考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法，首先构建配电网灾后分区重构模型，然后建立区域综合能源系统中电源设备出力模型，进一步建立区域综合能源系统协调调度模型，最后对构建的模型进行线性化处理并求解，得到区域综合能源系统弹性运行调度优化结果。本发明专利技术的技术方案在区域综合能源系统弹性运行过程中考虑了配电网分区重构，实现了灾后综合能源系统以多个独立微电网的形式弹性运行，使配电网在失去主网供电后对本地综合能源进行充分利用，有效减少重要负荷的停电时间，提高极端灾害事件下区域综合能源系统的弹性运行水平。系统的弹性运行水平。系统的弹性运行水平。

【技术实现步骤摘要】
考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法


[0001]本专利技术属于电网
，特别是一种考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法。

技术介绍

[0002]自然灾害发生过程中，当配电网失去主网供电，可以利用配电网中分布式能源和未故障线路构建孤岛微电网，维持重要负荷的持续供电。在非故障失电区域通过构建孤岛微网向重要负荷供电，不仅可以缩小停电范围，还可以减少停电时间。配电网在自然灾害下维持系统运行的能力称为弹性，上述具备利用孤岛微电网维持重要负荷持续供电能力的配电网称为弹性配电网。
[0003]为了实现配电网停电后的供电恢复，有学者提出了基于微电网的配电网弹性运行方法，但现有研究主要聚焦于微电网间能量调度，未考虑多种能源之间的耦合关系。然而在实际运行中，由于不同形式能源系统在选址建设上的地理重叠和设备运行上的深度耦合，极端自然灾害会对整个区域内的电力网、天然气网和热力网产生影响。因此，对于故障后区域综合能源系统的供能恢复，仅针对电力网的弹性运行策略已不再适用，亟需提出一种区域综合能源系统的弹性运行调度方法。
[0004]综上所述，需要对极端自然灾害下区域综合能源系统灾后分区重构进行有效描述，并制定有效的弹性运行策略，以提高区域综合能源系统在灾害事件下的应对能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提供一种考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法。
[0006]实现本专利技术目的的技术解决方案为：首先对配电网灾后分区重构进行建模，在此基础上将计及配电网分区优化的综合能源弹性运行问题建模为一个混合整数非线性规划模型，并对模型中的非线性约束进行了化处理以方便求解。仿真算例表明，所提方法能够生成多个综合能源微网，减少故障真实发生时区域综合能源系统的负荷损失，提高了极端灾害条件下综合能源系统的弹性。
[0007]一方面，提供了一种考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0008]步骤1，构建配电网灾后分区重构模型；
[0009]步骤2，构建区域综合能源系统中电源设备出力模型；
[0010]步骤3，构建区域综合能源系统协调调度模型；
[0011]步骤4，对步骤1、步骤2和步骤3构建的模型进行线性化处理并求解，得到区域综合能源系统弹性运行优化结果。
[0012]另一方面，提供了一种考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度系统，其该系统包括：
[0013]配电网灾后分区重构模型构建模块：用于构建配电网失去主网供电后综合能源微网拓扑结构模型；
[0014]综合能源系统协调调度模型构建模块：用于构建弹性运行过程中的综合能源系统协调调度模型；
[0015]求解模块：用于对构建的模型进行线性化处理并求解，得到区域综合能源系统弹性运行优化结果。
[0016]另一方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
[0017]步骤1，构建配电网灾后分区重构模型；
[0018]步骤2，构建区域综合能源系统中电源设备出力模型；
[0019]步骤3，构建区域综合能源系统协调调度模型；
[0020]步骤4，对步骤1、步骤2和步骤3构建的模型进行线性化处理并求解，得到区域综合能源系统弹性运行优化结果。
[0021]另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
[0022]步骤1，构建配电网灾后分区重构模型；
[0023]步骤2，构建区域综合能源系统中电源设备出力模型；
[0024]步骤3，构建区域综合能源系统协调调度模型；
[0025]步骤4，对步骤1、步骤2和步骤3构建的模型进行线性化处理并求解，得到区域综合能源系统弹性运行优化结果。
[0026]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0027]1)本专利技术首先利用考虑虚拟潮流的孤岛划分方法实现了灾后配电网结构的优化，改变区域综合能源系统的拓扑结构使其成为多个具有自启动能力的综合能源微电网。
[0028]2)在区域综合能源系统的氢储能系统中，通过考虑氢储能系统的供热能力促进了多能供需平衡，提升了区域综合能源系统的整体调控能力。
[0029]3)构建区域综合能源系统的协调调度模型，使配电网在失去主网供电后能充分利用本地综合能源资源，在保证电网供电恢复策略安全性的同时有效减少重要负荷的停电时间，提高了停电系统的恢复能力。
[0030]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0031]图1为本专利技术考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法流程图。
[0032]图2为本专利技术一个实施例中的拓扑示意图。
[0033]图3为本专利技术一个实施例中经过本方法生成的微电网结构示意图。
[0034]图4为本专利技术一个实施例中算例4的电能平衡示意图。
[0035]图5为本专利技术一个实施例中算例4的热能平衡示意图。
[0036]图6为本专利技术一个实施例中算例4的天然气能平衡示意图。
具体实施方式
[0037]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0038]在一个实施例中，结合图1，提供了一种考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法，所述方法包括以下步骤：
[0039]步骤1，构建配电网灾后分区重构模型；
[0040]步骤2，构建区域综合能源系统中电源设备出力模型；
[0041]步骤3，构建区域综合能源系统协调调度模型；
[0042]步骤4，对步骤1、步骤2和步骤3构建的模型进行线性化处理并求解，得到区域综合能源系统弹性运行优化结果。
[0043]进一步地，在其中一个实施例中，步骤1中构建配电网灾后分区重构模型，具体为：
[0044]保证配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：
[0045][0046][0047][0048][0049]y
ij.t
∈{0,1}
[0050]其中，N表示配电网节点集合；L表示配电网线路集合；s表示虚拟节点，在配电网中增加一个虚拟节点s，虚拟节点s产生虚拟功率，通过虚拟线路传输到各供电节点，再通过配电线路传输到其他节点；N'表示配电网节点集合N和虚拟节点s的集合，L'表示配电网线路集合L和虚拟线路的集合，i、j分别表示配电网节点，y
ij.t
表示t时刻线路(i,j)在供电恢复过程中的恢复状态，f
sj
表示虚拟线路(s,j)在供电恢复过程中的虚拟潮流，f
ij
表示线路(i,j)在供电恢复过程中的虚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，构建配电网灾后分区重构模型；步骤2，构建区域综合能源系统中电源设备出力模型；步骤3，构建区域综合能源系统协调调度模型；步骤4，对步骤1、步骤2和步骤3构建的模型进行线性化处理并求解，得到区域综合能源系统弹性运行优化结果。2.根据权利要求1所述的考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法，其特征在于，步骤1中构建配电网灾后分区重构模型，具体为：保证配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：保证配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：保证配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：保证配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：保证配电网的辐射状结构，在生成恢复路径时，需满足以下约束：y
ij.t
∈{0,1}其中，N表示配电网节点集合；L表示配电网线路集合；s表示虚拟节点，在配电网中增加一个虚拟节点s，虚拟节点s产生虚拟功率，通过虚拟线路传输到各供电节点，再通过配电线路传输到其他节点；N'表示配电网节点集合N和虚拟节点s的集合，L'表示配电网线路集合L和虚拟线路的集合，i、j分别表示配电网节点，y
ij.t
表示t时刻线路(i,j)在供电恢复过程中的恢复状态，f
sj
表示虚拟线路(s,j)在供电恢复过程中的虚拟潮流，f
ij
表示线路(i,j)在供电恢复过程中的虚拟潮流，f
ji
表示线路(j,i)在供电恢复过程中的虚拟潮流。3.根据权利要求2所述的考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法，其特征在于，步骤2中构建区域综合能源系统中电源设备出力模型，具体包括：根据区域综合能源系统的实际发电量，以故障持续时间内的加权负荷恢复量最大为优化目标，构建优化模型为：其中，t表示恢复时步，T表示恢复时步集合，w
i
表示节点i的权重系数，表示t时刻节点i上由区域综合能源系统供电的有功负荷量，Δt表示一个优化时步内持续的时间长度；(1)风电出力约束：其中，表示节点i上的风电有功功率输出；为风电实时出力系数，表示风电输出功率占额定功率的比例；表示节点i上的风电额定容量；(2)热电联供出力约束：
其中，表示节点i上的热电联供机组输出的热功率；表示节点i上的热电联供机组输出的有功功率；表示节点i上的热电联供机组的天然气消耗量；为热功率比，η
chp
为热电联供机组的能量总转换效率；Q
LHV
为天然气低热值；(3)燃气轮机出力约束：其中，表示节点i上的燃气轮机输出的有功功率；表示节点i上的燃气轮机的天然气消耗量；η
gas
为燃气轮机的电
‑
气能量转换效率；(4)电锅炉出力约束：其中，表示节点i上的电锅炉消耗的有功功率；表示节点i上的电锅炉输出的热功率；η
eb
为电锅炉的电
‑
热能量转换效率；(5)电储能出力约束：(5)电储能出力约束：(5)电储能出力约束：(5)电储能出力约束：(5)电储能出力约束：(5)电储能出力约束：其中，分别表示节点i上电储能的充电功率和放电功率；P
ch.max
、P
dis.max
分别表示节点i上电储能的最大充电功率和最大放电功率；P
ist.max
、P
ist.min
分别表示节点i上电储能t、t
‑
1时刻的储电量和电储能的最大、最小容量；分别为电储能的充电和放电效率；分别为电储能的充电和放电状态；表示节点i上电储能的初始容量；(6)氢储能出力约束：(6)氢储能出力约束：(6)氢储能出力约束：(6)氢储能出力约束：
其中，P
el.max
分别表示节点i上电解槽的耗电功率、产热功率、产氢功率、电制氢效率、余热利用效率和最大有功功率；率、产氢功率、电制氢效率、余热利用效率和最大有功功率；P
fc.max
分别表示节点i上燃料电池的发电功率、产热功率、耗氢功率、氢发电效率、余热利用效率和最大有功功率；分别表示t时刻、t
‑
1时刻节点i上储氢罐的实时储氢量，分别表示节点i上储氢罐的氢储能的最大、最小容量；和分别为氢气充入和放出的效率；分别为电解槽和燃料电池的启停状态；表示节点i上氢储能的初始容量。4.根据权利要求3所述的考虑配电网分区重构的综合能源系统弹性运行调度方法，其特征在于，步骤3中构建区域综合能源系统协调调度模型，具体包括：(1)配电网潮流约束：(1)配电网潮流约束：(1)配电网潮流约束：(1)配电网潮流约束：(1)配电网潮流约束：(1)配电网潮流约束：(1)配电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢云云，卢俊宇，蔡胜，徐振钦，郁磊，殷明慧，邹云，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：