基于能量约束的孤岛划分方法技术

技术编号:18672922 阅读:107 留言:0更新日期:2018-08-14 21:20
本发明专利技术提供了基于能量约束的孤岛划分方法,属于电力管理领域,包括确定待划分孤岛中的能量参数;基于能量约束条件建立与电网系统中每个光储电站的最优孤岛划分模型;对已建立的最优孤岛模型进行求解,获取到与每个光储电站对应的孤岛范围,将存在交集的孤岛范围进行融合处理,得到没有交集的孤岛;对已得到的没有交集的孤岛进行功率调度校验,如果通过功率调度校验,则输出孤岛范围,结束孤岛划分。通过孤岛内功率调度检验,保证了孤岛运行期间各时段的功率平衡。本发明专利技术中的模型均为线性模型,可以通过成熟商业软件求解,相比于启发式模型和方法具有更快的求解速度和更高的全局寻优能力。

Island partition method based on energy constraint

The invention provides an island partitioning method based on energy constraints, which belongs to the field of power management, including determining the energy parameters in the island to be partitioned; establishing the optimal Island partitioning model with each optical storage power station in the power grid system based on energy constraints; solving the established optimal island model and obtaining the optimal Island partitioning model with each of them. In the corresponding islanding area of optical storage power station, the intersecting islanding area is fused to get the islanding without intersection, and the islanding without intersection is checked by power dispatching. Through the power dispatching test in the islanding, the power balance of each period during islanding operation is ensured. The models in the present invention are all linear models, which can be solved by mature commercial software. Compared with heuristic models and methods, they have faster solving speed and higher global optimization ability.

【技术实现步骤摘要】
基于能量约束的孤岛划分方法
本专利技术属于电力管理领域,特别涉及基于能量约束的孤岛划分方法。
技术介绍
电力孤岛是指与主系统分离的一部分配电网络,孤岛运行则要求孤岛由一个或多个分布式电源独立供电,以一定的频率电压继续运行。最优孤岛划分为确定孤岛最优范围的过程。现有的最优孤岛划分遵循的原则包括孤岛内分布式电源的出力与供电负荷之间的功率不平衡量尽量小、孤岛时间段内电力用户尽可能多的恢复供电、在考虑负荷重要性程度的情况下尽量多的为重要负荷供电、尽量减少配电网线路上的开关动作、孤岛运行时对故障前的网络结构变动尽量少等。目前的孤岛划分主要为基于静态功率的划分,在孤岛运行期间运行负荷较低,导致供电受限。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的缺点和不足,本专利技术提供了通过孤岛内功率调度检验,保证了孤岛运行期间各时段的功率平衡的基于能量约束的孤岛划分方法。为了达到上述技术目的,本专利技术提供了基于能量约束的孤岛划分方法,所述孤岛划分方法,包括:确定待划分孤岛中的能量参数;基于能量约束条件,建立与电网系统中每个光储电站的最优孤岛划分模型;对已建立的最优孤岛模型进行求解,获取到与每个光储电站对应的孤岛范围,将存在交集的孤岛范围进行融合处理,得到没有交集的孤岛;对已得到的没有交集的孤岛进行功率调度校验,如果通过功率调度校验,则输出孤岛范围,结束孤岛划分。可选的,所述孤岛划分方法,还包括:如果未通过功率调度校验,则重新建立与电网系统中每个光储电站的最优孤岛划分模型,进行模型求解、功率调度检验的步骤。可选的,所述确定待划分孤岛中的能量参数,包括:所述能量参数包括负荷、电池储能系统、光伏发电系统和电动汽车集群的能量指标;EBE,i=SOCBE,i(Ts)·CBE,i(1)其中,EBE,i,EPV,i,EEV,i和EL,i分别为电池储能系统、光伏发电系统和电动汽车集群和负荷的能量指标,Ts和Te分别为孤岛划分的起始时间和结束时间;i为节点编号,SOCBE,i为i节点电池储能系统的剩余电量百分比,SOCEV,i,j为i节点电动汽车集群中,第j辆电动汽车电池的剩余电量百分比,CBE,i和CEV分别为电池储能系统的容量和单量电动汽车电池的容量;PL,i(t)和PPV,i(t)分别为t时刻i节点的负荷和光伏系统的最大有功出力,NEV,i为i节点电动汽车集群中电动汽车的个数;网络节点的能量指标定义如下:Ei=EBE,i+EL,i+EPV,i+EEV,i(5)其中,Ei为节点i的能量指标。可选的,所述基于能量约束条件,建立与电网系统中每个光储电站的最优孤岛划分模型,包括:x0=1(8)xi∈{0,1}i=1,2,...n(9)其中,光储电站接入节点编号为0,{xi}为二进制控制变量,当i节点在光储电站所供电的孤岛内时,xi取值为1,否者取值为0,di为i节点接入负荷的权重,ai是当0号节点设为根节点时,i节点对应的父节点。可选的,所述对已建立的最优孤岛模型进行求解,获取到与每个光储电站对应的孤岛范围,将存在交集的孤岛范围进行融合处理,得到没有交集的孤岛,包括:用软件YALMIP直接求解;当对其中一个光储电站进行孤岛划分时,其余的光储电站能量指标设为0;融合有交集的孤岛方法如下:将有交集的孤岛内的光储电站所在的节点及光储电站节点相连路径上的所有节点融合成一个等效节点,等效节点的能量指标为:其中,areaA表示有交集的孤岛中,光储电站节点及相连唯一路径上的所有节点的集合,EEn,A是等效节点的能量指标;清除有交集的孤岛划分结果,将等效节点视为新的光储电站节点并对其进行孤岛范围的确定;重复孤岛融合的过程,直至所有孤岛没有交集。可选的,所述对已得到的没有交集的孤岛进行功率调度校验,包括:功率调度检验模型如下:EBE,i(t+Δt)=EBE,i(t)-PBE,i(t)·Δt(19)EEV,i(t+Δt)=EEV,i(t)-PEV,i(t)·Δt(20)0≤EBE,i(t)≤CBE,i(21)0≤EEV,i(t)≤NEV,i·CEV(22)其中,PBE和PEV为控制变量,分别表示电池储能和电动汽车的功率,Pun(t)为t时刻孤岛内的缺失功率,PEV,i(t)为t时刻i节点接入的电动汽车集群的功率,其计算表达式为(15),PBE,i(t)为t时刻i节点接入电池储能的功率,Ω为孤岛内节点的集合,PmaxBE,ch,i和PmaxBE,dis,i为常数,分别表示i节点接入的储能系统最大充电功率和最大放电功率,PmaxEV,ch和PmaxEV,dis为常数,分别表示单量电动汽车的最大充电功率和最大放电功率,nch,i(t)和ndis,i(t)分别为t时刻i节点接入的电动汽车集群充电的辆数和放电的辆数,nch,i(t)和ndis,i(t)的上界分别通过式(16)和(17)进行计算,robey用户侧需求响应过程中电动汽车的响应系数,反应电动汽车用户对电网调度指令的响应程度,EEV,i(t)和EBE,i(t)分别为t时刻i节点接入的EV集群和电池储能系统的剩余电量。可选的,所述孤岛划分方法,还包括:功率调度模型用商业软件如YALMIP直接求解,若目标函数优化结果为0,则判断功率调度检验通过;否则判定调度检验不通过。可选的,所述孤岛划分方法,还包括:判断式(23)是否成立,若式(23)成立,则判定为孤岛内分布式资源功率支撑能力不足,否则判定为孤岛内分布式资源能量转移能力不足:根据判断结果对孤岛划分模型进行修正的方法如下:当式(23)成立时,首先对所有时刻计算P'un(t),并选取P'un(t)取最大值时对应的时刻,记为Tun,Tun表示了负荷大于PV出力的极端时段,添加Tun时刻的功率约束到孤岛划分模型中:当式(23)不成立时,添加约束(25)-(38)到孤岛划分模型中:EBE,0(Ts)=SOCBE,0(Ts)·CBE,0(25)E′BE,0(T+ΔT)=EBE,0(T)+PBE(t)·ΔT(27)E′EV,all(T+ΔT)=EEV,all(T)+PEV,all(t)·ΔT(28)EEV,all(T+ΔT)=min(NEV,all·CEV,E′EV,all(T+ΔT))(34)EBE,0(t)≥0(35)EEV,all(t)≥0(36)其中,EEV,all(t)为时刻t电动汽车集群储存的总电量,Nch,all为电动汽车集群中可充电的电动汽车辆数上限,Ndis,all为电动汽车集群中可放电电动汽车的数量上限。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是:通过定义能量指标,涉及了负荷和分布式资源功率的波动性,同时数学模型上维持了传统孤岛划分方法背包树模型形式。本专利技术通过孤岛内功率调度检验,保证了孤岛运行期间各时段的功率平衡。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的基于能量约束的孤岛划分方法的流程示意图。图2是本专利技术实施例提供的测试算例示意图;图3是本专利技术实施例提供的测试算例中各区域负荷特性图;图4是本专利技术实施例提供的基于能量约束的孤岛划分结果图;图5是本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于能量约束的孤岛划分方法,其特征在于,所述孤岛划分方法,包括:确定待划分孤岛中的能量参数;基于能量约束条件,建立与电网系统中每个光储电站的最优孤岛划分模型;对已建立的最优孤岛模型进行求解,获取到与每个光储电站对应的孤岛范围,将存在交集的孤岛范围进行融合处理,得到没有交集的孤岛;对已得到的没有交集的孤岛进行功率调度校验,如果通过功率调度校验,则输出孤岛范围,结束孤岛划分。

【技术特征摘要】
1.基于能量约束的孤岛划分方法,其特征在于,所述孤岛划分方法,包括:确定待划分孤岛中的能量参数;基于能量约束条件,建立与电网系统中每个光储电站的最优孤岛划分模型;对已建立的最优孤岛模型进行求解,获取到与每个光储电站对应的孤岛范围,将存在交集的孤岛范围进行融合处理,得到没有交集的孤岛;对已得到的没有交集的孤岛进行功率调度校验,如果通过功率调度校验,则输出孤岛范围,结束孤岛划分。2.根据权利要求1所述的基于能量约束的孤岛划分方法,其特征在于,所述孤岛划分方法,还包括:如果未通过功率调度校验,则重新建立与电网系统中每个光储电站的最优孤岛划分模型,进行模型求解、功率调度检验的步骤。3.根据权利要求1所述的基于能量约束的孤岛划分方法,其特征在于,所述确定待划分孤岛中的能量参数,包括:所述能量参数包括负荷、电池储能系统、光伏发电系统和电动汽车集群的能量指标;EBE,i=SOCBE,i(Ts)·CBE,i(1)其中,EBE,i,EPV,i,EEV,i和EL,i分别为电池储能系统、光伏发电系统和电动汽车集群和负荷的能量指标,Ts和Te分别为孤岛划分的起始时间和结束时间;i为节点编号,SOCBE,i为i节点电池储能系统的剩余电量百分比,SOCEV,i,j为i节点电动汽车集群中,第j辆电动汽车电池的剩余电量百分比,CBE,i和CEV分别为电池储能系统的容量和单量电动汽车电池的容量;PL,i(t)和PPV,i(t)分别为t时刻i节点的负荷和光伏系统的最大有功出力,NEV,i为i节点电动汽车集群中电动汽车的个数;网络节点的能量指标定义如下:Ei=EBE,i+EL,i+EPV,i+EEV,i(5)其中,Ei为节点i的能量指标。4.根据权利要求1所述的基于能量约束的孤岛划分方法,其特征在于,所述基于能量约束条件,建立与电网系统中每个光储电站的最优孤岛划分模型,包括:x0=1(8)xi∈{0,1}i=1,2,...n(9)其中,光储电站接入节点编号为0,{xi}为二进制控制变量,当i节点在光储电站所供电的孤岛内时,xi取值为1,否者取值为0,di为i节点接入负荷的权重,ai是当0号节点设为根节点时,i节点对应的父节点。5.根据权利要求1所述的基于能量约束的孤岛划分方法,其特征在于,所述对已建立的最优孤岛模型进行求解,获取到与每个光储电站对应的孤岛范围,将存在交集的孤岛范围进行融合处理,得到没有交集的孤岛,包括:用软件YALMIP直接求解;当对其中一个光储电站进行孤岛划分时,其余的光储电站能量指标设为0;融合有交集的孤岛方法如下:将有交集的孤岛内的光储电站所在的节点及光储电站节点相连路径上的所有节点融合成一个等效节点,等效节点的能量指标为:其中,areaA表示有交集的孤岛中,光储电站节点及相连唯一路径上的所有节点的集合,EEn,A是等效节点的能量指标;清除有交集的孤岛划分结果,将等效节点视为新的光储电站节点并对其进行孤岛范围的确定;重复孤岛融合的过程,直至所有孤岛没有...

【专利技术属性】
技术研发人员:姚艳任雷任娇蓉卿华翁秉宇崔勤越王伟军陈春喜
申请(专利权)人:国网浙江省电力公司宁波供电公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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