在功率S1(t),得到电能替代首年年持续视在功率曲线f1(t);

步骤2:根据电能替代首年年持续视在功率曲线f1(t),确定各配变的最大负荷,并为各配变选取大于且最接近最大负荷的配变规划容量;若配变的额定容量小于配变规划容量,则将该配变作为容量升级对象,从而得到容量升级集合Φ;

步骤3:根据电能替代首年年持续视在功率曲线f1(t)以及常规配变的配变规划容量,计算电能替代首年年持续视在功率曲线f1(t)的三个特征指标:高负荷均方值μ、低负荷均方值ν和年运行时间比λ;

步骤4:根据步骤3中各常规配变的三个特征指标,计算常规配变可更换为有载调容配变的判据,并将满足判据的常规配变作为可更换点,从而得到可更换点集合Ω;

步骤5:根据电能替代首年的电能替代总量ΔS1和电能替代潜力分析模型,预估电能替代后n年内各年的电能替代总量ΔSi,i=2,...,n;假设电能替代年新增负荷分布不变,根据电能替代后n年内各年的电能替代总量ΔSi得到电能替代n年内的各年的负荷视在功率曲线Si,p(t)以及电能替代后各年的配变负荷年视在功率Si(t),并根据电能替代后各年的配变负荷的视在功率Si(t)得到电能替代n年内各年的年持续视在功率曲线fi(t);

步骤6:根据电能替代n年内各年的配变负荷的视在功率Si(t),以及电能替代n年内各年的年持续视在功率曲线fi(t),计算可更换点集合Ω中各可更换点的更换成本效益指标,所述更换成本效益指标包括寿命周期内投资盈利指标FE、收回投资成本指标FT和年调容成本指标FC;

步骤7:根据各可更换点的更换成本效益指标建立整个配电网的综合效益指标F的计算模型,并根据综合效益指标的计算F模型以及配变升级改造项目总投资约束,建立配变更换优化模型;

步骤8:根据配变更换优化模型确定各可更换点是否更换为有载调容配变,并结合容量升级集合Φ和配变规划容量,得到电能替代下配变电压器的优化方案。

2.根据权利要求1所述的电能替代下配电网的配电变压器优化方法,其特征在于:电能替代首年年持续视在功率曲线f1(t),按如下方式计算:根据配电网电能替代点一次能源的年消耗曲线及一次能源与电能的转换关系,预估配电网电能替代后首年年新增电力负荷曲线ΔS1(t),并根据首年年新增电力负荷曲线ΔS1(t)计算电能替代首年的配变负荷年视在功率S1(t),从而根据电能替代首年的配变负荷年视在功率S1(t)得到电能替代首年年持续视在功率曲线f1(t)。

3.根据权利要求2所述的电能替代下配电网的配电变压器优化方法,其特征在于:电能替代首年的配变负荷年视在功率S1(t),按如下公式:S1(t)=(1+g)S0(t)+ΔS1(t);

其中,t=1,2,...,8760,S0(t)为电能替代前年的配变负荷年视在功率曲线,g为负载年均增长率,ΔS1(t)为电能替代后首年年新增电力负荷曲线;

其中, 分

别表示春夏秋冬四个季节典型日新增电力负荷曲线, Rc、Rx、Rq、Rd

分别表示春夏秋冬四个季节典型日营业额; 表示全年日营业额,

4.根据权利要求1所述的电能替代下配电网的配电变压器优化方法,其特征在于:电能替代n年内各年的年持续视在功率曲线fi(t)的三个特征指标的计算通式分别为:高负荷均方值μ:

其中,μi表示电能替代后常规配变第i年的高负荷均方值;fi-1(t)为fi(t)的反函数,fi-1(Sc)为fi-1(t)在t=SC处的值;SC为常规配变的拟更换有载调容配变的调容临界负载,其值根据常规配变的配变规划容量进行理论计算获得,τ表示1小时;

低负荷均方值ν:

其中,νi表示电能替代后常规配变第i年的低负荷均方值;Smin,i为电能替代后第i年的年最小视在功率;fi-1(Smin,i)为fi-1(t)在t=Smin,i时处的值;

年运行时间比λ:

λi表示电能替代后常规配变第i年的年运行时间比。

5.根据权利要求1所述的电能替代下配电网的配电变压器优化方法,其特征在于:常规配变可更换为有载调容配变的判据为:式中,k1、k2、k3、k4均为常规配变与拟更换有载调容配变的损耗差异系数;μ1、ν1、λ1分别为电能替代首年常规配变的高负荷均方值、低负荷均方值、年运行时间比;SN为常规配变额定容量,P0、Pk分别为常规配变的空载损耗和短路损耗,SNH、SNL为有载调容配变的大小额定容量,P0H、P0L分别为有载调容配变大、小容量下的空载损耗,PkH、PkL分别为有载调容配变大、小容量下的短路损耗。

6.根据权利要求1所述的电能替代下配电网的配电变压器优化方法,其特征在于:电能替代后首年的电能替代总量ΔS1按如下公式:电能替代n年内的负荷视在功率曲线Si,p(t)按如下公式:

电能替代后各年的配变负荷视在功率Si(t)按如下公式:

7.根据权利要求1所述的电能替代下配电网的配电变压器优化方法,其特征在于:寿命周期内投资盈利指标FE按如下公式:其中,μi、νi、λi分别为电能替代后第i年的常规配变的高负荷均方值、低负荷均方值、年运行时间比;χprice为一台有载调容配变的价格,θprice为一台常规配变的价格,φprice为用电电价,CM为常规配变更换为拟更换有载调容配变后运维成本的增量;

收回投资成本指标FT按如下公式:

其中,ΔPloss(t)表示常规配变更换为拟更换有载调容配变后节省的有功损耗;

年调容成本指标FC按如下公式:

式中:NT,t为拟更换有载调容配变的运行容量档位,NT,t=1表示运行在大容量,NT,t=0表示运行在小容量;Rprice为拟更换有载调容配变的调容开关价格;n为拟更换有载调容配变的调容开关电气寿命次数。

8.根据权利要求1所述的电能替代下配电网的配电变压器优化方法,其特征在于:步骤

7中,首先采用优序对比法分别确定常规配变更换为拟更换有载调容配变的更换成本效益指标FE、FT、FC的加权系数wE、wT、wC;然后根据加权系数wE、wT、wC建立综合效益指标F计算模型:其中,j表示可更换点集合Ω中的第j个可更换点,FE,j、FT,j、FC,j分别表示第j个可更换点的寿命周期内投资盈利指标、收回投资成本指标、年调容成本指标;max{FE}、max{FT}、max{FC}分别表示可更换点集合Ω中寿命周期内投资盈利指标、收回投资成本指标、年调容成本指标的最大值;xj表示优化变量,xj∈{0,1},当xj=0时,表示第j个可更换点仍配置为常规配变;当xj=1时,表示第j个可更换点配置为有载调容配变。

9.根据权利要求7所述的电能替代下配电网的配电变压器优化方法,其特征在于:配变更换优化模型如下:其中,χprice,j表示第j个可更换点所对应的拟更换有载调容配变的价格、θprice,j表示第j个可更换点所对应的常规配变的价格,CM,j表示第j个可更换点所对应的常规配变更换为拟更换有在调容配变后运维成本的增量;E为配变升级改造项目投资总金额;maxF为目标函数,即在配变升级改造项目总投资约束下求综合效益指标F的最大值;根据目标函数即可求得优化变量xj,从而确定可更换点集合Ω中各可更换点是否更换为有载调容配变。

10.根据权利要求9所述的电能替代下配电网的配电变压器优化方法,其特征在于:电能替代下配变电压器的优化方案为根据配变规划模型计算得到的优化变量xj维持对应的可更换点j为常规配变或者将对应的可更换点j更换为有载调容配变;并且,根据配变规划容量将容量升级集合Φ中的容量升级对象进行容量升级。