CN103577892A - 一种智能配电系统递进式调度方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能配电系统递进式调度方法，从数据的采集、分析到调度措施的生成都具有自动化和自适应特性，在无人为干预情况下，自动协调实时数据与历史数据、规划数据与运行数据，基于负荷长周期规律性变化、短期随机变化，并计及临时负荷供电和检修需求，形成多阶段递进式多时间尺度优化调度方法，对含分布式电源、微电网、储能装置、电动汽车充放电设施等元素的智能配电系统进行调度，实现网络、电源、负荷资源的协调运行，保证智能配电系统持续安全可靠、优质高效运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种智能配电系统递进式调度方法，属于电力系统理论、控制理论的交叉技术应用领域。
背景技术
配电网是连接电力用户和输电网之间的中间环节，通过配电网的优化调度实现各种资源的优化配置是建设智能电网的关键内容。随着分布式发电技术的发展和推广应用，配电网中存在各种分布式电源以及冷、热、电联产等多种供能方式，小容量分布式电源则直接与用户相连构成微电网，然后再以不同的并网方式接入配电网运行。分布式电源和各种大容量冲击负荷如电动汽车充放电设施等接入到配电网，大型电动机、空调等大容量动态负荷越来越多，这些都改变了配电网的运行特性，使其运行状态变化频繁，供电可靠性和电能质量下降，甚至会发生电压不稳定现象。因此，有条件、有必要通过各种分布式电源及负荷资源的调度优化配电网，实现其高效运行与节能减排目标。
电力系统经历了传统经济调度、市场竞争调度、节能发电调度，向着低碳调度、智能调度方向发展，但这些研究主要集中在输电网。随着智能电网的发展，配电网调度也开始受到关注，分别在网络运行方式、可中断负荷等需求响应、分布式电源调度方面进行了研究。但是，对于实际配电网，由于量测信息少、信息质量不高，因此目前调度的智能化程度不高，主要依赖经验进行调度，或处于“盲调”状态。
通过研究智能配电网优化调度的目标和调度对象，智能配电网能量流、信息流、业务流的互动模式，本发明提出一种智能配电系统递进式多时间尺度优化调度模式，针对具有新的物理结构和特点的配电网，以及配电网的调度目标和对象提出优化调度模式和关键技术，为实现配电网络、电源、负荷的协调调度提供依据。
发明内容
发明目的：本发明提出一种智能配电系统递进式调度方法，自动协调实时数据与历史数据、规划数据与运行数据，基于负荷长周期规律性变化、短期随机变化，并计及临时负荷供电和检修需求，形成多阶段递进式多时间尺度优化调度方法，对含分布式电源、微电网、储能装置、电动汽车充放电设施等元素的智能配电系统进行调度，实现网络、电源、负荷资源的协调运行，保证智能配电系统持续安全可靠、优质高效运行。
技术方案：本发明采用的技术方案为一种智能配电系统递进式调度方法，以“局部平衡—分区协调—整体吸纳”为原则，协调分布式电源、微电网、储能装置、可控负荷等调度对象，提高配电网供电可靠性与经济性，实现智能配电系统高效运行目标。为此本发明给出了四个调度阶段及其调度模式、相互之间的关系。四步递进式调度方法的具体步骤如下：
1）长期优化调度实现网源荷协调发展模式，其步骤为将分布式电源、可中断负荷和储能装置通过开关连接到配电网，由开关的开闭决定其是否接入配电网；
2）中长期优化调度实现基于负荷长周期规律变化、检修和临时供电的变常态运行方式协调模式，其步骤为分别针对工作日负荷曲线和节假日负荷曲线，计算各种运行方式下智能配电系统的电能损耗率，选出工作日和节假日电能损耗率最小的运行方式，并按工作日和节假日在时间上交替延续的顺序，比较相邻工作日和节假日运行方式之间的差异，得出中长期开关操作方案；
3）短期优化调度实现计及临时检修和临时保电的多时段能量平衡与运行方式协调模式，其步骤为根据负荷随时间的变化趋势和检修信息将次日负荷曲线分为多个时段，对每个时段计算各种运行方式下智能配电系统的电能损耗率，并选出电能损耗率最小的运行方式，然后按各时段的顺序比较运行方式之间的差异，得出短期开关操作方案；
4）超短期优化调度实现超短期能量平衡模式和网源荷互动的故障与缺陷处理模式，其步骤为在发生突发事件时，调节分布式电源和储能装置功率，或将负载转接到其它馈线上，如果收到故障或缺陷信号，则将其所连接的开关状态置为断开，并将失去供电的负荷所连接开关状态置为闭合，否则如果接收到负荷或分布式电源出力的突变信号，则改变储能装置的充放电状态以平衡突变的能量，如果储能装置失去调节能力，则调节可控分布式电源出力以平衡突变的能量。
有益效果：本发明对智能配电系统采用多阶段递进式优化调度方法进行控制，可以得到如下效果：
1、通过长期优化调度，可降低负荷峰谷差、减少尖峰负荷；优化馈线联络点的分布，分布式电源、电动汽车充放电设施、可中断负荷等的规划；
2、通过中长期优化调度，可优化常态运行方式，提高智能配电系统运行的高效性；
3、通过短期优化调度，可以提高能源利用效率，降低用户的能源支付和局部区域的能量总需求，降低峰谷差率，同时对长期优化调度阶段产生影响，最终提高智能配电系统运行的高效性；
4、通过超短期优化调度，能实现超短期能量平衡、平滑负荷曲线、降低峰谷差、同时会对长期优化调度阶段产生影响，最终提高智能配电网运行的高效性。
附图说明
图1为本发明智能配电系统多阶段递进式优化调度方案的流程图；
图2为本发明智能配电系统试验系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1所示，本发明所提出的智能配电系统递进式调度方法，由长期、中长期、短期和超短期优化调度四个步骤组成。
长期优化调度是对配电网进行结构性改造，包括线路、开关、分布式电源、储能装置、可中断负荷等电气设备，保证重要用户具有不同类型的多个电源供电，利用可中断负荷作为资源进行调度、电动汽车充放电策略改变负荷曲线，通过这些网络、电源、负荷的协调降低负荷峰谷差、减少尖峰负荷，利用可控分布式电源供电以提高供电可靠性，尽量利用清洁可再生能源发电实现节能减排。对于本发明的试验系统，如图2所示的电网结构和参数，包括4条馈线、26个拓扑节点及22个分段开关和4个联络开关的结构，如果负荷均增长10%，则当第二十一节点21和第二十二节点22之间发生故障时，第二十二节点22至第二十六节点26之间的负荷只能由第一节点1或第七节点7所在母线供电，并且由于容量的限制，不能将第二十二节点22至第二十六节点26的负荷都恢复供电，如果在第三节点3和第二十二节点22之间设置联络线和联络开关或在第二十三节点23处接入储能装置、第二十六节点26处接入分布式电源，则第二十二节点22至第二十六节点26之间的负荷可分别由第一节点1和第七节点7所在母线供电，可为所有负荷提供电能供应。
中长期优化调度实现基于负荷长周期规律变化、检修和临时供电的变常态运行方式协调模式，其步骤为分别针对工作日负荷曲线和节假日负荷曲线，分别计算各种运行方式在工作日和节假日的智能配电系统潮流数据，进一步统计电能损耗率，分别选出工作日和节假日电能损耗率最小的运行方式，并按时间顺序比较相邻工作日和节假日更替时，两个电能损耗率最小运行方式之间的差异，进而得出开关操作方案，比如以节假日典型负荷曲线为基础，断开图2中第十一节点11和第十二节点12之间的开关、闭合第十三节点13和第十六节点16之间的开关、断开第四节点4和第五节点5之间的开关、闭合第五节点5和第十一节点11之间的开关，则该系统的电能损耗率为5.2%，输出开关操作步骤，比如首先合上第十三节点13和第十六节点16之间的开关，然后断开第十一节点11和第十二节点12之间的开关，再合上第五节点5和第十一节点11之间的开关，最后断开第四节点4和第五节点5之间的开关。
短期优化调度实现计及临时检修和临时保电的多时段能量平衡与运行方式协调模式，其步骤为根据负荷随时间的变化趋势和检修信息将次日负荷曲线分为多个时段，比如第五节点5和第十一节点11之间的线路需要临时检修，将负荷曲线分为大于最大负荷70%以上的高峰时段、小于平均负荷50%以下低谷时段及其它部分的腰荷时段，在中长期优化调度执行后的变常态运行方式基础上，比如图2中第十一节点11和第十二节点12之间的开关状态为断开、第十三节点13和第十六节点16之间的开关状态为闭合，对每个时段计算各种运行方式下智能配电系统的潮流数据，进一步统计电能损耗率，并分别选出各个时段电能损耗率最小的运行方式，然后按各时段的顺序比较相邻时段更替时，两个运行方式之间的差异，进而得出开关操作方案，比如断开附图2中第十三节点13和第十六节点16之间的开关、闭合第十一节点11和第十二节点12之间的开关，则该系统的电能损耗率为5.4%，输出开关操作步骤，比如首先合上第四节点4和第五节点5之间的开关，然后断开第五节点5和第十一节点11之间的开关，再合上第十一节点11和第十二节点12之间的开关，最后断开第十三节点13和第十六节点16之间的开关。
超短期优化调度实现超短期能量平衡模式和网源荷互动的故障与缺陷处理模式，其步骤为在发生突发事件时，比如总负荷为16581kW+j8014kvar，且第九节点9处为重要负荷，需要保证可靠供电，如果在第八节点8处发生故障，造成下游节点停电，则将其所连接的开关状态置为断开，并将失去供电的负荷所连接开关状态置为闭合，比如图2中首先断开第十一节点11和第十二节点12之间的第十三开关k13、然后闭合第五节点5和第十一节点11之间的第七开关k7、最后闭合第十三节点13和第十六节点16之间的第十五开关k15，否则如果接收到负荷或分布式电源出力的突变信号，比如第二十三节点23处的负荷突然增大30%，则改变储能装置的充放电状态以平衡突变的能量，比如安装在此节点处的储能装置放电，如果储能装置失去调节能力，比如第二十三节点23处的负荷突然增大一倍，则调节可控分布式电源出力以平衡突变的能量，比如增大安装于第二十六节点26处分布式电源出力。
Claims (1)
1.一种智能配电系统递进式调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）首先将分布式电源、可中断负荷和储能装置通过开关连接到配电网，由开关的开闭来决定其是否接入配电网；
2）分别针对工作日负荷曲线和节假日负荷曲线，计算各种运行方式下智能配电系统的电能损耗率，选出工作日和节假日电能损耗率最小的运行方式，并按工作日和节假日在时间上交替延续的顺序，比较相邻工作日和节假日运行方式之间的差异，得出中长期开关操作方案；
3）根据负荷随时间的变化趋势和检修信息将次日负荷曲线分为多个时段，对每个时段计算各种运行方式下智能配电系统的电能损耗率，并选出各个时段电能损耗率最小的运行方式，然后按各时段的时间顺序比较运行方式之间的差异，得出短期开关操作方案；
4）在发生突发事件时，调节分布式电源和储能装置功率，或将负载转接到其它馈线上。
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