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申请/专利权人：山东大学

摘要：本发明涉及一种计及气象因素影响的分布式光伏装机容量评估方法及系统，属于电子工程技术领域。在充分考虑输电元件载荷能力的热老化本质约束后提出了一种将电缆及变压器寿命损失纳入主动管理策略的主动配电网分布式光伏装机容量评估方法，以配电系统运营商运营成本最小化为目标，将出现阻塞的关键输电元件的寿命损失以运行成本的方式加入目标函数中，以关键输电元件的寿命损失最大允许极限作为约束构建评估模型，促进分布式光伏并网及提升配电网经济运行水平。

主权项：1.一种计及气象因素影响的分布式光伏装机容量评估方法，其特征在于，步骤如下：1获取配电网所处区域历史网格气象数据；2基于输电元件热模型和热老化模型计算得到输电元件的温度及老化情况；输电元件包括电缆和变压器，变压器的温度及老化情况计算过程为：变压器的温度计算概括为两个温升过程，环境-顶部油温升和顶部油-热点温升，顶部油温度及环境-顶部油温升计算式为： 其中，表示顶部油温度；表示变压器所处环境温度；表示最终环境到顶部油温升；exp为以自然常数为底的指数表达式；ΔT表示单位时间间隔；为上一时刻环境到顶部油温升；τto表示任意负载下的顶部油时间常数；表示额定环境到顶部油温升；Kt表示负载系数；R表示额定负载下的负载损耗与空载损耗比；n为经验常数；It与Irated分别表示变压器的负载电流及额定负载电流；顶部油-热点温升计算式如下： 其中，表示最终顶部油到热点温升；为上一时刻顶部油到热点温升；τhs表示热点处变压器绕组时间常数；exp为以自然常数为底的指数表达式；ΔT表示单位时间间隔；表示额定顶部油到热点温升；为负载系数的2m次方，m为受冷却方式影响的经验常数，取值为0.8-1；变压器的老化是温度、含水量和含氧量的时间函数，在油保存系统中，水分和氧气对绝缘的劣化忽略，绝缘组件的温度成为变压器热老化寿命损失过程中最重要的控制变量，以此，给出变压器单位绝缘寿命PerUnitLife的计算方法： 其中，为变压器热点温度；表示变压器所处环境温度；为环境-顶部油温升；为顶部油-热点温升；exp为以自然常数为底的指数表达式；当热点温度超过110℃时，变压器单位绝缘寿命小于1，老化速度超过正常速度；当热点温度低于110℃时，变压器单位绝缘寿命大于1，老化速度低于正常速度，对变压器单位绝缘寿命取倒数，得到变压器老化加速因子： 其中，为变压器的老化加速因子，其表征了受变压器热点温度影响的变压器热老化速率；根据变压器老化加速因子的含义，变压器等效运行时间表示为： 其中，为变压器等效运行时间；ΔT表示单位时间间隔；变压器在t0～tend时段内的老化寿命损失LOL百分比表示为： 其中，Ttrans,life为变压器正常绝缘寿命；电缆的温度及老化情况计算过程为：将单芯XLPE绝缘电缆热平衡方程差分表达式写为： 其中，分别代表电缆在t时刻的导体温度、金属护套温度、外护套温度和土壤温度，下标为t-1时代表上一时刻；ΔT表示单位时间间隔；Cc、Cd、Cs、Cj、Csoil分别代表电缆的导体热容、绝缘介质热容、金属护套热容、外护套热容和土壤热容；T1、T3、T4分别为电缆的绝缘层热阻、外护套热阻、土壤热阻；分别为单位长度电缆在t时刻的导体损耗、介质损耗、金属护套损耗；和为值的一半；电缆的导体损耗、介质损耗、金属护套损耗表示如下： Wtd＝2πfCeVtp2tanδ＝2Wtd1＝2Wtd216Wts＝λmWtc17其中，It为流经导体的电流；rref为导体的参考电阻；α为导体温电阻效应系数；为导体参考温度；f为系统频率；Ce为单位长度电缆的电容；为t时刻电缆的相电压；tanδ为绝缘层损耗系数；λm为金属套损耗系数；提出适用于不同XLPE绝缘电缆型号的寿命计算方法： 其中，为电缆在t时刻的电场及温度作用下的预期寿命；PD为电缆的失效概率；D为扩大定律因子；βt为形状参数；α0为失效概率PD＝62.3％时的比例因子；B为活化能与玻尔兹曼常数的比值；为导体参考温度；E为电场强度；E0为参考电场强度；n0为电压忍耐系数；b为电场和温度作用连接系数；e指自然常数为底的指数；代表电缆在t时刻的导体温度；根据同轴圆柱的电场强度计算方法，给出绝缘层的电场强度E计算方法： 其中，Uphase为导体与金属屏蔽层之间的电势差；rc为电缆导体半径；ri为电缆绝缘层半径；令式18中电缆预期寿命为设计寿命，导体参考温度为额定温度，得到的比例因子α0的计算方法为： 其中，为电缆的设计寿命；En为额定电场强度；对电缆单位预期寿命取倒数得到电缆的老化加速因子： 其中，为电缆的老化加速因子，其表征了受电缆导体温度及绝缘层电场强度影响的电缆老化速率；电缆的等效运行时间表示为： 其中，为电缆的等效运行时间；3基于多层优化理论，将光伏容量规划问题分解成两个优化问题进行分层求解，光伏装机容量评估模型中的第一层优化模型，为主问题，以最小化DSOs的配电网经济寿命内运营成本为目标，约束条件为光伏节点最大允许接入光伏装机容量及光伏装机容量离散性约束，通过启发式求解方法对所有可能的光伏装机容量进行穷举求解，并将对应的光伏装机容量传递给下层的ADN调度决策优化运行子问题进行进一步求解；第二层优化模型，为子问题，为实际运行过程中ADN的最优潮流计算，目标函数是最小化日内DSOs的运营成本，约束条件为潮流方程约束、运行温度上限约束、节点电压约束、光伏发电运行约束、输电元件热平衡约束、FAA约束、储能运行约束、OLTC运行约束、静止无功补偿装置运行约束和输电元件热老化极限约束。

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