CN108428053B - 一种基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法，建立主动配电网运行风险评估的需求侧管理模型，包括能效负荷的优化模型和可中断负荷的调度模型。在进行风险评估前，通过能效负荷优化模型，使用户用电成本最低，对负荷点的负荷曲线进行优化，在风险评估中，当主动配电网发生停电故障时，通过可中断负荷调度模型，使得电力公司的损失最小，对负荷进行最优调度。本发明考虑了主动配电网风险评估中需求侧管理的影响，可以极大的提高主动配电网运行风险评估的准确性和实用性。

Description

一种基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法
技术领域
本发明属于主动配电网风险评估领域，具体涉及一种基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法。
背景技术
近年来，随着电力需求的日益增长、能源形势的日益严峻，大量的分布式电源接入配电网，主动配电网技术应运而生。主动配电网结构复杂，对主动配电网的运行进行风险评估，是保障主动配电网安全稳定运行的重要手段，可为电网运行人员提供有效的决策依据，最大限度地避免和降低大面积停电造成的损失，保证配电网的安全可靠运行。
主动配电网注重电力需求侧的管理，通常采用能效负荷优化、可中断负荷调度等多种手段进行需求侧管理，以实现削峰填谷、缓解紧急状况、节约能源和保护环境的目的。需求侧管理会对用户行为以及系统负荷产生影响，进而影响配电网的可靠性，传统的配电网运行风险评估往往不考虑需求侧管理对系统风险水平的影响，精确度低，不能满足主动配电网运行风险评估的技术要求。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法，考虑了主动配电网风险评估中的需求侧管理的影响，建立主动配电网运行风险评估的需求侧管理模型，提高主动配电网运行风险评估的准确性和实用性。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：一种基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法，具体步骤为：
步骤1、建立能效负荷优化模型和可中断负荷调度模型；
步骤2、根据建立的能效负荷优化模型对主动配电网的负荷点的能效负荷进行优化；
步骤3、对主动配电网运行进行风险评估，当发生停电故障时，根据建立的可中断负荷调度模型，对负荷进行最优调度；
步骤4、输出主动配电网运行风险评估结果。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：(1)考虑了电力需求侧管理对主动配电网运行风险评估的影响，具有准确性和实用性；(2)建立的能效负荷优化模型，从用户角度考虑，以用电成本最小为目标函数，用户舒适度为约束条件，具有实际意义；(3)建立的可中断负荷调度模型，通过中断负荷和孤岛划分共同降低系统停电故障损失，可以最大限度的减少系统损失，实现节约能源的目的。
附图说明
图1为本发明提供的一种基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法示意图。
图2为本发明提供的能效负荷优化调度策略图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
如附图1所示，本发明提供一种基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法，建立主动配电网运行风险评估的需求侧管理模型，包括能效负荷的优化模型和可中断负荷的调度模型。在进行风险评估前，通过能效负荷优化模型，使用户用电成本最低，对负荷点的负荷曲线进行优化，在风险评估中，当主动配电网发生停电故障时，通过可中断负荷调度模型，使得电力公司的损失最小，对负荷进行最优调度。具体步骤为：
步骤1、建立能效负荷优化模型和可中断负荷调度模型。
其中，如附图2所示，能效负荷的优化模型是从用户角度考虑，基于电力公司给定的分时电价，在满足舒适度的基础上，使用户用电成本最低，对负荷点的能效负荷进行优化。
本发明中能效负荷包括负荷点的空调负荷、照明负荷和电热水器负荷。
能效负荷优化模型的目标函数为用户用电成本：
Figure BDA0001591599450000021
式中，τ是各能效负荷优化调度的单位时间段，T1负荷点负荷曲线划分的时段数，St为第t个时段的电价，Pt是第t个时段内能效负荷总功率。
能效负荷优化模型的约束条件为用户的舒适度：
Figure BDA0001591599450000022
式中，
Figure BDA0001591599450000039
为空调运行的温度，
Figure BDA0001591599450000031
为热水器内的水温，tuse为热水器的使用时间，
Figure BDA0001591599450000032
为照明负荷的控制状态，开启时
Figure BDA0001591599450000033
关闭时
Figure BDA0001591599450000034
toff为照明负荷的关闭时间段。
其中，可中断负荷的调度模型是指发生停电故障时，通过中断负荷和孤岛划分共同降损手段，从电力公司角度，实现损失的最小化，进行负荷的最优调度。
若故障修复时间TTR大于给定的负荷中断持续时间Tmax，则负荷中断持续时间按规定持续到时间Tmax，Tmax时间段内通过孤岛划分和中断部分负荷来降低损失，剩余的修复时间TTR-Tmax内，只通过孤岛划分手段来减少损失；若故障修复时间TTR不大于给定的负荷中断持续时间Tmax，则负荷中断时间为故障修复时间TTR，此时间内，通过中断部分负荷和孤岛划分共同降损。
可中断负荷的调度模型的目标函数为用电公司停电损失：
Figure BDA0001591599450000035
式中，Pibreak、
Figure BDA0001591599450000036
分别表示中断第i个负荷的有功功率和其第t个小时的补偿电价；Pjloss、
Figure BDA0001591599450000037
分别表示进行孤岛划分和可中断负荷调度后最终损失的第j个负荷的有功功率和其第t个小时的电价；Pkloss、
Figure BDA0001591599450000038
分别表示剩余时间修复内只进行时孤岛划分而损失第k个负荷的有功功率和其第t个小时的电价；T1、T2分别表示孤岛划分和中断负荷调度共同降损持续时间、只进行孤岛划分的剩余修复时间，若TTR＜Tmax，则T1＝TTR，T2＝0；若TTR≥Tmax，T1＝Tmax，T2＝TTR-Tmax；Nbreak、Nloss1、Nloss2分别表示表示孤岛划分和中断负荷调度共同降损中断的负荷数、最终损失负荷数、剩余修复时间只进行孤岛划分的损失负荷数。
中断负荷的调度模型的约束条件为孤岛划分的约束条件，需功率不越限、电压不越限、电流不越限，而孤岛内无功就地平衡，所以有：
Figure BDA0001591599450000041
式中，PsDGi为第s个孤岛内的第i个DG的有功功率，PsLj为第s个孤岛内的第j个负荷点的有功功率，S为孤岛数；Il、IlN分为第l支路的负载电流和额定电流，L为支路数；Uk、UkN分别是第k个节点的电压和额定电压，K为节点数。
步骤2、按建立的能效负荷优化模型对主动配电网的负荷点的能效负荷进行优化；
步骤3、对主动配电网运行进行风险评估，其中，在发生停电故障时，通过建立的可中断负荷调度模型，对负荷进行最优调度；对主动配电网运行进行风险评估采用现有的评估方法，例如运用蒙特卡洛模拟法；
步骤4、输出主动配电网运行风险评估结果。

Claims (4)

1.一种基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1、建立能效负荷优化模型和可中断负荷调度模型；
建立的可中断负荷的调度模型的目标函数为用电公司停电损失最低，用电公司停电损失的计算公式为：
Figure FDA0003104526370000011
式中，F2为用电公司停电损失，Pibreak、
Figure FDA0003104526370000012
分别表示中断第i个负荷的有功功率和其第t个小时的补偿电价；Pjloss、
Figure FDA0003104526370000013
分别表示进行孤岛划分和可中断负荷调度后最终损失的第j个负荷的有功功率和其第t个小时的电价；Pkloss、
Figure FDA0003104526370000014
分别表示剩余时间修复内只进行时孤岛划分而损失第k个负荷的有功功率和其第t个小时的电价；T1、T2分别表示孤岛划分和中断负荷调度共同降损持续时间、只进行孤岛划分的剩余修复时间，若TTR＜Tmax，则T1＝TTR，T2＝0；若TTR≥Tmax，T1＝Tmax，T2＝TTR-Tmax；Nbreak、Nloss1、Nloss2分别表示孤岛划分和中断负荷调度共同降损中断的负荷数、最终损失负荷数、剩余修复时间只进行孤岛划分的损失负荷数；
步骤2、根据建立的能效负荷优化模型对主动配电网的负荷点的能效负荷进行优化；
步骤3、对主动配电网运行进行风险评估，当发生停电故障时，根据建立的可中断负荷调度模型，对负荷进行最优调度；
步骤4、输出主动配电网运行风险评估结果。
2.根据权利要求1所述的基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法，其特征在于，步骤1中能效负荷优化模型的目标函数为用户用电成本最低，用户用电成本的计算公式为：
Figure FDA0003104526370000015
式中，F1为用户用电成本，τ是各能效负荷优化调度的单位时间段，T1负荷点负荷曲线划分的时段数，St为第t个时段的电价，Pt是第t个时段内能效负荷总功率。
3.根据权利要求2所述的基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法，其特征在于，能效负荷优化模型的约束条件为用户的舒适度：
Figure FDA0003104526370000021
式中，
Figure FDA0003104526370000022
为空调运行的温度，
Figure FDA0003104526370000023
为热水器内的水温，tuse为热水器的使用时间，
Figure FDA0003104526370000024
为照明负荷的控制状态，开启时
Figure FDA0003104526370000025
关闭时
Figure FDA0003104526370000026
toff为照明负荷的关闭时间段。
4.根据权利要求1所述的基于需求侧管理的主动配电网运行风险评估方法，其特征在于，中断负荷的调度模型的约束条件为：
Figure FDA0003104526370000027
式中，PsDGi为第s个孤岛内的第i个DG的有功功率，PsLj为第s个孤岛内的第j个负荷点的有功功率，S为孤岛数；Il、IlN分为第l支路的负载电流和额定电流，L为支路数；Uk、UkN分别是第k个节点的电压和额定电压，K为节点数。
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