一种微电网规划设计方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种微电网规划设计方法，包括：获取配电网节点历史负荷和电压及各微电网历史负荷和模块性能参数；将配电网节点历史负荷和电压，输入外层配电网运行控制模型，得到各微电网与配电网交换功率上下限及第一最优功率曲线；将各微电网与配电网交换功率上下限及各微电网历史负荷和模块性能参数，输入各内层微电网优化配置模型，得到各微电网各模块数量及各微电网与配电网接入点的第二最优功率曲线；将各微电网对应的第一最优功率曲线与第二最优功率曲线比对，确定各微电网各模块数量；本发明专利技术实施可以简化微电网规划设计、采购、制造和装配流程，提高微电网和配电网安的全可靠性，提高微电网内部能源的综合利用率降低配电网运行网损。

A micro grid planning and design method and system

【技术实现步骤摘要】
一种微电网规划设计方法和系统
本专利技术属于微电网规划与优化配置
，具体涉及一种微电网规划设计方法和系统。
技术介绍
在能源枯竭与节能环保问题日趋严重的今天,分布式发电相关技术正得到越来越广泛的应用。微电网可以有效提高分布式电源的利用效率,是分布式发电的重要发展趋势,也是满足用户用电个性化需求和提高供电可靠性的关键。微电网是配电网的重要组成部分，承担区域供电任务，直面用户的需求，其设计水平直接影响建设效果。当微电网并网运行时，可看作配电网的一种功率可控的电源/负荷，有效减弱高渗透率的分布式电源接入对电网带来的负面影响，在满足本地用户需求的同时提高配电网对分布式电源的接受能力，同时为配电网提供必要的支撑。目前针对微电网工程设计的研究较少，微电网规划设计过程中存下以问题：微电网示范工程在设计中往往缺乏统一技术原则和建设模式，设计方案个体性强、通用性差，设计质量难以保证，由此导致部分项目在实施过程中突显出诸多问题，包括可再生能源无法高效利用和就地消纳、能源系统的综合利用效率低、现有的能源和电力系统规划技术无法适应于工程实践等；微电网规划和优化配置的主要方法大多只考虑微电网自身的目标和约束，并未考虑并网型微电网与配电网之间的相互联系和影响，将导致配电网运行效率低下，严重时可能导致电压越限。因此，如何弥补当前微电网规划设计方法的不足是本领域技术人员需要解决的问题。
技术实现思路
为克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种微电网规划设计方法，包括：获取被规划微电网所在区域相关的配电网各节点的历史负荷信息和电压信息及各所述微电网覆盖范围内的历史负荷信息和预先设定的各模块的性能参数；将所述配电网各节点的历史负荷信息和电压信息，输入预先设定的外层配电网运行控制模型进行计算，得到各所述微电网与配电网接入点的交换功率上下限及第一最优功率曲线；将各所述微电网与配电网接入点的交换功率上下限及各所述微电网覆盖范围内的历史负荷信息和所述各模块的性能参数，输入预先设定的各内层微电网优化配置模型进行计算，得到各所述微电网各模块数量及各所述微电网与配电网接入点的第二最优功率曲线；将各所述微电网对应的第一最优功率曲线与第二最优功率曲线进行比较，确定各所述微电网各模块数量。优选的，各模块，包括：分布式电源模块、储能电池模块、逆变器模块；所述分布式电源模块包括：风机模块和光伏模块；所述逆变器模块包括：风机逆变器模块、光伏逆变器模块和储能电池逆变器模块。优选的，各模块的性能参数，包括：分布式电源模块参数、储能电池模块参数、逆变器模块参数；所述分布式电源模块参数包括：额定功率、运行寿命、电压等级；所述储能电池模块参数包括：额定容量、额定电压、最大充/放电电流、充/放电效率；所述逆变器模块参数包括：额定功率、逆变效率、额定电压、最大输入电流。优选的，各内层微电网优化配置模型的设定，包括：基于各所述微电网内的各模块设置、各逆变器模块运行效率及各所述微电网与配电网接入点的交互功率，以各所述微电网内部能源的综合利用率最大化为目标，构建目标函数；设定内层微电网优化配置约束条件，构建内层微电网优化配置模型；所述约束条件包括：模块数量约束、模块功率约束、储能电池充放电功率约束和储能电池荷电状态约束。优选的，各逆变器模块运行效率的计算式如下：式中：ηinvr为逆变器模块运行效率，Pout为逆变器模块输出功率，Pin为逆变器模块输入功率，Prate为逆变器模块标称额定功率，P*为额定功率下的输出功率标幺值，K0、K1、K2为逆变器模块效率系数。优选的，目标函数如下式所示：式中，Pin_wt为风机模块逆变器的输入功率，Pin_pv为光伏模块逆变器的输入功率,Pin_ba为储能电池模块逆变器模块的输入功率，Pout_wt为风机模块逆变器的输出功率，Pout_pv为光伏模块逆变器的输出功率，Pout_ba为储能电池模块逆变器的输出功率,ηsys为微电网内部能源的综合利用率。优选的，模块数量约束，如下式所示：式中，Nwt为风机模块数量，Npv为光伏模块数量，Nbess为储能电池模块数量，Ninvr为逆变器模块数量，Nwt-max为风机模块数量上限值，Npv-max为光伏模块数量上限值，Nbess-max为储能电池模块数量上限值，Ninvr-max为逆变器模块数量上限值。优选的，模块功率约束，如下式所示：式中，Pout_pv(t)为t时刻风机模块逆变器的输出功率，Pout_wt(t)为t时刻光伏模块逆变器的输出功率，Pout_ba(t)为t时刻储能电池模块逆变器的输出功率，Ppcc(t)为t时刻微电网与配电网交互功率，Pload(t)为微电网内负荷功率，Ppccmax为微电网与配电网交互功率的最大值，Ppccmin为微电网与配电网交互功率的最小值，Pin_wt为风机模块逆变器的输入功率，Pin_pv为光伏模块逆变器的输入功率,Pin_ba为储能电池模块逆变器模块的输入功率，Pout_wt为风机模块逆变器的输出功率，Pout_pv为光伏模块逆变器的输出功率，Pout_ba为储能电池模块逆变器的输出功率；Nwt为风机模块数量，Npv为光伏模块数量，Nbess为储能电池模块数量，Ninvr_wt为风机模块逆变器数量，Ninvr_pv为光伏模块逆变器数量，Ninvr_ba为储能模块逆变器数量；Bwt为单个风机模块的容量，Bpv为单个光伏模块的容量，Bbess为单块储能电池最大输出功率，Prate_wt为风机模块逆变器的额定容量，Prate_pv为光伏模块逆变器的额定容量，Prate_ba为储能电池模块逆变器的额定容量；Rself为微电网的自平衡率，为给定值。优选的，储能电池充放电功率约束，如下式所示：式中，kbi为储能电池的充电转化效率，kbo为储能电池的放电转化效率，fbi(t)为t时刻储能电池的充电标志位，fbo(t)为t时刻储能电池的放电标志位，Pin_ba-in(t)为t时刻单个储能电池模块内部充电功率，Pin_ba-out(t)为t时刻单个储能电池模块内部放电功率，Bbess为单块储能电池最大输出功率。优选的，储能电池荷电状态约束，如下式所示：式中，S(t)为t时刻储能电池的荷电状态值，S(t+Δt)为t+Δt时刻储能电池的荷电状态值，kbi为储能电池的充电转化效率，kbo为储能电池的放电转化效率，Pin_ba-in(t)为t时刻单个储能电池模块内部充电功率，Pin_ba-out(t)为t时刻单个储能电池模块内部放电功率，Cbess为单块储能电池模块的总容量，Smin为储能电池的荷电状态的最小值，Smax为储能电池的荷电状态的最大值。优选的，外层配电网运行控制模型的设定，包括：基于配电网运行控制变量及各所述微电网与配电网交互功率，以配电网运行网损最小为目标，构建目标函数；设定外层配电网运行控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微电网规划设计方法，其特征在于，包括：/n获取被规划微电网所在区域相关的配电网各节点的历史负荷信息和电压信息及各所述微电网覆盖范围内的历史负荷信息和预先设定的各模块的性能参数；/n将所述配电网各节点的历史负荷信息和电压信息，输入预先设定的外层配电网运行控制模型进行计算，得到各所述微电网与配电网接入点的交换功率上下限及第一最优功率曲线；/n将各所述微电网与配电网接入点的交换功率上下限及各所述微电网覆盖范围内的历史负荷信息和所述各模块的性能参数，输入预先设定的各内层微电网优化配置模型进行计算，得到各所述微电网各模块数量及各所述微电网与配电网接入点的第二最优功率曲线；/n将各所述微电网对应的第一最优功率曲线与第二最优功率曲线进行比较，确定各所述微电网各模块数量。/n

【技术特征摘要】
1.一种微电网规划设计方法，其特征在于，包括：
获取被规划微电网所在区域相关的配电网各节点的历史负荷信息和电压信息及各所述微电网覆盖范围内的历史负荷信息和预先设定的各模块的性能参数；
将所述配电网各节点的历史负荷信息和电压信息，输入预先设定的外层配电网运行控制模型进行计算，得到各所述微电网与配电网接入点的交换功率上下限及第一最优功率曲线；
将各所述微电网与配电网接入点的交换功率上下限及各所述微电网覆盖范围内的历史负荷信息和所述各模块的性能参数，输入预先设定的各内层微电网优化配置模型进行计算，得到各所述微电网各模块数量及各所述微电网与配电网接入点的第二最优功率曲线；
将各所述微电网对应的第一最优功率曲线与第二最优功率曲线进行比较，确定各所述微电网各模块数量。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各模块，包括：
分布式电源模块、储能电池模块、逆变器模块；
所述分布式电源模块包括：风机模块和光伏模块；
所述逆变器模块包括：风机逆变器模块、光伏逆变器模块和储能电池逆变器模块。


3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各模块的性能参数，包括：
分布式电源模块参数、储能电池模块参数、逆变器模块参数；
所述分布式电源模块参数包括：额定功率、运行寿命、电压等级；
所述储能电池模块参数包括：额定容量、额定电压、最大充/放电电流、充/放电效率；
所述逆变器模块参数包括：额定功率、逆变效率、额定电压、最大输入电流。


4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述各内层微电网优化配置模型的设定，包括：
基于各所述微电网内的各模块设置、各逆变器模块运行效率及各所述微电网与配电网接入点的交互功率，以各所述微电网内部能源的综合利用率最大化为目标，构建目标函数；
设定内层微电网优化配置约束条件，构建内层微电网优化配置模型；
所述约束条件包括：模块数量约束、模块功率约束、储能电池充放电功率约束和储能电池荷电状态约束。


5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述各逆变器模块运行效率的计算式如下：



式中：ηinvr为逆变器模块运行效率，Pout为逆变器模块输出功率，Pin为逆变器模块输入功率，Prate为逆变器模块标称额定功率，P*为额定功率下的输出功率标幺值，K0、K1、K2为逆变器模块效率系数。


6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述目标函数如下式所示：



式中，Pin_wt为风机模块逆变器的输入功率，Pin_pv为光伏模块逆变器的输入功率,Pin_ba为储能电池模块逆变器模块的输入功率，Pout_wt为风机模块逆变器的输出功率，Pout_pv为光伏模块逆变器的输出功率，Pout_ba为储能电池模块逆变器的输出功率,ηsys为微电网内部能源的综合利用率。


7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模块数量约束，如下式所示：



式中，Nwt为风机模块数量，Npv为光伏模块数量，Nbess为储能电池模块数量，Ninvr为逆变器模块数量，Nwt-max为风机模块数量上限值，Npv-max为光伏模块数量上限值，Nbess-max为储能电池模块数量上限值，Ninvr-max为逆变器模块数量上限值。


8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述模块功率约束，如下式所示：



式中，Pout_pv(t)为t时刻风机模块逆变器的输出功率，Pout_wt(t)为t时刻光伏模块逆变器的输出功率，Pout_ba(t)为t时刻储能电池模块逆变器的输出功率，Ppcc(t)为t时刻微电网与配电网交互功率，Pload(t)为微电网内负荷功率，Ppccmax为微电网与配电网交互功率的最大值，Ppccmin为微电网与配电网交互功率的最小值，Pin_wt为风机模块逆变器的输入功率，Pin_pv为光伏模块逆变器的输入功率,Pin_ba为储能电池模块逆变器模块的输入功率，Pout_wt为风机模块逆变器的输出功率，Pout_pv为光伏模块逆变器的输出功率，Pout_ba为储能电池模块逆变器的输出功率；Nwt为风机模块数量，Npv为光伏模块数量，Nbess为储能电池模块数量，Ninvr_wt为风机模块逆变器数量，Ninvr_pv为光伏模块逆变器数量，Ninvr_ba为储能模块逆变器数量；Bwt为单个风机模块的容量，Bpv为单个光伏模块的容量，Bbess为单块储能电池最大输出功率，Prate_wt为风机模块逆变器的额定容量，Prate_pv为光伏模块逆变器的额定容量，Prate_ba为储能电池模块逆变器的额定容量；Rself为微电网的自平衡率，为给定值。


9.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：季宇，庞成明，侯小刚，吴鸣，丁保迪，熊雄，张颖，蔺圣杰，汪湘晋，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，国网浙江省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11