一种基于最优环路的微电网拓扑规划制造技术

本发明专利技术公开了一种基于最优环路的微电网拓扑规划，属于微电网拓扑规划技术领域，包括以下步骤：步骤1构建图论算法阶段的数学模型，将微电网表示为图形，负荷点表示为节点；步骤2分别构建图论算法粗化、分区和细化还原三个阶段数学模型将节点划分到潜在环路中；步骤3、基于改进的旅行商算法将数学模型设计成单个环路结构，将潜在环路内的节点互联形成环路，得到优化的环路拓扑结构；步骤4、根据步骤2、步骤3中设计的数学模型求解一组基于优化的环路拓扑结构的候选微电路拓扑结构；步骤5、评估候选微电路拓扑结构，找出最优的环路拓扑结构。本发明专利技术设计出的基于最优环路的微电网拓扑结构较传统规划结构更能保证负荷的供电可靠性。

Topology planning of microgrid based on optimal loop

【技术实现步骤摘要】
一种基于最优环路的微电网拓扑规划
本专利技术涉及一种基于最优环路的微电网拓扑规划，属于微电网拓扑规划

技术介绍
伴随电网建设的规模不断扩大，超大规模电力系统的缺陷也逐渐显现，此外，全球资源和环境问题之间的矛盾更加严峻，为了将能源短缺问题及时的解决，相关人员更加重视对再生和清洁等新能源的研发。分布式发电因其自身优点是解决能源危机和环境问题的有效途径，但分布式电源并网将给电力系统带来不容忽视的冲击。为减缓大规模的分布式电源单机入网对大电网的冲击，微电网的概念应运而生。微电网规划设计是微电网经济运营的前提，目的是通过可行性、合理性及环境友好性分析，结合规划目标及运行约束条件，建立完整的规划设计模型，寻找分布式电源与储能系统容址最优配置和微电网控制策略、网架结构、安全保护机制、能量管理等的最佳组合。基于DG的微电网拓扑规划可以解决传统的集中大规模电力系统难以实现电能的清洁生产和能源利用效率的最大化等问题，满足人们日益增长的对供电可靠性和电能质量的需求。只有合理确定微电网的拓扑结构，才能保证微电网以较低的成本取得最大的效益，进而达到示范、推广的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于最优环路的微电网拓扑规划，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤1、构建图论算法阶段的数学模型，将微电网表示为图形，负荷点表示为节点；/n步骤2、分别构建图论算法粗化、分区和细化还原三个阶段数学模型将节点划分到潜在环路中，并根据数学模型设计相关粗化阶段计算流程、分区阶段计算流程和细化还原阶段计算流程；/n步骤3、基于改进的旅行商算法将数学模型设计成单个环路结构，将潜在环路内的节点互联形成环路，得到优化的环路拓扑结构；/n步骤4、根据步骤2、步骤3中设计的数学模型求解一组基于优化的环路拓扑结构的候选微电路拓扑结构；/n步骤5、评估候选微电路拓扑结构，找出最优的环路拓扑结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于最优环路的微电网拓扑规划，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、构建图论算法阶段的数学模型，将微电网表示为图形，负荷点表示为节点；
步骤2、分别构建图论算法粗化、分区和细化还原三个阶段数学模型将节点划分到潜在环路中，并根据数学模型设计相关粗化阶段计算流程、分区阶段计算流程和细化还原阶段计算流程；
步骤3、基于改进的旅行商算法将数学模型设计成单个环路结构，将潜在环路内的节点互联形成环路，得到优化的环路拓扑结构；
步骤4、根据步骤2、步骤3中设计的数学模型求解一组基于优化的环路拓扑结构的候选微电路拓扑结构；
步骤5、评估候选微电路拓扑结构，找出最优的环路拓扑结构。


2.根据权利要求1所述的一种基于最优环路的微电网拓扑规划，其特征在于：步骤1具体包括以下步骤：
步骤11、将给定的电网转换为图论中图的形式，将各个负荷点表示为节点，并在转化后的图中对电网中的各个负荷点进行说明，给定的电网建模为图G＝{V，E}，其中V代表负荷点，E代表一组输配电线路，即连接节点的边，同时将V划分为k个子集(V1，…，Vi，…、Vk)，此时i＝j，和UiVi＝V；
步骤12、将图论中连接节点的边赋权值，为了最大限度的恢复重要负荷供电，将连接节点的边ei的权值wi整定为：



Pi为负荷消耗的有功功率，Ni为该负荷的重要程度权重，越重要权值越小，对应重要程度等级分别取1、10、100。


3.根据权利要求1所述的一种基于最优环路的微电网拓扑规划，其特征在于：步骤2中设计图论算法粗化阶段数学模型，首先将系统内的节点互联为单个节点，通过迭代简化图形，直到图中包含节点的数量达到给定阈值要求迭代结束，在每次迭代中，图Gi被转换为Gi+1，直到满足以下约束条件，
|Vi+1|<|Vi|(2)
其中下标i是迭代索引，Gi的顶点被分组为不相交的集群，并且集群中的顶点被连接合并以在Gi+1中形成单个顶点；迭代过程中选择采用最大边权重匹配的标准，即两个节点之间的边权重大的，优先进行匹配。


4.根据权利要求3所述的一种基于最优环路的微电网拓扑规划，其特征在于：步骤2中图论算法粗化阶段计算流程如下：
步骤211、将匹配集初始化为i＝0；
步骤212、选择Gi中DG和储能装置所在节点(Vm)进行匹配；
步骤213、判断DG或储能装置所在节点是否全部被标记；是，随机选择尚未与匹配Mi关联的节点作为Vm；
步骤214、在与Vm相邻的边中，选择Gi中不是DG和储能装置的节点中最大权重边缘(wi)所在节点Vn与之匹配；
步骤215、连接顶点Vm和Vn以在Gi+1中形成新的顶点；将Vm和Vn与匹配的Mi关联起来；
步骤216、判断Gi+1中的顶点是否减少为原始图的一半，是，则结束；否则，设置i＝i+1并返回步骤212；
通常N(Gi+1)<yN(G0)时迭代结束，其中N是指定图中的节点数，y预先设置的参数。


5.根据权利要求1所述的一种基于最优环路的微电网拓扑规划，其特征在于：步骤2中设计图论算法分区阶段数学模型的具体步骤为：
分区阶段是将粗化后的图形Gn中的节点分割成k个部分(Pkn)，即形成k个初步潜在的环路，使用贪婪图增长分区(GGGP)算法进行分区，在分区过程中要保证在分区形成环路系统Vm时有利于功率平衡并且也接近Vm的节点优选作为Vm的互联节点，要满足以下约束公式：



Gain为分区阶段考虑的权重标准，其中dis{Vj，Vk}为Vj节点与其在Vm中的一阶相邻节点Vk之间的距离；并且mis(Vm)是当通过DG容量(GC)和峰值负载(D)按照上述定义插入节点Vj时，环路Vm中的功率不匹配，并满足如下公式：



最后，分区阶段结束后引入一个参数S衡量分区结果，剔除分区结果中某些环路节点较多某些环路节点较少的情况，保证分区结果的均衡性，参数公式如下所示：



其中S为总体标准差，Vi为第i个分区包含节点的数量，V为每个环路平均的节点数，k为总的环路个数，S值越小表示分区结果均衡性越好。

【专利技术属性】
技术研发人员：殷桂梁，李云磊，陈建华，韩运泽，王龙涛，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北;13