计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法、装置及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术公开了计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法、装置及存储介质，根据获得的配电网与RIES设备元件的运行状态进行在故障日下RIES

【技术实现步骤摘要】
计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法、装置及存储介质


[0001]本专利技术涉及计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法、装置及存储介质，属于配电网自动化


技术介绍

[0002]为了缓解环境污染，提高终端用能效率，区域综合能源系统(Regional Integrated Energy System,RIES)已成为我国能源结构调整的重要方向，随着强调多能集成互补的综合能源系统的快速发展，作为综合能源服务的重要载体，RIES在改善能源系统经济性、综合能效等方面的同时，也为配电系统的供电可靠性提升提供了新的途径，多种能源系统的紧密相连也使配电网的可靠性评估变得更加复杂，它们之间的交互影响也使得整个系统面临的风险增加。
[0003]目前，对于配电网可靠性评估的相关研究已有许多：考虑大规模分布式光伏接入，评估不同数量、容量和位置的光伏接入下配电网的可靠性风险；建立电池储能系统的可靠性模型，对电池储能系统在配电系统中的不同配置方案进行可靠性评估；对负荷聚合商的负荷削减与负荷转移两种需求响应进行决策优化，改善配电网运行可靠性指标；基于电动汽车的时空转换模型，探讨大规模集群电动汽车充放电对配电网运行可靠性的影响。然而，上述研究大多主要集中于对一种或多种分布式资源接入后协同控制的配电网可靠性评估，涉及考虑RIES接入的配电网可靠性评估的研究还十分匮乏。
[0004]因此，如何设计合理的RIES接入配电网的运行策略，构建RIES
‑
配电网联合系统最优负荷削减模型，揭示RIES对配电网可靠性的影响，这对于未来综合能源服务背景下的配电网可靠性评估具有很强的基础前瞻性意义。

技术实现思路

[0005]目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法、装置及存储介质，可以有效评估含RIES的配电网可靠性，揭示RIES对配电网可靠性的影响，从系统可靠性的角度为RIES接入配电网后的调度运行提供参考。
[0006]技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]第一方面，一种计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法，包括如下步骤：
[0008]建立RIES
‑
配电网联合系统模型，根据RIES
‑
配电网联合系统模型建立RIES
‑
配电网联合系统的最优负荷削减模型；
[0009]根据获得的配电网与RIES设备元件的运行状态进行在故障日下RIES
‑
配电网联合系统的最优负荷削减模型计算，获得配电网与RIES设备元件在故障日内最优削减负荷。
[0010]根据配电网与RIES设备元件在故障日内最优削减负荷，计算配电网负荷点可靠性指标、配电网系统可靠性指标、RIES供能可靠性指标。
[0011]作为优选方案，配电网与RIES设备元件的运行状态的方法，包括如下步骤：
[0012]生成两个[0,1]之间的随机数ξ1、ξ2，由配电网与RIES设备元件故障率和修复率计算配电网与RIES设备元件的无故障运行时间TTF和故障修复时间TTR，计算公式为：
[0013][0014]其中，γ、μ为配电网与RIES设备元件的故障率和修复率。
[0015]配电网与RIES设备元件状态在正常运行与故障停运两种状态间相互转换，基于序贯蒙特卡洛模拟对RIES
‑
配电网联合系统运行状态随机抽样，每次抽样选择TTF最小的配电网或RIES设备元件作为本次故障元件，并将本次故障元件的TTR作为本次故障时间，以此类推，得到模拟年限内逐小时的元件故障，根据年限内逐小时的元件故障获得故障日。
[0016]作为优选方案，获得配电网与RIES设备元件在故障日内最优削减负荷的方法，包括如下步骤：
[0017]求解在故障日下RIES
‑
配电网联合系统的最优负荷削减模型，得到逐小时的RIES能量转换设备出力、储能设备出力、负荷削减量、联络线功率和配电网孤岛内可由RIES恢复供电的负荷。
[0018]所述RIES
‑
配电网联合系统的最优负荷削减模型计算公式如下：
[0019]minF＝f
PSE
+f
ALW
+f
LC
+f
P
[0020]式中：f
PSE
为购售能成本；f
ALW
为弃光、弃风成本；f
LC
为负荷削减成本；f
P
为孤岛失负荷惩罚。约束条件包括设备故障约束、能量平衡约束、设备出力约束、储能约束、负荷削减约束和联络线功率约束。
[0021]作为优选方案，f
PSE
计算公式为：
[0022][0023]式中：P
E,t
为t时刻联络线上RIES购/售电功率，P
G,t
为t时刻RIES向上级气网的购气功率，P
E,t
为正代表RIES向配电网购电，P
E,t
为负代表RIES向配电网售电；p
G,t
为t时刻购气价格；T为调度周期；p
E,t
为t时刻购/售电价格：
[0024][0025]式中：为t时刻购电价格，为t时刻售电价格。
[0026]f
ALW
计算公式为：
[0027][0028]式中：R
PV,t
、R
WT,t
为t时刻弃光、弃风功率；r
PV
、r
WT
为弃光、弃风价格；T为调度周期。
[0029]f
LC
计算公式为：
[0030][0031]式中：R
E,t
为t时刻电负荷削减功率；为t时刻允许有限降温供热的热负荷削减
功率；为t时刻导致停供的热负荷削减功率；r
E,t
为t时刻电负荷削减价格；为t时刻允许有限降温供热的热负荷削减价格；为t时刻导致停供的热负荷削减价格；T为调度周期。
[0032]f
P
计算公式为：
[0033][0034]式中：N
LP
为孤岛内无法得到供电的负荷数量；r
i
为孤岛内第i个无法得到供电的负荷权重系数；为孤岛内t时刻第i个无法得到供电的负荷功率；T为调度周期。
[0035]作为优选方案，设备故障约束计算公式如下：
[0036][0037]式中：为t时刻设备K
i
的功率，m为RIES
‑
配电网联合系统设备总数。
[0038]能量平衡约束包括：
[0039]电功率平衡约束计算公式如下：
[0040][0041]式中：为t时刻电储能充、放电功率；P
PV,t
为t时刻光伏发电功率，P
WT,t
为t时刻风力发电功率；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法，其特征在于：包括如下步骤：建立RIES
‑
配电网联合系统模型，根据RIES
‑
配电网联合系统模型建立RIES
‑
配电网联合系统的最优负荷削减模型；根据获得的配电网与RIES设备元件的运行状态进行在故障日下RIES
‑
配电网联合系统的最优负荷削减模型计算，获得配电网与RIES设备元件在故障日内最优削减负荷；根据配电网与RIES设备元件在故障日内最优削减负荷，计算配电网负荷点可靠性指标、配电网系统可靠性指标、RIES供能可靠性指标。2.根据权利要求1所述的一种计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法，其特征在于：所述获得配电网与RIES设备元件的运行状态，包括如下步骤：生成两个[0,1]之间的随机数ξ1、ξ2，由配电网与RIES设备元件故障率和修复率计算配电网与RIES设备元件的无故障运行时间TTF和故障修复时间TTR，计算公式为：其中，γ、μ为配电网与RIES设备元件的故障率和修复率；配电网与RIES设备元件状态在正常运行与故障停运两种状态间相互转换，基于序贯蒙特卡洛模拟对RIES
‑
配电网联合系统运行状态随机抽样，每次抽样选择TTF最小的配电网或RIES设备元件作为本次故障元件，并将本次故障元件的TTR作为本次故障时间，以此类推，得到模拟年限内逐小时的元件故障，根据年限内逐小时的元件故障获得故障日。3.根据权利要求1所述的一种计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法，其特征在于：获得配电网与RIES设备元件在故障日内最优削减负荷的方法，包括如下步骤：求解在故障日下RIES
‑
配电网联合系统的最优负荷削减模型，得到逐小时的RIES能量转换设备出力、储能设备出力、负荷削减量、联络线功率和配电网孤岛内可由RIES恢复供电的负荷；所述RIES
‑
配电网联合系统的最优负荷削减模型计算公式如下：minF＝f
PSE
+f
ALW
+f
LC
+f
P
式中：f
PSE
为购售能成本；f
ALW
为弃光、弃风成本；f
LC
为负荷削减成本；f
P
为孤岛失负荷惩罚；约束条件包括设备故障约束、能量平衡约束、设备出力约束、储能约束、负荷削减约束和联络线功率约束。4.根据权利要求3所述的一种计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法，其特征在于：f
PSE
计算公式为：式中：P
E,t
为t时刻联络线上RIES购/售电功率，P
G,t
为t时刻RIES向上级气网的购气功率，P
E,t
为正代表RIE S向配电网购电，P
E,t
为负代表RIES向配电网售电；p
G,t
为t时刻购气价格；T为调度周期；p
E,t
为t时刻购/售电价格：
式中：为t时刻购电价格，为t时刻售电价格；f
ALW
计算公式为：式中：R
PV,t
、R
WT,t
为t时刻弃光、弃风功率；r
PV
、r
WT
为弃光、弃风价格；T为调度周期；f
LC
计算公式为：式中：R
E,t
为t时刻电负荷削减功率；为t时刻允许有限降温供热的热负荷削减功率；为t时刻导致停供的热负荷削减功率；r
E,t
为t时刻电负荷削减价格；为t时刻允许有限降温供热的热负荷削减价格；为t时刻导致停供的热负荷削减价格；T为调度周期；f
P
计算公式为：式中：N
LP
为孤岛内无法得到供电的负荷数量；r
i
为孤岛内第i个无法得到供电的负荷权重系数；L
iDN,t
为孤岛内t时刻第i个无法得到供电的负荷功率；T为调度周期。5.据权利要求3所述的一种计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法，其特征在于：所述设备故障约束的计算公式如下：P
Ki,t
＝0,i＝1,2,...,m式中：P
Ki,t
为t时刻设备K
i
的功率，m为RIES
‑
配电网联合系统设备总数；能量平衡约束包括：电功率平衡约束计算公式如下：式中：为t时刻电储能充、放电功率；P
PV,t
为t时刻光伏发电功率，P
WT,t
为t时刻风力发电功率；R
E,t
为t时刻电负荷削减功率、P
E,t
为t时刻联络线上RIES购/售电功率，R
PV,t
、R
WT,t
为t时刻弃光、弃风功率，为t时刻热电联产机组电出力，为t时刻电锅炉进气功率，L
E,t
为可中断负荷；热功率平衡约束计算公式如下：式中：为t时刻热储能充、放热功率；为t时刻允许有限降温供热的热负荷削减功率；为t时刻导致停供的热负荷削减功率，为t时刻电锅炉热出力，为t时刻热电联产机组热出力，为t时刻燃气锅炉热出力，L
H,t
为t时刻用户热负荷需求；气功率平衡约束计算公式如下：
式中：为t时刻气储能充、放气功率，P
G,t
为t时刻RIES向上级气网的购气功率，P
CHP,t
为t时刻热电联产机组进气功率，P
GB,t
为t时刻燃气锅炉进气功率；联络线功率平衡约束计算公式如下：式中：P
E,t
为t时刻联络线上RIES购/售电功率，为t时刻孤岛内所有负荷功率之和，为t时刻配电网负荷的额定功率，N
LP
为孤岛内无法得到供电的负荷数量；设备出力约束计算公式如下：式中：为热电联产机组热出力的上、下限；为燃气锅炉热出力的上、下限；为电锅炉热出力的上、下限；储能约束计算公式如下：式中：E
k,min
、E
k,max
为第k类储能设备储能量上下限；P
chk,max
、P
disk,max
为第k类储能设备充放能功率上下限；I
k,t
为表征充放能状态的0
‑
1变量，I
k,t
为1表示第k类储能设备在t时刻充能，I
k,t
为0表示第k类储能设备在t时刻放能；E
k,0
为第k类储能设备初始储能量，E
k,T
为T时刻第k类储能设备储能量，E
k,t
为t时刻第k类储能设备储能量，P
chk,t
、P
disk,t
为t时刻第k类储能设备充、放能功率；负荷削减约束计算公式如下：联络线功率约束计算公式如下：式中：P
E,max
、P
E,min
为联络线电功率上下限；P
G,max
为RIES进气功率上限。6.根据权利要求1所述的一种计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法，其特征在于：所述配电网负荷点可靠性指标包括负荷点年平均故障停运率λ、负荷点年平均停运持续时间u和负荷点年平均停运持续时间r，计算公式为：年平均停运持续时间r，计算公式为：
所述配电网系统可靠性指标包括系统平均停电频率SAIFI、系统平均停电持续时间SAIDI、用户平均停电持续时间CAIDI、平均系统可用率ASAI和年缺供电量期望EENS，计算公式为：式为：式为：式为：式为：所述RIES供能可靠性指标包括电/热负荷削减频率FLC、电/热负荷削减概率PLC和年负荷削减期望ELC，计算公式为：ELC，计算公式为：ELC，计算公式为：7.根据权利要求1所述的一种计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估方法，其特征在于：RIES
‑
配电网联合系统包括：能量转换设备、储能设备、可再生能源、多能负荷和配电网；所述能量转换设备包括：热电联产机组、燃气锅炉、电锅炉；热电联产机组计算公式为：式中：P
CHP,t
为t时刻热电联产机组进气功率；为t时刻热电联产机组电、热出力；为热电联产机组电、热效率；燃气锅炉计算公式为：式中：P
GB,t
为t时刻燃气锅炉进气功率；为t时刻燃气锅炉热出力；η
GB
为燃气锅炉热效率；电锅炉计算公式为：
式中：为t时刻电锅炉进气功率；为t时刻电锅炉热出力；η
EB
为电锅炉热效率；储能设备计算公式为：式中：E
k,t+1
为t+1时刻第k类储能设备储能量；E
k,t
为t时刻第k类储能设备储能量；P
chk,t
、P
disk,t
为t时刻第k类储能设备充、放能功率；η
chk
、η
disk
为第k类储能设备充、放能功率效率；η
sk
为第k类储能设备自损率；储能状态变化时间间隔Δt为1h；可再生能源包括风力发电、光伏发电，均采用区域实测功率数据；所述多能负荷包括：RIES电负荷、RIES热负荷、配电网负荷；RIES电负荷计算公式为：式中：为可中断负荷L
E,t
在t时刻的最小、最大功率；RIES热负荷计算公式为：式中：C为热水罐容量；R为热水罐热阻；T
t
为t时刻热水温度；T
t+1
为t+1时刻热水温度；T
a,t
为t时刻环境温度；c
e
为水的比热容；q
t
为t时刻用水速率；T
d
为热水期望温度；T
in
为进入系统的冷水温度；H
t
为t时刻RIES供热功率；L
H,t
为t时刻用户热负荷需求；配电网负荷计算公式为：式中：L
DN,t
为t时刻配电网负荷的实际用电功率；为t时刻配电网负荷的额定功率。8.一种计及区域综合能源系统接入的配网可靠性评估装置，其特征在于：包括如下模块：模型构建模块，用于建立RIES
‑
配电网联合系统模型，根据RIE...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪惠宇，史明明，费骏韬，刘建，肖晶，袁晓冬，张宸宇，刘瑞煌，姜云龙，郭佳豪，
申请(专利权)人：国家电网有限公司国网江苏省电力有限公司江苏省电力试验研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：