一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法技术

本发明专利技术公开一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法，所述划分策略研究方法具体包括以下步骤：输入基础数据，构建配电网系统内各元素出力模型；构建减少区域自治电网间的交互作用最小化目标函数；根据区域自治电网成功孤岛运行的条件，构建最大化成功运行能力的目标函数；根据区域自治电网电压约束、线路容量约束、以及储能功率约束，构建配电网中区域自治电网优化划分模型；提出回溯搜索优化算法作为优化区域自治电网划分边界的求解算法。本发明专利技术计及风光等出力随机性和不确定性，制定配电网中区域自治电网的优化划分策略，确定各区域自治电网最佳虚拟边界，实现配电网的安全可靠运行和灵活控制。安全可靠运行和灵活控制。安全可靠运行和灵活控制。

【技术实现步骤摘要】
一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法


[0001]本专利技术涉及一种配电网优化划分领域，具体是一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法。

技术介绍

[0002]经济社会的可持续发展离不开充足的能源供应，配电网作为电网传递能量的重要一环，正面临着安全性、可靠性、电能质量等方面的新挑战。近年来，新能源、分布式发电、智能微电网等快速发展，应用区域自治电网这一技术，以经济高效的方式提高配电网的运行可靠性和灵活性，被视为理想解决方案之一。
[0003]区域自治电网是包括多种能源和负载的小型电网，是配电网的特殊组成部分，当区域自治电网所连接的大电网发生意外时，区域自治电网能快速隔离并独立运行，这一重要特征有助于增强配电网的可靠运行能力，同时，将集中式网络转变为多个区域自治电网更有助于提升配电网的操作和控制能力，具有重要的现实意义。
[0004]目前，区域自治电网的设计、控制和操作仍然具有挑战性，因此，本专利技术提供了一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法，讨论了将主动配电网络划分为区域自治电网的最佳设计方法，提出了一个综合目标，该目标考虑了每个区域自治电网在并网运行时与其他区域自治电网的交互作用最小，且在需要时能成功孤岛运行的必要条件，最大化划分后区域自治电网的自给自足性和灵活性，实现配电网的安全可靠运行。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法，考虑到划分后每个区域自治电网在并网运行中与其他区域自治电网的交互作用最小且在需要时成功孤岛运行的必要条件，以最大化区域自治电网自给自足运行能力和成功孤岛运行概率为目标函数构建优化划分模型，加入区域自治电网电压约束、线路容量约束、以及储能功率约束，确定区域自治电网最佳分区，提升配电网系统的可靠性与灵活性，该方法具有能够考虑区域自治电网对配电网可靠运行能力的影响、实现配电网分区控制的特点。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法，所述划分策略研究方法具体包括以下步骤：
[0008]步骤(1.1)：输入一年中四个季节的基础数据，构建光伏(PV)、风机(WT)出力概率模型；
[0009]步骤(1.2)：为确保区域自治电网并网运行模式下自治运行，构建减少区域自治电网间的交互作用最小化目标函数；
[0010]步骤(1.3)：根据区域自治电网成功孤岛运行的条件，构建最大化成功运行能力的目标函数；
[0011]步骤(1.4)：根据区域自治电网电压约束、线路容量约束、以及储能功率约束，构建
配电网中区域自治电网优化划分模型；
[0012]步骤(1.5)：提出回溯搜索优化算法作为优化区域自治电网划分边界的求解算法。
[0013]进一步地，所述步骤(1.1)中，构建配电网系统内各元素出力模型，具体步骤如下：
[0014]步骤一:收集一年中四个季节的基础数据；
[0015]步骤二:设定该配电系统中所有发电设备均被视为具有恒定功率的可控电源，构建配电系统内各元素概率模型；
[0016]其中分布式光伏(PV)、风机(WT)出力间歇性和随机性强，其出力概率模型具体叙述如下：
[0017]分布式光伏出力概率分布模型可结合太阳辐射概率分布模型和光伏电池整体模型推导得到，太阳光照强度看成Beta分布，其概率密度函数如下：
[0018][0019]式中，r
max
和r分别是这段时间内的最大光强和实际光强，α和β均为Beta分布的形状参数，可由预测得到的光照均值和方差求得，根据光伏阵列出力P和光照强度r之间的函数：
[0020][0021]可以推导出分布式光伏输出有功出力的概率密度函数如下所示：
[0022][0023]式中，P
max
为分布式电源并网最大输出有功功率；
[0024]分布式风电出力概率分布模型可结合风速概率分布模型推导得到，风速看成Rayleigh分布，其概率密度函数如下：
[0025][0026]式中，V为风速；σ为分布参数；
[0027]根据风电机组出力P和风速V之间的函数：
[0028][0029]式中，v
in
,v
r
,v
out
,w
r
分别为切入风速、额定风速、切出风速和额定功率(额定风速下的输出功率)，可以推导出分布式风电机组输出有功出力的概率密度函数如下所示：
[0030][0031]式中，δ是为了解决风电概率密度函数不连续而引入的Dirac Delta函数；
[0032]无功源设备被视为提供恒定的无功功率；储能设备在用电高峰时段(即放电时段)被视为发电机，在非高峰时段(即充电时段)被视为负载；
[0033]步骤三：将概率密度函数分为不同状态，不同状态对应着不同的概率δ
state
，δ
state
的值可以通过评估获得。
[0034]进一步地，所述步骤(1.2)中，区域自治电网在并网运行模式下自治运行的目标函数，旨在最大程度地减少在并网运行模式期间，划分后的各区域自治电网间的相互影响，以区域自治电网间交互作用即连接区域自治电网的线路中的有功(P)和无功(Q)功率流最小化为目标函数，这是朝着自治运行迈出的关键一步，其具体叙述如下：
[0035]MinF1＝K1×
P
norm
+K2×
Q
norm
[0036]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0037]0≤K1,K2≤1,K1+K2＝1
[0038]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)
[0039]式中，P
norm
、Q
norm
分别为区域自治电网间互连线上的归一化有功、无功功率，可以通过概率潮流算法来计算，根据区域自治电网要求设置参数K1、K2；
[0040][0041]式中，N
states
为选定时期内状态的总数；和分别为状态i下的两个区域自治电网间的馈线上的有功和无功功率；δ
i
为发生状态i的概率；N
microgrids
为配电网络被拆分为区域自治电网的数量，通过N
microgrids-1进行归一化。
[0042]进一步地，所述步骤(1.3)中，判断划分后的区域自治电网在孤岛运行模式下能否成功运行，主要取决于是否有足够的有功、无功资源来支撑区域自治电网内重要负载，以及是否能将区域自治电网内各线路的频率和电压维持在可接受的偏差范围内。另一个基本要求是，区域自治电网内60％以上的功率出力需来自可控DG，具体如下：
[0043]P
G
≥P
C
[0044]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法，其特征在于，所述划分策略研究方法具体包括以下步骤：步骤(1.1)：输入一年中四个季节的基础数据，构建光伏(PV)、风机(WT)出力概率模型；步骤(1.2)：为确保区域自治电网并网运行模式下自治运行，构建减少区域自治电网间的交互作用最小化目标函数；步骤(1.3)：根据区域自治电网成功孤岛运行的条件，构建最大化成功运行能力的目标函数；步骤(1.4)：根据区域自治电网电压约束、线路容量约束、以及储能功率约束，构建配电网中区域自治电网优化划分模型；步骤(1.5)：提出回溯搜索优化算法作为优化区域自治电网划分边界的求解算法。2.根据权利要求1所述的一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法,其特征在于，所述步骤(1.1)中，构建配电网系统内各元素出力模型，具体步骤如下：步骤一:收集一年中四个季节的基础数据；步骤二:设定该配电系统中所有发电设备均被视为具有恒定功率的可控电源，构建配电系统内各元素概率模型；其中分布式光伏(PV)、风机(WT)出力间歇性和随机性强，其出力概率模型具体叙述如下：分布式光伏出力概率分布模型可结合太阳辐射概率分布模型和光伏电池整体模型推导得到，太阳光照强度看成Beta分布，其概率密度函数如下：式中，r
max
和r分别是这段时间内的最大光强和实际光强，α和β均为Beta分布的形状参数，可由预测得到的光照均值和方差求得，根据光伏阵列出力P和光照强度r之间的函数：可以推导出分布式光伏输出有功出力的概率密度函数如下所示：式中，P
max
为分布式电源并网最大输出有功功率；分布式风电出力概率分布模型可结合风速概率分布模型推导得到，风速看成Rayleigh分布，其概率密度函数如下：式中，V为风速；σ为分布参数；
根据风电机组出力P和风速V之间的函数：根据风电机组出力P和风速V之间的函数：根据风电机组出力P和风速V之间的函数：式中，v
in
,v
r
,v
out
,w
r
分别为切入风速、额定风速、切出风速和额定功率(额定风速下的输出功率)，可以推导出分布式风电机组输出有功出力的概率密度函数如下所示：式中，δ是为了解决风电概率密度函数不连续而引入的Dirac Delta函数；无功源设备被视为提供恒定的无功功率；储能设备在用电高峰时段(即放电时段)被视为发电机，在非高峰时段(即充电时段)被视为负载；步骤三：将概率密度函数分为不同状态，不同状态对应着不同的概率δ
state
，δ
state
的值可以通过评估获得。3.根据权利要求要求1所述的一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法，其特征在于，所述步骤(1.2)中，区域自治电网在并网运行模式下自治运行的目标函数，旨在最大程度地减少在并网运行模式期间，划分后的各区域自治电网间的相互影响，以区域自治电网间交互作用即连接区域自治电网的线路中的有功(P)和无功(Q)功率流最小化为目标函数，这是朝着自治运行迈出的关键一步，其具体叙述如下：MinF1＝K1×
P
norm
+K2×
Q
norm
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)0≤K1,K2≤1,K1+K2＝1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(10)式中，P
norm
、Q
norm
分别为区域自治电网间互连线上的归一化有功、无功功率，可以通过概率潮流算法来计算，根据区域自治电网要求设置参数K1、K2；
式中，N
states
为选定时期内状态的总数；和分别为状态i下的两个区域自治电网间的馈线上的有功和无功功率；δ
i
为发生状态i的概率；N
microgrids
为配电网络被拆分为区域自治电网的数量，通过N
microgrids-1进行归一化。4.根据权利要求要求1所述的一种主动配电网中区域自治电网的划分策略研究方法，其特征在于，所述步骤(1.3)中，判断划分后的区域自治电网在孤岛运行模式下能否成功运行，主要取决于是否有足够的有功、无功资源来支撑区域自治电网内重要负载，以及是否能将区域自治电网内各线路的频率和电压维持在可接受的偏差范围内。另一个基本要求是，区域自治电网内60％以上的功率出力需来自可控DG，具体如下：P
G
≥P
C
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(13)Q
G
≥Q
C
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(14)P
bio
≥0.6
×
P
DGs
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(15)式中，P
G
和P
C
分别为区域自治电网中产生和消耗的有功功率，Q
G
和Q
C
分别为区域自治电网中产生和消耗的无功...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨梓俊，荆江平，胡伟，陈康，吴奕，夏艺，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：