一种微网能源系统高弹性供电恢复控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种微网能源系统高弹性供电恢复控制方法及系统，属于电力系统技术领域，解决了现有微网孤岛运行期间未考虑电源与负荷波动而导致的控制效果较差的问题

【技术实现步骤摘要】
一种微网能源系统高弹性供电恢复控制方法及系统


[0001]本专利技术属于电力系统
，尤其涉及一种微网能源系统高弹性供电恢复控制方法及系统
。

技术介绍

[0002]随着电动汽车数量的迅速增加，电动汽车负荷在能源微网中的占比持续增长
。
而极端气象导致电力系统故障频发，迫使微网孤岛运行，孤岛内大量的充电负荷
(
如电动汽车
)
在加剧孤岛持续稳定供电的压力的同时，也为微网削峰填谷提供了新思路
。
[0003]针对微网孤岛电动汽车运行控制策略研究的问题，主要通过建立多目标
、
非线性
、
非凸的数学模型进行求解
。
目前，研究多考虑孤岛形成时段内的岛内功率平衡，做出短时段内电动汽车功率调度
。
对于微网孤岛运行期间的电源与负荷波动，难以给出相应对策，且未考虑电动汽车荷电状态和随机性等对电动汽车充放电模型的影响，较少考虑孤岛内分布式电源出力与用户负荷的不确定性波动对预测结果的影响
。
因此，在微网孤岛运行全时段内，如何利用电动汽车充放电控制与分布式电源等资源契合的程度，响应负荷变化，维持微网孤岛内运行功率平衡，是亟待解决的关键问题
。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种微网能源系统高弹性供电恢复控制方法及系统，用以解决现有微网孤岛运行期间未考虑电源与负荷波动而导致的控制效果较差的问题
。
[0005]一方面，本专利技术公开了一种微网能源系统高弹性供电恢复控制方法，所述微网能源系统包括电动汽车在内的多种类型的负荷；所述方法包括：
[0006]当微网能源系统发生故障时，采集微网孤岛运行过程中的运行参数，并获取电动汽车的充放电特性参数；
[0007]根据微网孤岛运行时的运行参数，确定微网孤岛运行的负荷供电可行域；所述负荷供电可行域包括每一负荷节点的供电恢复控制方式，所述供电恢复控制方式包括供电状态和供电量；所述供电状态为恢复供电或停电；
[0008]基于电动汽车的充放电特性参数构造孤岛恢复函数的惩罚项；在所述负荷供电可行域范围内，以最大化孤岛恢复函数为目标，得到孤岛恢复函数取最大值时各负荷节点的供电恢复控制方式
。
[0009]在上述方案的基础上，本专利技术还做出了如下改进：
[0010]进一步，所述孤岛恢复函数表示为：
[0011][0012]其中，
Ω
t
为故障持续时段的集合；
Ω
v
为微网中所有负荷节点的集合；
ω
j
表示负荷
节点
j
的权重；
θ
j,t
为负荷节点
j
在
t
时段内的供电恢复状态，
θ
j,t
＝1表示负荷节点
j
在
t
时段内恢复供电，
θ
j,t
＝0表示负荷节点
j
在
t
时段内停电；
L
j,t
表示负荷节点
j
在
t
时段内的负荷量大小；
λ
为惩罚因子；
Ω
ev
为微网中电动汽车的集合；
E
i,t
表示第
i
辆电动汽车在
t
时段内离网时的能量，表示第
i
辆电动汽车的电池容量的最大值
。
[0013]进一步，第
i
辆电动汽车在
t
时段内离网时的能量
E
i,t
表示为：
[0014][0015][0016]其中，表示第
i
辆电动汽车在
t
i,0
时段内并网时的能量，表示第
i
辆电动汽车在
t
时段内的充放电功率，放电为正，充电为负；
A
car,i
为第
i
辆电动汽车的运行损耗率；表示第
i
辆电动汽车在
t
时段内的最小能量值，分别表示第
i
辆电动汽车在
t
时段内的充放电功率的上限
、
下限；
[0017]其中，和为电动汽车的充放电特性参数
。
[0018]进一步，所述确定微网孤岛运行的负荷供电可行域，包括：
[0019]根据微网孤岛运行时的运行参数以及不确定功率偏差计算模型，确定每一台分布式电源的有功功率的运行约束
、
电动汽车充放电约束及功率平衡约束；
[0020]根据每一台分布式电源的有功功率的运行约束
、
电动汽车充放电约束
、
功率平衡约束
、
储能装置的有功功率的运行约束和负荷恢复的潮流约束，确定微网孤岛运行的负荷供电可行域
。
[0021]进一步，当微网孤岛运行处于微网功率过剩时，微网孤岛运行时的运行参数为系统的总负备用容量；系统的总负备用容量满足以下负备用容量约束：
[0022][0023]式中，为系统的总负备用容量；分别表示置信度
γ
下风电
、
光伏在
t
时段内与相应预测值的正偏差量；分别表示置信度
γ
下电动汽车的充电负荷
、
除电动汽车外的其余负荷在
t
时段内与相应预测值的负偏差量；分别为储能
、
电动汽车在
t
时段内的可回降功率；为在
t
时段内的可提升负荷量；
[0024]将分别带入不确定功率偏差计算模型，求取得到
[0025]进一步，当微网孤岛运行处于微网功率不足时，微网孤岛运行时的运行参数为系统的总正备用容量；系统的总正备用容量满足以下负备用容量约束：
[0026][0027]式中，为系统的总正备用容量；分别表示考虑置信度为
γ
下风电
、
光伏在
t
时段内与相应预测值的负偏差量；分别表示考虑置信度为
γ
下电
动汽车的放电负荷
、
除电动汽车外的其余负荷在
t
时段内与相应预测值的正偏差量；分别为储能
、
电动汽车在
t
时段内的可提升放电功率；为在
t
时段内的可削减负荷量；
[0028]将分别带入不确定功率偏差计算模型，求取得到
[0029]进一步，每一台分布式电源的有功功率的运行约束：
[0030][0031][0032][0033]式中，
P
DG,n,t
、Q
DG,n,t...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种微网能源系统高弹性供电恢复控制方法，其特征在于，所述微网能源系统包括电动汽车在内的多种类型的负荷；所述方法包括：当微网能源系统发生故障时，采集微网孤岛运行过程中的运行参数，并获取电动汽车的充放电特性参数；根据微网孤岛运行时的运行参数，确定微网孤岛运行的负荷供电可行域；所述负荷供电可行域包括每一负荷节点的供电恢复控制方式，所述供电恢复控制方式包括供电状态和供电量；所述供电状态为恢复供电或停电；基于电动汽车的充放电特性参数构造孤岛恢复函数的惩罚项；在所述负荷供电可行域范围内，以最大化孤岛恢复函数为目标，得到孤岛恢复函数取最大值时各负荷节点的供电恢复控制方式
。2.
根据权利要求1所述的微网能源系统高弹性供电恢复控制方法，其特征在于，所述孤岛恢复函数表示为：其中，
f
表示孤岛恢复负荷量，
Ω
t
为故障持续时段的集合；
Ω
v
为微网中所有负荷节点的集合；
ω
j
表示负荷节点
j
的权重；
θ
j,t
为负荷节点
j
在
t
时段内的供电恢复状态，
θ
j,t
＝1表示负荷节点
j
在
t
时段内恢复供电，
θ
j,t
＝0表示负荷节点
j
在
t
时段内停电；
L
j,t
表示负荷节点
j
在
t
时段内的负荷量大小；
λ
为惩罚因子；
Ω
ev
为微网中电动汽车的集合；
E
i,t
表示第
i
辆电动汽车在
t
时段内离网时的能量，表示第
i
辆电动汽车的电池容量的最大值
。3.
根据权利要求2所述的微网能源系统高弹性供电恢复控制方法，其特征在于，第
i
辆电动汽车在
t
时段内离网时的能量
E
i,t
表示为：表示为：其中，表示第
i
辆电动汽车在
t
i,0
时段内并网时的能量，表示第
i
辆电动汽车在
t
时段内的充放电功率，放电为正，充电为负；
A
car,i
为第
i
辆电动汽车的运行损耗率；表示第
i
辆电动汽车在
t
时段内的最小能量值，分别表示第
i
辆电动汽车在
t
时段内的充放电功率的上限
、
下限；其中，和为电动汽车的充放电特性参数
。4.
根据权利要求3所述的微网能源系统高弹性供电恢复控制方法，其特征在于，所述确定微网孤岛运行的负荷供电可行域，包括：根据微网孤岛运行时的运行参数以及不确定功率偏差计算模型，确定每一台分布式电源的有功功率的运行约束
、
电动汽车充放电约束及功率平衡约束；根据每一台分布式电源的有功功率的运行约束
、
电动汽车充放电约束
、
功率平衡约束
、
储能装置的有功功率的运行约束和负荷恢复的潮流约束，确定微网孤岛运行的负荷供电可
行域
。5.
根据权利要求4所述的微网能源系统高弹性供电恢复控制方法，其特征在于，当微网孤岛运行处于微网功率过剩时，微网孤岛运行时的运行参数为系统的总负备用容量；系统的总负备用容量满足以下负备用容量约束：式中，为系统的总负备用容量；分别表示置信度
γ
下风电
、
光伏在
t
时段内与相应预测值的正偏差量；分别表示置信度
γ
下电动汽车的充电负荷
、
除电动汽车外的其余负荷在
t
时段内与相应预测值的负偏差量；分别为储能
、
电动汽车在
t
时段内的可回降功率；为在
t
时段内的可提升负荷量；将分别带入不确定功率偏差计算模型，求取得到
6.
根据权利要求5所述的微网能源系统高弹性供电恢复控制方法，其特征在于，当微网孤岛运行处于微网功率不足时，微网孤岛运行时的运行参数为系统的总正备用容量；系统的总正备用容量满足以下负备用容量约束：式中，为系统的总正备用容量；分别表示考虑置信度为

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，聂珍存，陈会茹，彭诗妮，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：