一种基于等供电可靠性的分布式电源可信容量评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于等供电可靠性的分布式电源可信容量评估方法，包括如下步骤：S1、确定分布式电源的装机容量；S2、建立系统中分布式电源、电网元件和负荷的模型；S3、生成系统时序运行状态；S4、基于智能孤岛划分分析故障后果；S5、基于序贯蒙特卡洛方法计算可靠性指标；S6、基于截弦法进行可信容量搜索。该方法基于等供电可靠性原则评估分布式电源的可信容量，针对配电网可通过联络开关灵活改变拓扑结构的特点，在可靠性计算中引入基于前瞻贪婪算法的孤岛划分方法，从而通过科学的孤岛划分方案准确评估系统的供电可靠性，使可信容量的评估结果更加准确。估结果更加准确。估结果更加准确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等供电可靠性的分布式电源可信容量评估方法


[0001]本专利技术属于主动配电网的分布式电源容量规划
，涉及配电网分布式电源可信容量评估方法，尤其是基于等供电可靠性指标的配电网分布式电源可信容量评估方法。

技术介绍

[0002]为了应对空气污染、全球变暖等环境问题，风能、光能等清洁能源得到了大力发展。随着风电、光伏等分布式电源广泛接入配电网，电网的供电能力得到了提升。但是由于风光等分布式电源的出力具有不确定性，电力系统规划中往往不能充分考虑其容量价值。为了有效衡量风光电源的电力供应能力，学术界提出了“可信容量”作为评价指标。从供电可靠性的角度，可信容量可定义为：等可靠性前提下，风光电源接入后系统可以增加供应的负荷量。
[0003]国内外专家学者在可信容量评估方面做了大量研究，提出了多种有效的计算方法。分布式电源可信容量评估主要包含风光电源出力建模、系统可靠性计算以及可信容量搜索3个环节。已有研究在各个环节采用了不同的方法与模型。从风光电源出力模型的角度，可分为多状态机组模型、概率密度模型、时序出力模拟等模型；从可靠性计算的角度，可分为卷积法、蒙特卡洛模拟法、通用生成函数法等方法；从可信容量的搜索方法角度，可分为二分法、截弦法、简化牛顿法、智能算法等方法。现有研究往往对大型风光电场开展可信容量评估，而分布式电源的分散控制、多点接入是一个难点，鲜有研究对分布式电源开展可信容量评估。
[0004]分布式电源可信容量评估的核心在于电力系统的可靠性评估，其难点是分布式电源如何在系统故障期间继续向负荷供电，这使得孤岛划分是计算电力系统可靠性的基础。孤岛划分问题的实质就是充分利用容量有限的分布式电源，得到以分布式电源为中心的最佳电力孤岛，在孤岛方式下，配电网一部分用户仅由分布式电源进行供电，以保证孤岛内重要负荷的不间断供电，提升系统的供电可靠性，制定合理的孤岛划分方案，可以显著提升系统的供电可靠性，更好地发挥分布式电源的潜力。
[0005]现有的孤岛划分求解方法较为丰富，大致可以分为以下几类：1)最小生成树算法，其中以Prim算法和Kruskal算法最为常见；2)启发式算法，采用遗传算法、粒子群算法等确定失电区域内电源的启动顺序和恢复路径，计算得到相应目标函数下孤岛划分方案的最优解；3)背包问题算法，将孤岛划分方法转化成普通背包或者树背包问题求解。无论使用上述何种算法对孤岛划分问题进行求解，绝大多数的现有方法都将配电网建模为树模型，忽略了配电网中联络开关的存在，仅依据故障发生前配电网拓扑结构进行孤岛划分。这样做可以减少选择的供电路径从而简化计算，但同时也会丢失更好的孤岛划分方案。
[0006]经检索，未发现与本专利技术相同或相近似的现有技术的文献。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于等供电可靠性的分布式电源可信容量评估方法，其核心是采用基于前瞻贪婪算法的孤岛划分方法进行系统可靠性计算，在等可靠性的前提下采用截弦法搜索分布式电源的可信容量；本专利技术：
①
计及分布式电源和系统元件的故障情况，通过时序仿真计算故障恢复期间分布式电源的供电支撑能力；
②
在可靠性评估过程中引入了基于前瞻贪婪算法的孤岛划分方法；
③
针对孤岛划分研究中通常忽略常开联络开关的问题，计及具有重要影响的常开联络开关的作用；
④
在可信容量评估过程中，基于等可靠性原则，采用截弦法不断搜索逼近基准值，得到足够精度下的分布式电源可信容量。
[0008]本专利技术解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
[0009]1、一种基于等供电可靠性的分布式电源可信容量评估方法，包括如下步骤：
[0010]S1、确定分布式电源的装机容量；
[0011]S2、建立分布式电源时序出力、节点时序负荷、系统元件状态以及负荷优先级的仿真系统模型；并根据该负荷优先级的仿真系统模型，建立孤岛划分问题的1
‑
NKP模型，求解该1
‑
NKP模型，得到更加精确的孤岛划分方案。
[0012]S3、采用随机数抽样法对评估周期内分布式电源及系统元件的时序状态进行抽样，得到系统元件的运行/故障两状态时序模型，根据分布式电源的运行/故障两状态时序模型，修正节点注入功率曲线；
[0013]S4、对故障期间的配电网进行孤岛划分，并进行节点电压与支路潮流校验，根据得到的孤岛划分方案计算每个负荷节点和系统的缺供电量。
[0014]S5、基于序贯蒙特卡洛统计缺供电量信息，计算系统可靠性指标；
[0015]S6、基于截弦法进行可信容量搜索，得到分布式电源的可信容量。
[0016]而且，所述步骤S2的根据负荷优先级的仿真系统模型，建立孤岛划分问题的1
‑
NKP模型为：
[0017]分布式电源如何为负荷节点供电的问题可以简化成一个背包问题。假设有n个相对独立的物品和一个容量为C的背包，每个物品本身都有重量W和价格P两个属性，我们需要在这些物品中挑选出若干个放入背包，使得物品的重量之和不大于背包容量且最终收益最大。同样地，如果将简单无向连通图中的顶点视为物品，而某顶点被选入背包的条件是与其直接相连的所有顶点中至少有一个已经被放入背包。这类问题即为1
‑
NKP。在该问题中，分布式电源的容量可以视为背包容量C，与电源相连的顶点视为最先放入背包中的顶点；负荷节点的功率需求相当于背包问题中的物品重量W，通过对其供电所带来的收益记为P，即背包问题中的物品价格。在供电能力C有限的情况下，如何确定为哪些负荷点供电，使得收益最大就是1
‑
NKP的目标。据此构建孤岛划分问题的1
‑
NKP模型。
[0018]而且，所述步骤S2的求解该1
‑
NKP模型，得到更加精确的孤岛划分方案的具体方法为：
[0019]采用前瞻贪婪算法求解针对孤岛划分问题的1
‑
NKP模型，得到更加精确的孤岛划分方案，该算法的求解流程如下：
[0020]①
选择向外供出功率最大的DG所在顶点作为1
‑
NKP的初始点v0，即Z＝{v0}；其中集合Z代表划入孤岛的顶点集合，向外供出功率是指DG在时刻t下的出力减去DG所在顶点的负
荷值，即DG所在顶点可向其他与之相连顶点提供的功率；
[0021]②
分别按照如下公式(6)，(7)和(8)计算集合Z的中所有顶点的收益之和B
Z
，负荷总量之和P
Z
，和DG剩余容量C
R
；
[0022]B
Z
代表当前孤岛区域中所有负荷点收益之和：
[0023][0024]P
Z
代表当前孤岛区域中所有负荷点缺电总量：
[0025][0026]C
R
代表分布式电源DG的剩余容量：
[0027]C
R...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等供电可靠性的分布式电源可信容量评估方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、确定分布式电源的装机容量；S2、建立分布式电源时序出力、节点时序负荷、系统元件状态以及负荷优先级的仿真系统模型；并根据该负荷优先级的仿真系统模型，建立孤岛划分问题的1
‑
NKP模型，求解该1
‑
NKP模型，得到更加精确的孤岛划分方案；S3、采用随机数抽样法对评估周期内分布式电源及系统元件的时序状态进行抽样，得到系统元件的运行/故障两状态时序模型，根据分布式电源的运行/故障两状态时序模型，修正节点注入功率曲线；S4、对故障期间的配电网进行孤岛划分，并进行节点电压与支路潮流校验，根据得到的孤岛划分方案计算每个负荷节点和系统的缺供电量；S5、基于序贯蒙特卡洛统计缺供电量信息，计算系统可靠性指标；S6、基于截弦法进行可信容量搜索，得到分布式电源的可信容量。2.根据权利要求1所述的一种基于等供电可靠性的分布式电源可信容量评估方法，其特征在于：所述步骤S2的根据负荷优先级的仿真系统模型，建立孤岛划分问题的1
‑
NKP模型为：分布式电源如何为负荷节点供电的问题可以简化成一个背包问题；假设有n个相对独立的物品和一个容量为C的背包，每个物品本身都有重量W和价格P两个属性，我们需要在这些物品中挑选出若干个放入背包，使得物品的重量之和不大于背包容量且最终收益最大；同样地，如果将简单无向连通图中的顶点视为物品，而某顶点被选入背包的条件是与其直接相连的所有顶点中至少有一个已经被放入背包；这类问题即为1
‑
NKP；在该问题中，分布式电源的容量可以视为背包容量C，与电源相连的顶点视为最先放入背包中的顶点；负荷节点的功率需求相当于背包问题中的物品重量W，通过对其供电所带来的收益记为P，即背包问题中的物品价格；在供电能力C有限的情况下，如何确定为哪些负荷点供电，使得收益最大就是1
‑
NKP的目标；据此构建孤岛划分问题的1
‑
NKP模型。3.根据权利要求1所述的一种基于等供电可靠性的分布式电源可信容量评估方法，其特征在于：所述步骤S2的求解该1
‑
NKP模型，得到更加精确的孤岛划分方案的具体方法为：采用前瞻贪婪算法求解针对孤岛划分问题的1
‑
NKP模型，得到更加精确的孤岛划分方案，该算法的求解流程如下：
①
选择向外供出功率最大的DG所在顶点作为1
‑
NKP的初始点v0，即Z＝{v0}；其中集合Z代表划入孤岛的顶点集合，向外供出功率是指DG在时刻t下的出力减去DG所在顶点的负荷值，即DG所在顶点可向其他与之相连顶点提供的功率；
②
分别按照如下公式(6)，(7)和(8)计算集合Z的中所有顶点的收益之和B
Z
，负荷总量之和P
Z
，和DG剩余容量C
R
；B
Z

【专利技术属性】
技术研发人员：孙冰，陈家浩，李云飞，曾沅，张文旭，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：