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    一种 重要 电力 用户 应急 电源 配置 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110327836.9

    申请日:

    2011.10.25

    公开号:

    CN102385723A

    公开日:

    2012.03.21

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):G06Q 10/06变更事项:申请人变更前权利人:中国电力科学研究院变更后权利人:中国电力科学研究院变更事项:地址变更前权利人:100192 北京市海淀区清河小营东路15号变更后权利人:100192 北京市海淀区清河小营东路15号变更事项:申请人变更后权利人:国家电网公司登记生效日:20130521|||实质审查的生效IPC(主分类):G06Q 10/06申请日:20111025|||公开
    IPC分类号: G06Q10/06(2012.01)I; G06Q50/06(2012.01)I 主分类号: G06Q10/06
    申请人: 中国电力科学研究院
    发明人: 李蕊; 苏剑; 刘海涛; 侯义明; 王鹏
    地址: 100192 北京市海淀区清河小营东路15号
    优先权:
    专利代理机构: 北京安博达知识产权代理有限公司 11271 代理人: 徐国文
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110327836.9

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2015.04.29|||2013.06.12|||2012.11.28|||2012.03.21

    法律状态类型:

    授权|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明属于一种重要电力用户应急电源配置方法。该方法包括:1)针对不同行业的特点和负荷特性,进行不同类型重要电力用户特殊供电需求分析;2)明确重要电力用户的内涵及分类;3)采用层次分析法对重要电力用户进行量化分级;4)明确不同类型重要电力用户的应急电源配置原则和流程;5)对常用或新型应急电源设备的设备原理、投切方式、运行维护等多方面进行技术指标和适用范围综合分析比较;6)确定应急电源类型、接入方式、投切方式、运行维护等方面的配置;7)通过成本效益分析方法对应急电源容量进行配置。

    权利要求书

    1.一种重要电力用户应急电源配置方法,其特征在于包括以下步骤:1)分析每一行业重要电力用户的行业特点,负荷特性,确定电力用户的重要负荷范围和级别,确定不同重要负荷的允许停电时间和停电影响,明确不同类型重要电力用户的特殊供电可靠性需求;2)对重要电力用户进行界定和分类,根据断电影响,综合考虑行业属性和用电特点将重要电力用户分为社会和工业两大类;A:其中社会类细分为5类:[A1]煤矿及非煤矿山;[A2]危险化学品;[A3]冶金;[A4]电子及制造业;[A5]军工;B:其中工业类细分为8类:[B1]党政司法机关、国际组织、各类应急指挥中心;[B2]广播电视;[B3]通信;[B4]信息安全;[B5]公用事业;[B6]交通运输;[B7]医疗卫生;[B8]人员密集场所;3)采用层次分析法对重要电力用户进行量化分级;运用层次分析法进行分级的步骤如下:A:建立层次结构,根据重要用户的所属类别,将与之有关的分级指标按目标层、准则层和指标层进行分组,然后以连线表示各层次元素之间的关系,构成一个从上至下的递阶层次结构;B:建立判断矩阵,通过两两比较的方法,确定同一层次因素对于上一层次中相关因素的相对重要性,建立判断矩阵,判断矩阵按九标度法进行赋值,九标度法含义如下表1所示:表1九标度法含义??指标A/指标B ??含义 ??1 ??指标A与指标B相比,两者同等重要 ??3 ??指标A与指标B相比,前者比后者稍重要 ??5 ??指标A与指标B相比,前者比后者明显重要 ??7 ??指标A与指标B相比,前者比后者强烈重要 ??9 ??指标A与指标B相比,前者比后者极端重要 ??2、4、6、8 ??表示上述相邻判断的中间值 C:层次单排序及一致性检验,计算判断矩阵的特征值最大值及其对应的特征向量,得到的特征向量经过归一化,即为同一层次因素对于上一层次中相关因素相对重要性的排序权重,排序权重是否合理,还需通过判断矩阵的一致性检验加以确认;?D:组合权重计算,计算所有指标层元素相对于目标层的相对权重值;E:确定分级指标值,分级指标值的确定采用2种方式:对于容易量化的影响因素,指标值通过数理统计、数值计算等方法直接给出量化值;对于不容易量化的影响因素,指标值通过模糊数学或专家打分的方法来确定;F:重要用户的综合评价,综合评价法的数学模型如下:Y=∑WiXi???????????????????(1-1)其中,Wi表示分级指标的权重,Xi表示分级指标值,Y表示重要用户的综合评价值;G:分级评价标准,通过确定分级边界条件或者综合评价结果排序的方式,确定重要用户的分级结果,重要用户的综合评价值越高,级别越高;4)明确工业类和社会类重要电力用户的应急电源配置的原则和流程;5)对UPS、EPS、HEPS、动态UPS、柴油发电机组、燃气发电机组等常用或新型应急电源设备的设备原理、性能、接入方式、投切方式、运行维护方面进行技术指标和适用范围的综合分析比较;6)依据不同类型重要电力用户不同重要负荷对供电可靠性和连续性的实际需求,结合不同类型应急电源及应急电源组合的技术特性,确定应急电源类型、接入方式、投切方式、运行维护方面的配置,给出应急电源或应急电源组合的推荐方案;7)通过成本效益分析方法对应急电源容量进行配置;A:首先明确不同类型重要电力用户应急电源容量配置的原则,应根据用户的重要装置设备、工艺过程、社会功能对可靠性水平的要求,在满足用户保安负荷容量的基本前提下,通过成本效益分析的手段进行应急电源容量选择;B:对应急电源容量进行配置,依据投资、运行维护、风险费用三方面的总费用最小的原则,通过构造各类用户的停电损失函数,构造出各负荷点的停电损失率,进而确定系统的停电损失,再结合该地区的用电特性、评价电力服务质量的共性及该地区的经济特性,共同确定应急电源优化配置模型。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于所述步骤7)中的容量配置进一步包括三个步骤:(1)重要电力用户停电损失模型的建立;(2)重要电力用户及配电网系统停电损失的估算;(3)重要电力用户应急电源优化配置;具体为:(1)重要电力用户停电损失模型的建立构造用户停电损失函数需要根据设计的用户调查表将采集到的各个用户的原始数据归类?处理,进而将同类用户再细分为不同小类,将调查采集到的数据归一化,再对小类的用户损失函数标幺值求平均值,然后计算大类用户中第n小类用户的综合断电经济损失函数和大类用户的综合断电经济损失函数;假设每条生产线的相关性为0,即各生产线之间是并行关系,不是串行关系;同时,假设用户最大断电损失发生在峰荷时。首先获取单个用户的停电损失原始数据ICIC(Individual?Customer?Interruption?Costs)。根据ICIC得到工业类用户中第n小类用户第k个用户的断电经济损失函数Cindus,n,k(t),单位为元/kW或元/kW·h。计算第k个用户的断电经济损失函数需要同时考虑以下停电损失:1)断电期间减少的产品损失与生产线恢复重置期间产品损失之和Cprod,n,k(t);2)断电造成的废品损失Cwaste,n,k(t);3)断电造成的原料损失Craw,n,k(t);4)断电造成的设备损坏损失Cequip,n,k(t);5)生产线重启的额外费用损失Cprem,n,k(t);6)断电造成的劳务损失,即断电期间工资与加班期间工资之和Cpay,n,k(t);7)断电减少的电费Cbill,n,k(t)。在求平均值之前,需要将调查采集到的数据归一化,分别建立工业类用户中单个用户的不同类型损失的断电经济损失函数。用峰荷时不同断电持续时间的总断电损失乘以负荷率得到平均负荷时的平均断电损失,再除以此条生产线的平均负荷,就建立了此生产线的平均此类损失的断电损失模型,即第r条生产线某种类型损失的断电损失函数,如fline-prod,n,k(t)。停电损失函数Cprod,n,k(t)为:大工业类用户中第n小类用户第k个用户的断电经济损失函数为上面7种不同类型损失的和:fline-equip,r,k(t)+fline-prem,r,k(t)+fline-pay,r,k(t)-fline-bill,r,k(t))????(1-3)计算工业类用户中第n小类用户的综合断电经济损失函数,即计算工业类用户的综合断电经济损失函数,即?式中:k表示第k个用户;r表示第r个生产线;Ek表示第k个用户的年用电量;m表示用户生产线的数量;er表示第r(r=1,…,m)条生产线的用电量比例;Lr表示第r(r=1,…,m)条生产线的负荷率;t表示第k个重要电力用户在某次断电时的持续时间;u表示第n小类用户的数量。(2)重要电力用户及配电网系统停电损失的估算将费用损失构造成缺电量函数,即可得出各负荷点的停电损失评价率(IEAR),从而计算整个系统的损失。IEAR指标的制定既可以针对配电网某个母线点或母线点下一级各个供电点,也可以针对配电网中某一供电区系统。为了充分考虑电力系统中各部分故障对用户的影响,本文采用故障列举法构造负荷点的停电损失评价率IEAR。IEAR的定义为:?对于某负荷点p,估算使该点发生停电的各种故障事件的发生频率λi、持续时间ri及年无效度Ui,其中i表示第i种故障。对于负荷点,它所联接的用户类型相同。对于故障i,其停电持续时间为ri,利用第1节构造的与该负荷点P用户类型相对应的用户停电损失函数SCDF,即可求出时间为ri的单位损失费用值CL,p(ri)。对于某个负荷点,如果该点中断供电,则该点的缺负荷量为联接在该点的所有负荷之和,于是在故障i下,负荷点P的ECOST和EENS可表示为ECOSTL,p=CL,p(ri)Li,pλi=CL,p(ri)Lav,pλi????(1-7)EENSL,p=Li,pUi=Lav,pUi?????????????????????????(1-8)式中Lav,p为联接在P点的平均负荷值。考虑所有故障事件的作用,按照定义,评价负荷点P停电损失程度的IEAR值为式中N为使负荷点P发生停电的故障次数。(3)重要电力用户应急电源优化配置a符号定义表2应急电源容量配置模型符号定义??序号 ??符号 ??注释 ??1 ??Pl??第n小类重要用户的总断电损失负荷 ??2 ??Pk??第k个重要用户在第j次断电时损失的负荷(k=1,2,…,u) ??3 ??Dj??第j次断电的持续时间,这里就等于断电恢复时间(h)(j=1,2,…,S) ??4 ??S ??在一定研究期限内的断电次数 ??5 ??T ??应急电源的单位容量费用(元/kW) ??6 ??EC ??应急电源的优化配置容量(kW) ??7 ??FC ??应急电源寿命期间的燃料费(元) ??8 ??SFW ??应急电源燃料每小时消耗量(公斤/小时;公升/小时;等) ??9 ??FP ??应急电源燃料价格(元/公斤;元/公升;等) ??10 ??TM ??每年平均使用时间(小时/年) ??11 ??LF ??使用寿命(20年) ??8 ??MC ??应急电源的人工费成本 ??13 ??N ??应急电源需要的维护人数 ??14 ??YP ??每人每年的工资 ??15 ??YM ??平均每年的维修成本 B计算过程a.目标函数目标函数是总费用最小,由三部分组成,即新增应急电源的投资费用IC(Investment?Cost),重要用户的断电损失OC(Outage?Cost)以及应急电源的运行和维护费用OMC(Operation?and?Maintenance?Cost),其表达式如下式所示:min?f=IC+OC+OMC????????????(1-10)b.计算工业类用户中第n小类用户的断电损失OC:由断电持续时间和断电损失的负荷计算得到第n小类重要用户的断电损失OCindus,n:?其中,c.计算新增应急电源的投资费用IC(Investment?Cost)IC=T*EC??????????????????????????(1-14)d.计算应急电源的运行维护费用IC(Investment?Cost)OMC=FC+PC+MC?????????????????????(1-15)I.应急电源的燃料费FC=FW*FP*TM*LF???????????????????(1-16)II.应急电源的人工费用PC=N*YP*LF???????????????????????(1-17)III.应急电源的保养维修费用MC=YM*LF?????????????????????????(1-18)故,OMC=FC+PC+MC=(FW*FP*TM+N*YP+YM)*LFmin??f=IC+OC+OMCf=IC+OC+FC+PC+MC。

    说明书

    一种重要电力用户应急电源配置方法

    技术领域

    本发明属于电力子领域,具体涉及一种重要电力用户应急电源配置方法。

    背景技术

    重要电力用户定义如下:指在国家及北京地区的社会、政治、经济生活中占有重要地位,
    供电中断将可能造成较大政治影响、社会公共秩序严重混乱、较大经济损失、人身伤亡和较
    大范围环境污染的电力用户。

    城市范围内是大量重要电力用户所在地,负荷高度集中,负荷密度很大,一旦城市配电
    网遭遇?;⒋竺婊系?,这些重要电力用户的供电安全将要受到严重影响,国家、社会、
    人员等的安全都将受到严重威胁。因此对城市应急系统而言,如何在应急过程中优先确保重
    要电力用户的供电安全是摆在城市配电网规划设计和运行人员面前的一个富有挑战性的课
    题。

    但目前的现状是重要电力用户的供电安全水平不高,还没有系统地对相关关键技术和方
    法进行研究。在供电保障方面主要是电网企业通过为重要电力用户进行双电源供电、双回路
    供电、专线等供电电源的冗余以及先进自动化设备的配置来加强电网的供电恢复能力、转供
    能力,从而间接提高用户的供电可靠性水平。此外,关于重要电力用户和配电网的停电损失
    问题一直是粗略的,多为定性分析,如从大范围的平均值来计量,难以在实际中得到广泛应
    用。国外研究虽多针对工业用户,但都是影响较小的小工业用户,也没有明确考虑停电损失
    与停电时间之间的函数关系,大多数估算方法都不能得到可以比较客观地反映停电严重程度
    的结果。

    发明内容

    为了克服上述现有技术中的不足,本发明提供了一种重要电力用户应急电源配置方法。
    城市配电网重要电力用户应急电源配置方法的核心,在于给出一个可以指导用户的科学合理、
    完整有效的电源配置流程和计算方法,来引导和管理重要电力用户应急电源的配备和运行。
    依据本发明的一种重要电力用户应急电源配置方法,包括以下步骤:

    1)分析每一行业重要电力用户的行业特点,负荷特性,确定电力用户的重要负荷范围和
    级别,确定不同重要负荷的允许停电时间和停电影响,明确不同类型重要电力用户的特殊供
    电可靠性需求;

    2)对重要电力用户进行界定和分类,根据断电影响,综合考虑行业属性和用电特点将重
    要电力用户分为社会和工业两大类;

    A:其中社会类细分为5类:[A1]煤矿及非煤矿山;[A2]危险化学品;[A3]冶金;[A4]
    电子及制造业;[A5]军工;

    B:其中工业类细分为8类:[B1]党政司法机关、国际组织、各类应急指挥中心;[B2]广
    播电视;[B3]通信;[B4]信息安全;[B5]公用事业;[B6]交通运输;[B7]医疗卫生;[B8]
    人员密集场所;

    3)采用层次分析法对重要电力用户进行量化分级;

    运用层次分析法进行分级的步骤如下:

    A:建立层次结构,根据重要用户的所属类别,将与之有关的分级指标按目标层、准则
    层和指标层进行分组,然后以连线表示各层次元素之间的关系,构成一个从上至下的递阶层
    次结构;

    B:建立判断矩阵,通过两两比较的方法,确定同一层次因素对于上一层次中相关因素
    的相对重要性,建立判断矩阵,判断矩阵按九标度法进行赋值,九标度法含义如下表1所示:

    表1九标度法含义

    ??指标A/指标B
    ??含义
    ??1
    ??指标A与指标B相比,两者同等重要
    ??3
    ??指标A与指标B相比,前者比后者稍重要
    ??5
    ??指标A与指标B相比,前者比后者明显重要
    ??7
    ??指标A与指标B相比,前者比后者强烈重要
    ??9
    ??指标A与指标B相比,前者比后者极端重要
    ??2、4、6、8
    ??表示上述相邻判断的中间值

    C:层次单排序及一致性检验,计算判断矩阵的特征值最大值及其对应的特征向量,得
    到的特征向量经过归一化,即为同一层次因素对于上一层次中相关因素相对重要性的排序权
    重,排序权重是否合理,还需通过判断矩阵的一致性检验加以确认;

    D:组合权重计算,计算所有指标层元素相对于目标层的相对权重值;

    E:确定分级指标值,分级指标值的确定采用2种方式:对于容易量化的影响因素,指
    标值通过数理统计、数值计算等方法直接给出量化值;对于不容易量化的影响因素,指标值
    通过模糊数学或专家打分的方法来确定;

    F:重要用户的综合评价,综合评价法的数学模型如下:

    Y=∑WiXi??????????????????(1-1)

    其中,Wi表示分级指标的权重,Xi表示分级指标值,Y表示重要用户的综合评价值;

    G:分级评价标准,通过确定分级边界条件或者综合评价结果排序的方式,确定重要用
    户的分级结果,重要用户的综合评价值越高,级别越高;

    4)明确工业类和社会类重要电力用户的应急电源配置的原则和流程;

    5)对UPS、EPS、HEPS、动态UPS、柴油发电机组、燃气发电机组等常用或新型应急
    电源设备的设备原理、性能、接入方式、投切方式、运行维护方面进行技术指标和适用范围
    的综合分析比较;

    6)依据不同类型重要电力用户不同重要负荷对供电可靠性和连续性的实际需求,结合不
    同类型应急电源及应急电源组合的技术特性,确定应急电源类型、接入方式、投切方式、运
    行维护方面的配置,给出应急电源或应急电源组合的推荐方案;

    7)通过成本效益分析方法对应急电源容量进行配置;

    A:首先明确不同类型重要电力用户应急电源容量配置的原则,应根据用户的重要装置
    设备、工艺过程、社会功能对可靠性水平的要求,在满足用户保安负荷容量的基本前提下,
    通过成本效益分析的手段进行应急电源容量选择;

    B:对应急电源容量进行配置,依据投资、运行维护、风险费用三方面的总费用最小的
    原则,通过构造各类用户的停电损失函数,构造出各负荷点的停电损失率,进而确定系统的
    停电损失,再结合该地区的用电特性、评价电力服务质量的共性及该地区的经济特性,共同
    确定应急电源优化配置模型。

    其中,上述步骤7)中的容量配置进一步包括三个步骤:(1)重要电力用户停电损失模
    型的建立;(2)重要电力用户及配电网系统停电损失的估算;(3)重要电力用户应急电源优
    化配置;具体为:

    (1)重要电力用户停电损失模型的建立

    构造用户停电损失函数需要根据设计的用户调查表将采集到的各个用户的原始数据归类
    处理,进而将同类用户再细分为不同小类,将调查采集到的数据归一化,再对小类的用户损
    失函数标幺值求平均值,然后计算大类用户中第n小类用户的综合断电经济损失函数和大类
    用户的综合断电经济损失函数;

    假设每条生产线的相关性为0,即各生产线之间是并行关系,不是串行关系;同时,假
    设用户最大断电损失发生在峰荷时。

    首先获取单个用户的停电损失原始数据ICIC(Individual?Customer?Interruption?Costs)。根
    据ICIC得到工业类用户中第n小类用户第k个用户的断电经济损失函数Cin?dus,n,k(t),单位为元/kW
    或元/kW·h。计算第k个用户的断电经济损失函数需要同时考虑以下停电损失:1)断电期
    间减少的产品损失与生产线恢复重置期间产品损失之和Cprod,n,k(t);2)断电造成的废品损失
    Cwaste,n,k(t);3)断电造成的原料损失Craw,n,k(t);4)断电造成的设备损坏损失Cequip,n,k(t);5)生产线重
    启的额外费用损失Cprem,n,k(t);6)断电造成的劳务损失,即断电期间工资与加班期间工资之和
    Cpay,n,k(t);7)断电减少的电费Cbill,n,k(t)。

    在求平均值之前,需要将调查采集到的数据归一化,分别建立工业类用户中单个用户的
    不同类型损失的断电经济损失函数。用峰荷时不同断电持续时间的总断电损失乘以负荷率得
    到平均负荷时的平均断电损失,再除以此条生产线的平均负荷,就建立了此生产线的平均此
    类损失的断电损失模型,即第r条生产线某种类型损失的断电损失函数,如fline-prod,n,k(t)。停
    电损失函数Cprod,n,k(t)为:

    C prod , n , k ( t ) = Σ r = 1 m L r × 8760 × f line - prod , r , k ( t ) E k × e r - - - ( 1 - 2 ) ]]>

    大工业类用户中第n小类用户第k个用户的断电经济损失函数为上面7种不同类型损失
    的和:

    C indus , n , k ( t ) = Σ r = 1 m L r × 8760 E k × e r ( f line - prod , r , k ( t ) + f line - wast , r , k ( t ) + f line - raw , r , k ( t ) + ]]>

    fline-equip,r,k(t)+fline-prem,r,k(t)+fline-pay,r,k(t)-fline-bill,r,k(t))????(1-3)

    计算工业类用户中第n小类用户的综合断电经济损失函数,即

    C indus , n ( t ) = Σ k = 1 u C indus , n , k ( t ) u - - - ( 1 - 4 ) ]]>

    计算工业类用户的综合断电经济损失函数,即

    C indus ( t ) = Σ k = 1 n C indus , n ( t ) n - - - ( 1 - 5 ) ]]>

    式中:k表示第k个用户;r表示第r个生产线;Ek表示第k个用户的年用电量;m表示
    用户生产线的数量;er表示第r(r=1,…,m)条生产线的用电量比例;Lr表示第r(r=1,…,m)条生
    产线的负荷率;t表示第k个重要电力用户在某次断电时的持续时间;u表示第n小类用户的
    数量。

    (2)重要电力用户及配电网系统停电损失的估算

    将费用损失构造成缺电量函数,即可得出各负荷点的停电损失评价率(IEAR),从而计算
    整个系统的损失。IEAR指标的制定既可以针对配电网某个母线点或母线点下一级各个供电
    点,也可以针对配电网中某一供电区系统。

    为了充分考虑电力系统中各部分故障对用户的影响,本文采用故障列举法构造负荷点的
    停电损失评价率IEAR。

    IEAR的定义为:

    对于某负荷点p,估算使该点发生停电的各种故障事件的发生频率λi、持续时间ri及年无
    效度Ui,其中i表示第i种故障。

    对于负荷点,它所联接的用户类型相同。对于故障i,其停电持续时间为ri,利用第1节
    构造的与该负荷点P用户类型相对应的用户停电损失函数SCDF,即可求出时间为ri的单位损
    失费用值CL,p(ri)。

    对于某个负荷点,如果该点中断供电,则该点的缺负荷量为联接在该点的所有负荷之和,
    于是在故障i下,负荷点P的ECOST和EENS可表示为

    ECOSTL,p=CL,p(ri)Li,pλi=CL,p(ri)Lav,pλi????????????????????(1-7)

    EENSL,p=Li,pUi=Lav,pUi?????????????????????????????????????????(1-8)

    式中Lav,p为联接在P点的平均负荷值。

    考虑所有故障事件的作用,按照定义,评价负荷点P停电损失程度的IEAR值为

    IEAR p = Σ i = 1 N ECOST L , p Σ i = 1 N EENS L , p = Σ i = 1 N C L , p ( r i ) L i , p λ i Σ i = 1 N L av , p U i - - - ( 1 - 9 ) ]]>

    式中N为使负荷点P发生停电的故障次数。

    (3)重要电力用户应急电源优化配置

    a符号定义

    表2应急电源容量配置模型符号定义

    ??序号
    ??符号
    ??注释
    ??1
    ??Pl
    ??第n小类重要用户的总断电损失负荷
    ??2
    ??Pk
    ??第k个重要用户在第j次断电时损失的负荷(k=1,2,…,u)
    ??序号
    ??符号
    ??注释
    ??3
    ??Dj
    ??第j次断电的持续时间,这里就等于断电恢复时间(h)(j=1,2,…,S)
    ??4
    ??S
    ??在一定研究期限内的断电次数
    ??5
    ??T
    ??应急电源的单位容量费用(元/kW)
    ??6
    ??EC
    ??应急电源的优化配置容量(kW)
    ??7
    ??FC
    ??应急电源寿命期间的燃料费(元)
    ??8
    ??SFW
    ??应急电源燃料每小时消耗量(公斤/小时;公升/小时;等)
    ??9
    ??FP
    ??应急电源燃料价格(元/公斤;元/公升;等)
    ??10
    ??TM
    ??每年平均使用时间(小时/年)
    ??11
    ??LF
    ??使用寿命(20年)
    ??8
    ??MC
    ??应急电源的人工费成本
    ??13
    ??N
    ??应急电源需要的维护人数
    ??14
    ??YP
    ??每人每年的工资
    ??15
    ??YM
    ??平均每年的维修成本

    B计算过程

    a.目标函数

    目标函数是总费用最小,由三部分组成,即新增应急电源的投资费用IC(Investment?
    Cost),重要用户的断电损失OC(Outage?Cost)以及应急电源的运行和维护费用OMC
    (Operation?and?Maintenance?Cost),其表达式如下式所示:

    min??f=IC+OC+OMC??????????????(1-10)

    b.计算工业类用户中第n小类用户的断电损失OC:

    由断电持续时间和断电损失的负荷计算得到第n小类重要用户的断电损失OCindus,n:

    OC indus , n = Σ j = 1 s C indus , n ( t j ) × P l - - - ( 1 - 11 ) ]]>

    其中,

    P l = Σ j = 1 S Σ K = 1 u P k * D j - - - ( 1 - 12 ) ]]>

    OC indus , n = Σ j = 1 S C indus , n ( t j ) Σ j = 1 S Σ K = 1 u P k * D j - - - ( 1 - 13 ) ]]>

    c.计算新增应急电源的投资费用IC(Investment?Cost)

    IC=T*EC???????????????????????(1-14)

    d.计算应急电源的运行维护费用IC(Investment?Cost)

    OMC=FC+PC+MC???????????????????(1-15)

    I.应急电源的燃料费

    FC=FW*FP*TM*LF?????????????????(1-16)

    II.应急电源的人工费用

    PC=N*YP*LF?????????????????????(1-17)

    III.应急电源的保养维修费用

    MC=YM*LF???????????????????????(1-18)

    故,OMC=FC+PC+MC=(FW*FP*TM+N*YP+YM)*LF

    min??f=IC+OC+OMC

    ????????????????????????????????(1-19)

    f=IC+OC+FC+PC+MC

    f = P * EC + Σ j = 1 s C indus , n ( t j ) × P l + ( FW * FP * TM + N * YP + YM ) * LF ]]>

    本发明的有益效果是:本发明的方法与传统思路不同,采用“自下而上”的思路,即从
    用户侧考虑,通过为重要电力用户配备满足其保安负荷及其他重要负荷允许断电时间、满足
    重要负荷或相应生产要求的应急电源容量、满足相应运行环境要求的应急电源,来避免用户
    的停电风险,减少损失,提高其供电可靠性,同时提高整个配电网的可靠性。特别在重要用
    户应急电源容量配置中的停电损失计算方面,提出的负荷点停电损失评价率综合模型,被证
    明是适用于具有损失巨大的工业类重要电力用户的系统且计算相对精确的方法。

    附图说明

    下面结合附图对本发明进一步说明。

    图1:是依据本发明的方法的重要电力用户的应急电源配置流程图。

    图2:是依据本发明的方法的重要电力用户的分级指标体系。

    图3:是依据本发明的方法的重要电力用户的应急电源配置流程。

    图4:是依据本发明的方法的重要电力用户的应急电源容量配置流程。

    图5(a)-(d):是依据本发明的方法的综合、住宅、政府、商业、小工业、大工业类用
    户停电损失与停电持续时间的关系图。

    图6:是依据本发明的方法的IEEE-RBTS母线2的配电系统结构示意图。

    具体实施方式

    为使本发明的技术方案更加清楚,下面将结合附图及具体实施过程对本发明作进一步的
    详细说明。

    图1是依据本发明方法的重要电力用户的应急电源配置流程图。包含从重要电力用户的
    界定、分类分级;到对重要用户重要负荷特性的分析;到对各种常见应急电源和应急电源组
    合技术特性的比对;再根据不同类型重要负荷对供电可靠性的特殊要求,初步给出重要用户
    进行应急电源配置的方案;进而通过停电损失函数、成本-效益分析法等方法进行应急电源容
    量的优化配置,确定应急电源的容量;最后再通过与用户保安负荷容量的校验,确定最终应
    急电源在容量、接入、投切、运行、维护、环节等方面的配置方案的一系列复杂环节。

    图2是依据本发明方法的重要电力用户的分级指标体系。即根据重要用户的所属类别,
    将与之有关的分级指标按目标层、准则层和指标层进行分组,然后以连线表示各层次元素之
    间的关系,构成一个从上至下的递阶层次结构,层次化结构如图2所示。图3以框图的形式
    清楚明了的说明了重要用户选配用户自备应急电源的过程。通常需要经过明确配置标准或原
    则(即了解本行业自备应急电源要求),了解自身应急负荷特性(了解自身应急电源容量、允
    许断电时间、停电影响等特性)、掌握各类自备应急电源的情况(掌握各类自备应急电源整体
    性能)以及决定选配应急电源(在满足各项需求的情况下,选择最经济的自备应急电源)这
    四个步骤。

    图4是本报告提出的用户自备应急电源容量配置方法流程图。在计算和判定用户自备应
    急电源容量是否满足要求时,应该明确重要用户可以接受的供电可靠性水平。不但要保证重
    要用户的某些重要装置和设备的可靠电力,使得这些装置和设备不会因不能满足正常运行要
    求而可能危害个人的健康与安全,还要根据重要用户的社会角色,满足用户一定的业务功能,
    并使用户的财产的损失达到最小。

    用户自备应急电源容量应根据用户的重要装置设备、工艺过程、社会功能对可靠性水平
    的要求,在满足用户应急负荷容量的基本前提下,通过经济分析的手段进行用户自备应急电
    源容量选择。

    以下算例是以一个配电系统为例,计算了系统内各电力用户的停电损失,最后给出了系
    统的应急电源优化配置容量。单个用户的应急电源容量配置过程与此一致。

    算例结果与分析

    (1)工业类用户停电损失函数的确立

    工业类用户停电损失调查表见表6所示。经计算可得出归一化的的各类工业用户的停电
    损失见表7所示。大工业类用户的综合停电损失见表8所示。大工业类用户停电损失与停电
    持续时间的关系见图3所示。

    表6工业类用户停电损失调查表


    表7各类工业用户的停电损失


    表8工业类用户的停电损失


    (2)费用损失函数的建立

    可根据以上方法计算住宅、政府机关、商业及小工业类电力用户的停电损失,并结
    合上述工业类用户的结果,将它们用到某一系统停电损失的研究中,得出表9所示的各
    类用户的停电损失函数值。综合、住宅、政府、商业、小工业、大工业类用户停电损失
    与停电持续时间的关系见图5(a)-(d)所示。

    表9各类用户停电损失函数值SCDF



    (3)重要电力用户(负荷点)及系统停电损失的估算

    本文以IEEE-RBTS母线2配电系统为例,对各负荷点的IEAR进行估算,如图6所
    示。上述系统负荷点的详细数据见文献Kariuki?K?K,Allan?RN.Assessment?of?customer?
    outage?costs?due?to?electric?service?interruptions:residential?sector[J].IEEE?Proceedings?of?
    Generation?Transmission?Distribution,1996,142(2):163-170。母线2的年平均负荷为53.78
    MW,有22个负荷节点,负荷类型包括大工业类重要用户、住宅类、商业类、小工业类
    和政府机关类。其中大工业类重要用户为负荷点9,年平均负荷为42.64MW,峰值负荷
    为65.59MW。

    采用故障列举法的近似法计算负荷点的IEAR值,分别根据各个负荷点各类用户的
    SCDF和系统可靠性指标求母线点2的停电损失。该配电系统各负荷节点的可靠度指标及
    22个负荷节点的IEAR值和停电损失见表10。由表10可知,负荷不能转移时的停电损
    失为13925319.48元。

    表10负荷不能转移时的停电损失



    (4)应急电源容量优化配置

    根据应急电源优化配置的目标函数的计算结果,假设停电的持续时间(平均恢复时
    间)为1小时,那么22个用户20年的停电损失、按不同方案进行应急电源容量配置后,
    20年内应急电源的投资和运行维护费用见表11??梢钥闯?,如果所有用户都不配置应急
    电源,那么20年的总损失为3121.676万元,经过优化配置后,选择方案9,配置2554kW
    的应急电源容量总费用最小,为1924.57万元。

    表11用户停电损失和应急电源投资、运行费用对比表(单位:万元)


    此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不
    脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性
    的,而不是对本发明的范围的限制,本发明的范围由所附的权利要求定义。

    关于本文
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