一种含移动储能的微电网扩展规划方法技术

本发明专利技术公开了一种含移动储能的微电网扩展规划方法，首先将预先建立的并网型交流微电网拓扑模型扩展为含移动储能的并网型交直流混合微电网拓扑模型；其次，确立优化目标、正常情况优化约束及移动储能在DC/AC变流器故障导致交直流混合微电网系统解列时间内的调度策略，根据调度策略确立故障情况优化约束，建立含移动储能的并网型交直流混合微电网中移动储能容量优化配置的数学模型；最后，根据优化目标和优化约束进行模型求解，得到含移动储能的并网型交直流混合微电网中移动储能容量优化配置结果。采用本发明专利技术可解决微电网扩展规划资源浪费的问题，缓解了交直流侧解列运行时两侧能量不流通问题，降低了微电网的扩展规划成本，提高了微电网系统的经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种含移动储能的微电网扩展规划方法
本专利技术属于微电网规划
，具体涉及一种含移动储能的微电网扩展规划方法。
技术介绍
微电网是一个小型的电力系统，它具备完整的发输配电功能，可以实现局部的功率平衡和能量优化，有并网运行和孤岛运行两种运行模式。为了发展低碳、清洁能源的理念，应在微电网内合理地接入光伏、风机电源和储能等装备，并合理规划其容量。目前，现有规划方案大多只考虑当前负荷，较少考虑突增的短期负荷，如比赛期间的大量增长临时负荷。但由于这类负荷短时发挥作用后即可切除，重新规划微电网内的分布式电源和储能会造成大量的成本浪费。不同于电动汽车的随机性，移动储能车由购买者公司拥有并完全控制，其结构为储能电池固定在一台大卡车上，具备环境适应性强、安装简便、可扩展性高的特点。移动储能车可以被短期租用来应对短期负荷供电，同时可以在发生交直流侧故障解列时，在交直流侧之间调度运行，实现交直流侧的功率交换，使重要负荷持续运行一段时间，从而减少了移动储能配置的容量，提高了微电网的经济性。因此，研究移动储能在新扩展的微电网中的容量优化配置是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种含移动储能的微电网扩展规划方法，解决了微电网内直流负荷短期大量增长造成的微电网扩展规划资源浪费的问题，可提高微电网扩展规划的经济性。技术方案：本专利技术所述的一种含移动储能的微电网扩展规划方法，包括以下步骤：(1)根据短期内增长的直流负荷发挥作用即可切除的场景，将预先建立的并网型交流微电网拓扑模型扩展为含移动储能的并网型交直流混合微电网拓扑模型；(2)确立优化目标、正常情况优化约束及移动储能在DC/AC变流器故障导致交直流混合微电网系统解列时间内的调度策略，根据调度策略确立故障情况优化约束，建立含移动储能的并网型交直流混合微电网中移动储能容量优化配置的数学模型；(3)根据优化目标和优化约束进行模型求解，得到含移动储能的并网型交直流混合微电网中移动储能容量优化配置结果。步骤(1)所述的含移动储能的并网型交直流混合微电网拓扑模型包括并网型交流微电网拓扑模型、直流微电网拓扑模型和DC/AC变流器；所述直流微电网拓扑模型包括直流母线、移动储能、直流负载；所述移动储能和直流负载与直流母线相连；所述并网型交流微电网通过DC/AC变流器与直流母线相连。步骤(2)所述的优化目标为含移动储能的微电网扩展规划模型在负荷短期增长时间内的总成本：Ctotal＝Cmbess_aic+Cmbess_aom+Cgrid；其中，Cmbess_aic为移动储能设备在负荷短期增长时间内的租赁成本，Cmbess_aom为目标函数中移动储能在负荷短期增长时间内的运行维护成本，Cgrid为含移动储能的并网型交直流混合微电网在负荷短期增长时间内从大电网买电和卖电差价。步骤(2)所述正常情况优化约束包括直流微电网系统功率平衡约束、并网型交流微电网系统功率平衡约束、移动储能设备的安装容量约束、移动储能设备的最大充放电约束、移动储能设备的荷电状态约束、DC/AC变流器功率约束。所述直流微电网系统功率平衡约束为：PLoad_add_DC(t)+PDCtransAC(t)+PMBS_C_DC(t)＝ηACtransDCPACtransDC(t)+PMBS_D_DC(t)；其中，PLoad_add_DC为直流微电网系统直流侧负荷短期增长时间内的新增的负荷；PDCtransAC为直流微电网系统传输到并网型交流微电网系统的功率；PMBS_C_DC为移动储能设备的充电功率；ηACtransDC为并网型交流微电网系统传输到直流微电网系统的效率；PACtransDC为并网型交流微电网系统传输到直流微电网系统的功率；PMBS_D_DC为移动储能设备的充电功率；所述并网型交流微电网系统功率平衡约束为：其中，PLoad_AC为交流负载，PPV为光伏电池的输出功率，PWT为风力发电机的输出功率，ηDCtransAC为直流微电网系统传输到并网型交流微电网系统的效率，PBS_C_AC为固定储能设备的充电功率，PBS_D_AC为固定储能设备的放电功率；所述移动储能设备的安装容量约束为：其中，为移动储能设备的最大安装容量；所述移动储能设备的最大充放电约束为：其中，为移动储能设备的最大充电功率，为移动储能设备的最大放电功率；所述移动储能设备的荷电状态约束为：其中，为移动储能设备的最小荷电状态，为移动储能设备的最大荷电状态，WMBS_DC(t)为移动储能设备当前时刻存储的能量，ηinv为移动储能换流器的换流效率；所述DC/AC变流器的功率约束为：其中，为DC/AC变流器的最大传输功率。步骤(2)所述移动储能在DC/AC变流器故障导致交直流混合微电网系统解列时间内的调度策略为2小时内的调度策略，包括故障后第0～15分钟的调度策略、故障后第15～30分钟的调度策略、故障后第30～45分钟的调度策略、故障后第45～60分钟的调度策略、故障后第60～75分钟的调度策略、故障后第75～90分钟的调度策略、故障后第90～105分钟的调度策略和故障后第105～120分钟的调度策略。所述故障后第0～15分钟的调度策略为：直流侧满荷电状态的移动储能放电保证直流侧重要负荷可靠供电，非满荷电状态的移动储能移动到交流侧；交流侧风光储放电保证交流侧重要负荷可靠供电；所述故障后第15～30分钟的调度策略为：直流侧满荷电状态的移动储能放电保证直流侧重要负荷可靠供电，非满荷电状态的移动储能移动到交流侧；交流侧风光储放电满足交流侧重要负荷可靠供电和移动储能充电所需功率；所述故障后第30～45分钟的调度策略为：交流侧满荷电状态的移动储能移动到直流侧；直流侧满荷电状态的移动储能放电保证直流侧重要负荷可靠供电，非满荷电状态的移动储能移动到交流侧；交流侧风光储放电满足交流侧重要负荷可靠供电和移动储能充电所需功率；所述故障后第45～60分钟的调度策略为：交流侧满荷电状态的移动储能移动到直流侧；直流侧满荷电状态的移动储能放电保证直流侧重要负荷可靠供电，非满荷电状态的移动储能移动到交流侧；交流侧风光储放电满足交流侧重要负荷可靠供电和移动储能充电所需功率；所述故障后第60～75分钟的调度策略为：交流侧满荷电状态的移动储能移动到直流侧；直流侧满荷电状态的移动储能放电保证直流侧重要负荷可靠供电，非满荷电状态的移动储能移动到交流侧；交流侧风光储放电满足交流侧重要负荷可靠供电和移动储能充电所需功率；所述故障后第75～90分钟的调度策略为：交流侧满荷电状态的移动储能移动到直流侧；直流侧满荷电状态的移动储能放电保证直流侧重要负荷可靠供电，非满荷电状态的移动储能移动到交流侧；交流侧风光储放电满足交流侧重要负荷可靠供电和移动储能充电所需功率；所述故障后第90～105分钟的调度策略为：交流侧全部移动储能移动到直流侧；直流侧所有移动储能放电保证直流侧重要负荷可靠供电；交流侧风光储放电满足交流侧重要负荷可靠供电；所述故障后第105～120分钟的调度策略为：直流侧所有移动储能放电保证直流侧重要负荷可靠供电；交流侧风光储放电满足交流侧重要负荷可靠供电。步骤(2)所述故障情况优化约束为DC/AC变流器故障导致交直流混合微电网系统解列的可靠运行约束。包括了直流侧重要负荷可靠供电约束、直流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含移动储能的微电网扩展规划方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据短期内增长的直流负荷发挥作用即可切除的场景，将预先建立的并网型交流微电网拓扑模型扩展为含移动储能的并网型交直流混合微电网拓扑模型；(2)确立优化目标、正常情况优化约束及移动储能在DC/AC变流器故障导致交直流混合微电网系统解列时间内的调度策略，根据调度策略确立故障情况优化约束，建立含移动储能的并网型交直流混合微电网中移动储能容量优化配置的数学模型；(3)根据优化目标和优化约束进行模型求解，得到含移动储能的并网型交直流混合微电网中移动储能容量优化配置结果。

【技术特征摘要】
1.一种含移动储能的微电网扩展规划方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据短期内增长的直流负荷发挥作用即可切除的场景，将预先建立的并网型交流微电网拓扑模型扩展为含移动储能的并网型交直流混合微电网拓扑模型；(2)确立优化目标、正常情况优化约束及移动储能在DC/AC变流器故障导致交直流混合微电网系统解列时间内的调度策略，根据调度策略确立故障情况优化约束，建立含移动储能的并网型交直流混合微电网中移动储能容量优化配置的数学模型；(3)根据优化目标和优化约束进行模型求解，得到含移动储能的并网型交直流混合微电网中移动储能容量优化配置结果。2.根据权利要求1所述的一种含移动储能的微电网扩展规划方法，其特征在于，步骤(1)所述的含移动储能的并网型交直流混合微电网拓扑模型包括并网型交流微电网拓扑模型、直流微电网拓扑模型和DC/AC变流器；所述直流微电网拓扑模型包括直流母线、移动储能、直流负载；所述移动储能和直流负载与直流母线相连；所述并网型交流微电网通过DC/AC变流器与直流母线相连。3.根据权利要求1所述的一种含移动储能的微电网扩展规划方法，其特征在于，步骤(2)所述的优化目标为含移动储能的微电网扩展规划模型在负荷短期增长时间内的总成本：Ctotal＝Cmbess_aic+Cmbess_aom+Cgrid；其中，Cmbess_aic为移动储能设备在负荷短期增长时间内的租赁成本，Cmbess_aom为目标函数中移动储能在负荷短期增长时间内的运行维护成本，Cgrid为含移动储能的并网型交直流混合微电网在负荷短期增长时间内从大电网买电和卖电差价。4.根据权利要求1所述的一种含移动储能的微电网扩展规划方法，其特征在于，步骤(2)所述正常情况优化约束包括直流微电网系统功率平衡约束、并网型交流微电网系统功率平衡约束、移动储能设备的安装容量约束、移动储能设备的最大充放电约束、移动储能设备的荷电状态约束、DC/AC变流器功率约束。5.根据权利要求4所述的一种含移动储能的微电网扩展规划方法，其特征在于，所述直流微电网系统功率平衡约束为：PLoad_add_DC(t)+PDCtransAC(t)+PMBS_C_DC(t)＝ηACtransDCPACtransDC(t)+PMBS_D_DC(t)；其中，PLoad_add_DC为直流微电网系统直流侧负荷短期增长时间内的新增的负荷；PDCtransAC为直流微电网系统传输到并网型交流微电网系统的功率；PMBS_C_DC为移动储能设备的充电功率；ηACtransDC为并网型交流微电网系统传输到直流微电网系统的效率；PACtransDC为并网型交流微电网系统传输到直流微电网系统的功率；PMBS_D_DC为移动储能设备的充电功率；所述并网型交流微电网系统功率平衡约束为：其中，PLoad_AC为交流负载，PPV为光伏电池的输出功率，PWT为风力发电机的输出功率，ηDCtransAC为直流微电网系统传输到并网型交流微电网系统的效率，PBS_C_AC为固定储能设备的充电功率，PBS_D_AC为固定储能设备的放电功率；所述移动储能设备的安装容量约束为：其中，为移动储能设备的最大安装容量；所述移动储能设备的最大充放电约束为：其中，为移动储能设备的最大充电功率，为移动储能设备的最大放电功率；所述移动储能设备的荷电状态约束为：其中，为移动储能设备的最小荷电状态，为移动储能设备的最大荷电状态，WMBS_DC(t)为移动储能设备当前时刻存储的能量，ηinv为移动储能换流器的换流效率；所述DC/AC变流器的功率约束为：其中，为DC/AC变流器的最大传输功率。6.根据权利要求1所述的一种含移动储能的微电网扩展规划方法，其特征在于，步骤(2)所述移动储能在DC/AC变流器故障导致交直流混合微电网系统解列时间内的调度策略为2小时内的调度策略，包括故障后第0～15分钟的调度策略、故障后第15～30分钟的调度策略、故障后第30～45分钟的调度策略、故障后第45～60分钟的调度策略、故障后第60～75分钟的调度策略、故障后第75～90分钟的调度策略、故障后第90～105分钟的调度策略和故障后第105～120分钟的调度策略。7.根据权利要求6所述的一种含移动储能的微电网扩展规划方法，其特征在于，所述故障后第0～15分钟的调度策略为：直流侧满荷电状态的移动储能放电保证直流侧重要负荷可靠供电，非满荷电状态的移动储能移动到交流侧；交流侧风光储放电保证交流侧重要负荷可靠供电；所述故障后第15～30分钟的调度策略为：直流侧满荷电状态的移动储能放电保证直流侧重要负荷可靠供电，非满荷电状态的移动储能移动到交流侧；...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴在军，王沐凡，于德明，刘海军，杨士惠，张子健，韦凌霄，刘庆时，
申请(专利权)人：东南大学，全球能源互联网研究院有限公司，国网冀北电力有限公司，国网北京市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32