一种考虑灵活性供需平衡以及响应速度的集群的划分方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑灵活性供需平衡以及响应速度的集群划分方法。首先，分析了风光并网对负荷产生的影响，研究了集群内分布式电源及其负荷为系统提供灵活性的能力；其次，提出了分布式电源集群灵活性供需平衡指标、响应速度指标与模块度指标结合的综合指标；最后采用改进遗传算法对分布式电源集群进行划分。与现有技术相比，本发明专利技术既能保证集群结构性，又能保证集群内灵活性资源的供需平衡，提高集群的自治能力，并充分发挥集群内灵活性资源的响应特性，提高集群参与系统调频的能力。提高集群参与系统调频的能力。提高集群参与系统调频的能力。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑灵活性供需平衡以及响应速度的集群的划分方法


[0001]本专利技术涉及分布式电源调控
，尤其是涉及分布式电源参与系 统调频调峰的方法，具体涉及一种考虑灵活性供需平衡以及响应速度的集 群的划分方法。

技术介绍

[0002]为实现碳达峰碳中和目标，大力发展可再生资源以替代不可再生能源 已成为趋势。与此同时，大规模可再生能源的接入将对传统配电网的规划 和运行带来极大的挑战。
[0003]随着电网中分布式电源的比例不断增加，它引起了诸多问题，例如节 点电压越限和反向功率传输。给电网的调频、调压、调峰增加了难度。另 外，分布式电源输出的不确定性增加了电网中净负载的波动性，并提高了 系统的灵活性需求，且由于分布式电源具有单机容量小、接入点分散和接 入方式多样的特点，大大提高了集中控制的难度。为了使分布式电源接入 电网更加地安全可靠，将分布式电源划分成集群，以集群为单位进行调度 和控制，成为一种行之有效的解决方案。而目前针对分布式电源集群划分 的研究普遍集中在根据电网运行不同的需求及控制目标对集群划分的指 标、算法等进行了研究，但都没有对集群应对系统调频调峰的问题进行研 究。当系统负荷有功波动较大时，为使分布式电源集群能够平衡集群内负 荷，并快速地响应系统频率调节，有必要研究考虑集群内灵活性供需平衡 和集群响应速度的集群划分方法，提高集群参与系统调频调峰的能力。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的就是为了提高集群参与系统调频调峰的能力而提出一 种分布式电源集群划分方法，其综合集群灵活性供需平衡指标、响应速度 指标与模块度指标进行集群划分，既能保证集群结构性，又能保证集群内 灵活性资源的供需平衡，提高集群的自治能力，并充分发挥集群内灵活性 资源的响应特性，提高集群参与系统调频的能力。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]一种考虑灵活性供需平衡以及响应速度的集群的划分方法，包括以下 步骤：
[0007]1)采用遗传算法，输入原始数据并对遗传算法进行初始化，生成初 始种群，所述原始数据包括网络拓扑、线路参数、负荷数据、分布式电源 出力数据、各灵活性资源参数；
[0008]2)依据灵活性资源分配策略进行灵活性供需匹配计算；
[0009]3)将灵活性供需匹配计算得到的结果作为输入计算集群灵活性供需 平衡度指标；
[0010]4)将灵活性供需匹配计算得到的结果作为输入计算集群响应速度指 标；
[0011]5)根据输入的原始数据进行潮流计算得到电压灵敏度，基于节点电 压灵敏度的欧氏距离计算得到电气距离进而计算集群模块度指标；
[0012]6)综合所述集群模块度指标、所述集群灵活性供需平衡度指标、所 述集群响应速度指标为遗传算法适应度评价指标，并应用精英保留策略进 行集群划分。
[0013]进一步的，所述灵活性资源为考虑常规机组、储能设备、可中断负荷 三种灵活性
资源，其中，储能设备提供灵活性资源能力表达式为：
[0014][0015]式中：P
max,char,sn
,P
max,disc,sn
分别表示集群c内第n台储能设备sn的最大充电 功率和最大放电功率；分别表示集群c内第n台储能设备sn 的最大、最小容量；η
sn
表示集群c内第n台储能设备sn的充放电效率；
[0016]可中断负荷提供灵活性的能力主要由t时刻可参与负荷调节的可中断 负荷的总量占可主动参与需求侧响应的负荷比例来决定，具体表达式如下 所示：
[0017][0018][0019]式中：P
di
(t)为t时刻集群c内第i个负荷节点可中断负荷di的总量；为 t时刻集群c内第i个负荷节点可中断负荷di主动参与需求响应的比例； E
max,di
为集群c内第i个负荷节点可中断负荷di允许的最大切负荷电量；
[0020]常规机组上调、下调灵活性供给能力表达式如下：
[0021][0022][0023]式中：τ表示响应时间尺度；P
max,cgn
、P
min,cgn
分别表示集群c内第n台常规 机组cgn的最大、最小出力；分别表示集群c内第n台常规机 组cgn的向上、向下爬坡速度；P
cgn
(t)表示集群c内第n台常规机组cgn 在t时刻的出力。
[0024]进一步的，所述灵活性资源分配策略为最大化集群响应速度，t时刻 若集群有向上爬坡的需求，则优先爬坡速度较慢的资源增加出力，最后增 加储能出力；t时刻若集群有向下爬坡的需求，则优先减少储能出力，而 后优先爬坡速度较快的资源减少出力。
[0025]进一步的，所述集群灵活性供需平衡度指标表达式如下所示：
[0026][0027]式中：λ为集群灵活性平衡度指标，N
c
为总的集群的个数，T为研究周期， 表示在研究周期的内，第c个集群的灵活性缺额，
ꢀꢀꢀ
表示在研究 周期内集群c的灵活性缺额的最大值。
[0028]进一步的，所述集群响应速度指标表达式如下所示：
[0029][0030]式中：γ为集群灵活性需求指标，N
c
为总的集群的个数，T为研究周期， k
c
(t)表示在t时刻集群c的响应速度，max{k
c
(t)}表示在研究周期内，集 群c的响应速度的最大值，表示在研究周期的内集群c内所有储 能设备剩余容量之和，表示在研究周期内，集群c内所有 储能设备剩余容量之和的最大值。
[0031]进一步的，t时刻集群c的响应速度k
c
(t)表达式如下所示：
[0032][0033]式中：P
gn,left
为各资源可响应容量；灵活性资源可响应时间为t
left
＝P
left
/R。
[0034]进一步的，各资源可响应容量P
gn,left
表达式如下所示：
[0035][0036]式中：P
max,gn
为灵活性资源gn最大容量，P
gn
(t)为t时刻gn出力，为t时刻为满足灵活性供需平衡gn的灵活性供给容量。
[0037]进一步的，所述集群模块度指标根据基于节点电压灵敏度的欧氏距离 计算得到的电气距离计算得到，电气距离由节点间的电压灵敏度求得，根 据某节点有功功率的变化量引起其他节点电压变化量之间的关系求得电 压灵敏度，表达式如下所示：
[0038][0039]式中：E
i
表示为节点i电压；P
j
表示节点j的有功功率；表示为节点 j有功功率的变化引起节点i电压的变化量；U
N
表示配电网的额定电压；R
i
表示节点i与节点j之间的等效电阻；
[0040]电气距离是基于节点电压灵敏度的欧氏距离计算所得，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑灵活性供需平衡以及响应速度的集群的划分方法，其特征在于：包括以下步骤：1)采用遗传算法，输入原始数据并对遗传算法进行初始化，生成初始种群，所述原始数据包括网络拓扑、线路参数、负荷数据、分布式电源出力数据、各灵活性资源参数；2)依据灵活性资源分配策略进行灵活性供需匹配计算；3)将灵活性供需匹配计算得到的结果作为输入计算集群灵活性供需平衡度指标；4)将灵活性供需匹配计算得到的结果作为输入计算集群响应速度指标；5)根据原始数据进行潮流计算得到电压灵敏度，基于节点电压灵敏度的欧氏距离计算得到电气距离进而计算集群模块度指标；6)综合所述集群模块度指标、所述集群灵活性供需平衡度指标、所述集群响应速度指标为遗传算法适应度评价指标，并应用精英保留策略进行集群划分。2.根据权利要求1所述的考虑分布式电源集群内功率供需平衡以及响应速度的集群的划分方法，其特征在于，所述灵活性资源为考虑常规机组、储能设备、可中断负荷的三种灵活性资源，其中，储能设备提供灵活性资源能力表达式为：式中：P
max,char,sn
,P
max,disc,sn
分别表示集群c内第n台储能设备sn的最大充电功率和最大放电功率；分别表示集群c内第n台储能设备sn的最大、最小容量；η
sn
表示集群c内第n台储能设备sn的充放电效率；可中断负荷提供灵活性的能力主要由t时刻可参与负荷调节的可中断负荷的总量占可主动参与需求侧响应的负荷比例来决定，具体表达式如下所示：主动参与需求侧响应的负荷比例来决定，具体表达式如下所示：式中：P
di
(t)为t时刻集群c内第i个负荷节点可中断负荷di的总量；为t时刻集群c内第i个负荷节点可中断负荷di主动参与需求响应的比例；E
max,di
为集群c内第i个负荷节点可中断负荷允许的最大切负荷电量；常规机组上调、下调灵活性供给能力表达式如下：常规机组上调、下调灵活性供给能力表达式如下：式中：τ表示响应时间尺度；P
max,cgn
、P
min,cgn
分别表示集群c内第n台常规机组cgn的最大、最小出力；分别表示集群c内第n台常规机组cgn的向上、向下爬坡速度；P
cgn
(t)表示集群c内第n台常规机组cgn在t时刻的出力。
3.根据权利要求1所述的考虑分布式电源集群内功率供需平衡以及响应速度的集群的划分方法，其特征在于，所述灵活性资源分配策略为为了最大化集群响应速度，t时刻若集群有向上爬坡的需求，则优先爬坡速度较慢的资源增加出力，最后增加储能出力；t时刻若集群有向下爬坡的需求，则优先减少储能出力，而后优先爬坡速度较快的资源减少出力。4.根据权利要求1所述的考虑分布式电源集群内功率供需平衡以及响应速度的集群的划分方法，其特征在于，所述集群灵活性供需平衡度指标表达式如下所示：式中：λ为集群灵活性平衡度指标，N
c
为总的集群的个数，T为研究周期，表示在研究周期的内，第c个集群的灵活性缺额，研究周期的内，第c个集群的灵活性缺额，研究周期的内，第c个集群的灵活性缺额，表示在研究周期内集群c的灵活性缺额的最大值。5.根据权利要求1所述的考虑分布式电源集群内功率供需平衡以及响应速度的集群的划分方...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶畅，周鲲鹏，曹侃，蔡德福，闫秉科，陈汝斯，王莹，饶渝泽，王文娜，刘海光，余笑东，王涛，万黎，董航，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：