一种考虑光伏和储能的负荷恢复算法制造技术

本发明专利技术涉及电网安全领域，公开了一种考虑光伏和储能的负荷恢复算法。本发明专利技术考虑储能和光伏电站的因素，结合网络结构与可用发电量提出适用于黑启动、网架重构和负荷恢复三阶段联合负荷最优恢复算法。其实现方法为：1.黑启动阶段根据最短路径算法确定恢复路径，计算负荷恢复上下限并利用单步最大负荷，频率与电压等约束恢复负荷；2.网架重构阶段根据变电站的权重因子进行负荷恢复；3.负荷恢复阶段，将仍未恢复的负荷进行优先级排序并根据步骤1约束进行负荷恢复。该发明专利技术综合考虑负荷恢复的三阶段与光伏储能因素，有效地提高了负荷恢复效率，可以帮助运营商建优化负荷恢复计划。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑光伏和储能的负荷恢复算法
本专利技术属于电网安全领域，更具体地涉及一种考虑光伏和储能的负荷恢复算法。
技术介绍
大停电后的电力系统恢复一般可分为三个主要阶段：黑启动阶段、网架重构阶段和负荷恢复阶段。电力系统恢复的最终目的是失电负荷的恢复，这也是贯穿于整个恢复过程的优化目标。在恢复过程不同时期，由于系统规模、网架结构、可用发电量和运行调节能力的变化，不同阶段负荷恢复作用及优化目标不同。负荷恢复过程是一个连续的动态过程，各个阶段紧密联系，现有的研究工作都将三个阶段的负荷恢复分开进行相对独立的研究，不利于系统整体恢复效率的提高，无法实现最优的负荷恢复计划，此外黑启动研究选择范围局限于火电和水电等常规机组，没有考虑分布式电源和储能的积极作用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种考虑光伏和储能的负荷恢复算法，综合考虑系统规模、网架结构、可用发电量、储能和光伏电站等因素，提出适用于黑启动、网架重构和负荷恢复三阶段联合负荷恢复算法。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种考虑光伏和储能的负荷恢复算法，包括以下步骤：S1：黑启动阶段负荷恢复S1.1：根据非黑启动电源机组的启动参数确定启动顺序；S1.2：根据黑启动电源机组的输出功率和非黑启动电源机组的启动功率，确定初始阶段可同时启动的黑启动电源机组数目；S1.3：根据最短路径算法确定非黑启动电源机组和黑启动电源机组之间的恢复路径，然后确定该路径对应的负荷集合LRP；S1.4：计算负荷恢复上限Lru和下限Lrl：式中Bi表示第i个黑启动电源机组的最大有功输出，包括光伏、火电机组和水电机组；Ng为黑启动电源机组的数目；NBj表示第j个已经并网的非黑启动电源机组的最大有功输出；Nb表示已经并网的非黑启动电源机组的数量；Gsk表示第k个非黑启动电源机组的启动功率；Nk为非黑启动电源机组的个数；Sq表示第q个储能单元的放电量；Nq表示储能单元的个数；Lrm表示第m个变电站已经恢复的负荷总量，PP是具有一次和二次频率控制的传统黑启动电源机组BS、非黑启动电源机组NBS和储能单元提供的正有功功率储备；式中表示已经恢复的总负荷；式中Gmi表示第q个已恢复的电源机组的最小有功输出，N0表示已恢复的电源机组的个数，PN是由具有一次和二次频率控制的传统黑启动机组、非黑启动机组和储能单元提供的负有功功率储备；S1.5：根据所述已恢复的电源机组额定容量的5％确定单步最大负荷增量Lim；S1.6：将恢复路径所对应的负荷集合LRP中小于Lim的负荷移入待恢复集合LS；S1.7：如果所述待恢复集合LS中有待恢复的负荷，则根据重要性和容量确定负荷权重，按照权重值对负荷进行降序排列；如果所述待恢复集合LS为空集，则进入步骤2网络重构阶段；S1.8:优先恢复权重最高的负荷Lsh，执行暂态仿真和潮流计算，获得系统稳态/瞬态频率和电压波动。如果频率或电压波动超过允许范围，则从所述待恢复集合LS中删除Lsh，总恢复负荷保持不变，否则总恢复负荷添加Lsh；S1.9:如果总恢复负荷小于Lru，则算法继续搜索所述待恢复集合LS中的下一个负荷，直到更新后总恢复负荷不大于Lrl；S2：网架重构阶段S2.1:将所有未恢复的变电站作为候选变电站；S2.2:根据主变压器容载比、出线回路数和输出功率计算候选变电站作为网络节点的权重因子；式中K为候选变电站出线回路数；Po为输出功率；r表示节点重要负荷比例系数；SB表示基准值100MVA；η为变压器容载比；P为节点有功负荷；Q为节点无功负荷；SN为主变压器额定容量；S2.3:通过最短路径算法来计算已恢复网络和权重因子最大的候选变电站之间的最短路径；S2.4:将最短路径作为恢复路径，恢复候选变电站，根据节点权重因子重新计算剩余候选变电站的优先级，并更新网络拓扑；S2.5:当已恢复的电源机组数量变化后，需更新步骤1.5所述的单步最大负荷增量约束Lim；S2.6:通过通过步骤1黑启动阶段中的子算法恢复失电负荷；S2.7:如果待恢复的负荷超过可恢复负荷上限Lru，则负荷恢复过程必须暂停直到已经恢复的非黑启动电源机组开始向电网注入电力；S2.8:如果所有非黑启动电源机组都已经接收到启动功率，则使用步骤1黑启动阶段中的子算法继续恢复失电负荷；S2.9:当所有候选变电站都通电时，网络重构阶段负荷恢复过程终止；S3：负荷恢复阶段S3.1:根据步骤1所述已恢复的电源机组确定单步最大负荷增量Lim；S3.2:将小于Lim的未恢复负荷放入负荷恢复阶段的待恢复集合LR；S3.3:将负荷恢复阶段的待恢复集合LR中的负荷根据负荷优先级和负荷大小进行排序，其中可以在单步操作恢复的负荷集LT表示为：式中Lti是单步操作恢复的负荷集LT中的第i个负荷，i是排名值索引；Nlt是单步操作恢复的负荷集LT中可恢复负荷的总数；Nlr是负荷恢复阶段的待恢复集合LR中未恢复负荷的总数；S3.4:假设恢复单步操作恢复的负荷集LT中全部负荷，执行暂态仿真和潮流计算检查是否满足步骤1.8所述的约束；S3.5:如果S1.8所述的操作约束都在允许的范围内，则可以恢复单步操作恢复的负荷集LT，否则删除单步操作恢复的负荷集LT中优先级最低的负荷，再次进行约束校验，直到确定满足约束条件的总待恢复负荷；S3.6:当所有负荷恢复或所有电源机组输出最大时，负荷恢复过程终止。优选方式下，所述步骤1中的子算法为步骤1黑启动阶段中的S1.5到S1.9。优选方式下，所述步骤1中S1.1启动参数指非黑启动电源的启动功率、爬坡率和容量，启动功率小、爬坡率快和容量大的非黑启动电源机组具备较髙的启动优先级。该专利技术的有益效果是，综合考虑负荷恢复的三阶段与光伏储能因素，有效地提高了负荷恢复效率，可以帮助运营商建优化负荷恢复计划。附图说明图1为本专利技术所述的一种考虑光伏和储能的负荷恢复算法流程图；图2为本专利技术的黑启动阶段负荷恢复流程图；图3为本专利技术的网架重构阶段负荷恢复流程图；图4为本专利技术的负荷恢复阶段负荷恢复流程图；图5是本专利技术实施例的电网拓扑图；图6是本专利技术实施例的负荷恢复效率对比；具体实施方式以上所述，仅为本专利技术较佳的具体实施方式，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本专利技术披露的技术范围内，根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。为了验证本专利技术提出的一种考虑光伏和储能的负荷恢复算法的有效性，以新英格兰39节点标准测试系统作为算例，分别单独考虑黑启动阶段、重构阶段和负荷恢复阶段进行负荷恢复优化，与本专利所提三阶段联合负荷恢复算法进行对比分析。S1：黑启动阶段负荷恢复S1.1：根据非黑启动电源机组的启动参数确定启动顺序；S1.2：根据黑启动电源机组的输出功率和非黑启动电源机组的启动功率，确定初始阶段可同时启动的黑启动电源机组数目；S1.3：根据最短路径算法确定非黑启动电源机组和黑启动电源机组之间的恢复路径，然后确定该路径对应的负荷集合LRP；优选的，本例中采用Dijkstra最短路径算法；S1.4：计算负荷恢复上限Lru和下限Lrl：式中Bi表示第i个黑启动电源机组的最大有功输出，包括光伏、火电机组和水电机组；Ng为黑启动电源机组的数目；NBj表示第j个已经并网的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑光伏和储能的负荷恢复算法，其特征在于，包括以下步骤：S1：黑启动阶段负荷恢复S1.1：根据非黑启动电源机组的启动参数确定启动顺序；S1.2：根据黑启动电源机组的输出功率和非黑启动电源机组的启动功率，确定初始阶段可同时启动的黑启动电源机组数目；S1.3：根据最短路径算法确定非黑启动电源机组和黑启动电源机组之间的恢复路径，然后确定该路径对应的负荷集合LRP；S1.4：计算负荷恢复上限Lru和下限Lrl：

【技术特征摘要】
1.一种考虑光伏和储能的负荷恢复算法，其特征在于，包括以下步骤：S1：黑启动阶段负荷恢复S1.1：根据非黑启动电源机组的启动参数确定启动顺序；S1.2：根据黑启动电源机组的输出功率和非黑启动电源机组的启动功率，确定初始阶段可同时启动的黑启动电源机组数目；S1.3：根据最短路径算法确定非黑启动电源机组和黑启动电源机组之间的恢复路径，然后确定该路径对应的负荷集合LRP；S1.4：计算负荷恢复上限Lru和下限Lrl：式中Bi表示第i个黑启动电源机组的最大有功输出，包括光伏、火电机组和水电机组；Ng为黑启动电源机组的数目；NBj表示第j个已经并网的非黑启动电源机组的最大有功输出；Nb表示已经并网的非黑启动电源机组的数量；Gsk表示第k个非黑启动电源机组的启动功率；Nk为非黑启动电源机组的个数；Sq表示第q个储能单元的放电量；Nq表示储能单元的个数；Lrm表示第m个变电站已经恢复的负荷总量，PP是具有一次和二次频率控制的传统黑启动电源机组BS、非黑启动电源机组NBS和储能单元提供的正有功功率储备；式中表示已经恢复的总负荷；式中Gmi表示第q个已恢复的电源机组的最小有功输出，N0表示已恢复的电源机组的个数，PN是由具有一次和二次频率控制的传统黑启动机组、非黑启动机组和储能单元提供的负有功功率储备；S1.5：根据所述已恢复的电源机组额定容量的5％确定单步最大负荷增量Lim；S1.6：将恢复路径所对应的负荷集合LRP中小于Lim的负荷移入待恢复集合LS；S1.7：如果所述待恢复集合LS中有待恢复的负荷，则根据重要性和容量确定负荷权重，按照权重值对负荷进行降序排列；如果所述待恢复集合LS为空集，则进入步骤2网络重构阶段；S1.8:优先恢复权重最高的负荷Lsh，执行暂态仿真和潮流计算，获得系统稳态/瞬态频率和电压波动。如果频率或电压波动超过允许范围，则从所述待恢复集合LS中删除Lsh，总恢复负荷保持不变，否则总恢复负荷添加Lsh；S1.9:如果总恢复负荷小于Lru，则算法继续搜索所述待恢复集合LS中的下一个负荷，直到更新后总恢复负荷不大于Lrl；S2：网架重构阶段S2.1:将所有未恢复的变电站作为候选变电站；S2.2:根据主变压器容载比、出线回路数和输出功率计算候选变电站作为网络节点的权重因子；式中K为候选变电站出线回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：周博然，梅迪，宋明刚，张昱，郭金江，李昂，于野，邹楠，冯文斌，李越，许傲然，高阳，冷雪敏，肖黎丽，
申请(专利权)人：国网辽宁省电力有限公司大连供电公司，国家电网有限公司，沈阳工程学院，
类型：发明
国别省市：辽宁,21