CN112688304B - 一种多微电网系统及供电恢复方法 - Google Patents

一种多微电网系统及供电恢复方法 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种多微电网系统及供电恢复方法，该方法包括：根据所述多个微电网装置获取各个微电网装置的并网功率信息，并根据所述配电网系统获取停电区域负荷功率信息；通过所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网‑负荷功率差值最小化模型，以根据并网‑负荷功率差值最小化模型得到目标并网功率信息；根据所述目标并网功率信息对所述多个微电网装置进行功率调节，以进行供电恢复。通过构建多个微电网装置互联的多微电网系统，可以实现微电网与微电网之间的功率传输，在配电网发生故障时，充分发挥每个微电网装置的供电潜力。

Description

一种多微电网系统及供电恢复方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种多微电网系统及供电恢复方法。
背景技术
随着能源危机加剧和环境污染日益严重，微电网作为一种新型能源网络化供应和管理技术，受到越来越多的关注，微电网通常是由多种类型的分布式电源(DistributedGeneration；DG)、保护装置、负荷以及能量转换装置构成的一个可以独立运行或通过一条母线与配电网相连并网运行的系统。
而现有技术中针对于微电网的研究主要集中在于微电网系统运行的经济性，微电网系统稳定系分析、微电网系统能力管理方面，而很少有针对于微电网在配电网发生故障方面的研究。
而根据微电网的特性，微电网十分适合在配电网发生故障时，用于实现供电恢复，因此如何有效的基于微电网系统进行供电系统恢复已经成为一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种多微电网系统及供电恢复方法，用以解决上述背景技术中提出的技术问题，或至少部分解决上述背景技术中提出的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种多微电网系统，包括：多个微电网装置、配电网系统和多个联络线；
所述多个微电网装置分别通过联络线与所述配电网系统连接；
所述多个微电网装置通过所述联络线依次连接。
更具体的，所述多个微电网装置包括：分布式发电装置、柴油发电装置和储能装置。
第二方面，本发明实施例提供一种基于第一方面的的供电恢复方法，包括：
根据所述多个微电网装置获取各个微电网装置的并网功率信息，并根据所述配电网系统获取停电区域负荷功率信息；
通过所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型，以根据并网-负荷功率差值最小化模型得到目标并网功率信息；
根据所述目标并网功率信息对所述多个微电网装置进行功率调节，以进行供电恢复。
更具体的，所述通过所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型的步骤，具体包括：
获取各个微电网装置的可调电源信息和可控负荷容量信息，并获取各个微电网装置与所述微电网装置相连的微电网装置交换功率代数和；
根据所述各个微电网装置的可调电源信息和可控负荷容量信息和各个微电网装置与所述微电网装置相连微电网装置的交换功率代数和，得到各个微电网装置的并网功率信息；
根据所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型。
更具体的，所述并网-负荷功率差值最小化模型具体为：
Figure BDA0002239785750000021
Figure BDA0002239785750000022
Figure BDA0002239785750000023
其中，
Figure BDA0002239785750000024
为在t时刻，多微电网统中各个微电网装置的并网功率值；
Figure BDA0002239785750000025
为在t时刻，停电区域负荷功率信息，
Figure BDA0002239785750000026
分别为第i个微电网装置可调电源与可控负荷容量；ΔPi t为第i个微电网装置与相连的微电网装置交换功率代数和；
Figure BDA0002239785750000027
表示第i个微电网装置与上一个相联微电网装置以及下一个相联的微电网装置的传输功率。
更具体的，所述并网-负荷功率差值最小化模型还包括约束条件，具体为：
Figure BDA0002239785750000031
Figure BDA0002239785750000032
Figure BDA0002239785750000033
ΔPi min≤ΔPi t≤ΔPi max；
其中，
Figure BDA0002239785750000034
分别为第i个微电网装置可调电源与可控负荷容量；ΔPi t为第i个微电网装置与相连的微电网装置交换功率代数和；
Figure BDA0002239785750000035
为在t时刻，多微电网统中各个微电网装置的并网功率值。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，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，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述供电恢复方法的步骤。
第四方面，本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述供电恢复方法的步骤。
本发明实施例提供的一种多微电网系统及供电恢复方法，通过构建多个微电网装置互联的多微电网系统，可以实现微电网与微电网之间的功率传输，在配电网发生故障时，充分发挥每个微电网装置的供电潜力，并在此基础上搭建并网-负荷功率差值最小化模型，实现最大并网功率，并根据最大并网功率，调节各个微电网装置以及各条联络线的功率，提高微电网的供电容量，充分发挥整个多微电网系统的供电恢复作用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例所描述的多微电网系统结构示意图；
图2为本发明一实施例所描述的供电恢复方法流程图；
图3为本发明一实施例停电区域内负荷波动情况图；
图4为本发明一实施例多个微电网没有互联的情况下的并网输出功率图；
图5为本发明一实施例多个微电网互联的情况下的并网输出功率图；
图6为本发明一实施例所描述的优化前后微电网处理对比图；
图7为本发明一实施例所描述的电子设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例所描述的多微电网系统结构示意图，如图1所示，包括多个微电网装置101、配电网系统102和多个联络线103，具体的，配电网系统102分别通过联络线103与多个微电网装置101连接；多个微电网装置101通过所述联络线102彼此间依次连接。
具体的，所述多个微电网装置包括：分布式发电装置、柴油发电装置和储能装置。
本发明实施例中所描述的微电网装置具备对外输送电能的能力，即可以实现对配电网系统进行输送电能。
本发明实施例中所描述的配电网装置与相邻微电网的相对地理位置应当符合工程上互联的要求。
本发明实施例中通过联络线依次连接的微电网装置可以根据微电网装置之间输送能力差距，优先互联，便于实现互联互补的优势。
本发明实施例中所描述的根据微电网装置之间输送能力差距，优先互联具体可以是指通过微电网互联过渡的协调控制与有功-频率控制方法来实现。
本发明实施例通过构建多个微电网装置互联的多微电网系统，可以实现微电网与微电网之间的功率传输，在配电网发生故障时，充分发挥每个微电网装置的供电潜力，有利于充分发挥整个多微电网系统的供电恢复作用。
图2为本发明一实施例所描述的供电恢复方法流程图，如图2所示，包括：
步骤S1，根据所述多个微电网装置获取各个微电网装置的并网功率信息，并根据所述配电网系统获取停电区域负荷功率信息；
步骤S2，通过所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型，以根据并网-负荷功率差值最小化模型得到目标并网功率信息；
步骤S3，根据所述目标并网功率信息对所述多个微电网装置进行功率调节，以进行供电恢复。
本发明实施例中所描述的各个微电网装置的并网功率信息具体是指多微电网系统中所有微电网装置向配电网系统进行供电的功率信息。
本发明实施例中所描述的停电区域负荷功率信息可以直接根据配电网系统获取。
本发明实施例中所描述的并网-负荷功率差值最小化模型是指保证在任意时刻t下，并网功率信息与停电区域负荷功率信息差值最小，即充分实现并网功率信息最大化。
具体的，
Figure BDA0002239785750000051
Figure BDA0002239785750000052
Figure BDA0002239785750000053
St.
Figure BDA0002239785750000054
Figure BDA0002239785750000055
Figure BDA0002239785750000056
ΔPi min≤ΔPi t≤ΔPi max；
其中，
Figure BDA0002239785750000057
为在t时刻，多微电网统中各个微电网装置的并网功率值；
Figure BDA0002239785750000061
为在t时刻，停电区域负荷功率信息，
Figure BDA0002239785750000062
分别为第i个微电网装置可调电源与可控负荷容量；ΔPi t为第i个微电网装置与相连的微电网装置交换功率代数和；
Figure BDA0002239785750000063
表示第i个微电网装置与上一个相联微电网装置以及下一个相联的微电网装置的传输功率。
运用matlab中fmincon工具箱对并网-负荷功率差值最小化模型进行求解，得到目标并网功率信息，然后根据目标并网功率信息调节各个微电网装置以及各条联络线的功率，从而实现供电恢复。
本发明实施例通过构建多个微电网装置互联的多微电网系统，可以实现微电网与微电网之间的功率传输，在配电网发生故障时，充分发挥每个微电网装置的供电潜力，并在此基础上搭建并网-负荷功率差值最小化模型，实现最大并网功率，并根据最大并网功率，调节各个微电网装置以及各条联络线的功率，提高微电网的供电容量，充分发挥整个多微电网系统的供电恢复作用。
在上述实施例的基础上，所述通过所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型的步骤，具体包括：
获取各个微电网装置的可调电源信息和可控负荷容量信息，并获取各个微电网装置与所述微电网装置相连的微电网装置交换功率代数和；
根据所述各个微电网装置的可调电源信息和可控负荷容量信息和各个微电网装置与所述微电网装置相连微电网装置的交换功率代数和，得到各个微电网装置的并网功率信息；
根据所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型。
具体的，本发明实施例中所描述的可调电源信息是指微电网装置可以调节的电源信息，可控负荷容量信息是指微电网装置可以控制的负荷容量信息。
本发明实施例中所描述的各个微电网装置与所述微电网装置相连的微电网装置交换功率代数和是指任意一个微电网装置与该微电网装置进行功率交换的其它微电网装置交换功率的功率代数和。
本发明实施例将各个微电网装置的可调电源信息和可控负荷容量信息和各个微电网装置与所述微电网装置相连微电网装置的交换功率代数和进行相加处理，即可得到各个微电网装置的并网功率信息。
本发明实施例通过各个微电网装置的可调电源信息、可控负荷容量信息和微电网装置相连的微电网装置交换功率代数和可以构建并网-负荷功率差值最小化模型，从而实现最优化目标并网功率信息的确认，有利于高效供电恢复的实现。
在上述实施例的基础上，
所述并网-负荷功率差值最小化模型具体为：
Figure BDA0002239785750000071
Figure BDA0002239785750000072
Figure BDA0002239785750000073
st.
Figure BDA0002239785750000074
Figure BDA0002239785750000075
Figure BDA0002239785750000076
ΔPi min≤ΔPi t≤ΔPi max；
其中，
Figure BDA0002239785750000077
为在t时刻，多微电网统中各个微电网装置的并网功率值；
Figure BDA0002239785750000078
为在t时刻，停电区域负荷功率信息，
Figure BDA0002239785750000079
分别为第i个微电网装置可调电源与可控负荷容量；ΔPi t为第i个微电网装置与相连的微电网装置交换功率代数和；
Figure BDA00022397857500000710
表示第i个微电网装置与上一个相联微电网装置以及下一个相联的微电网装置的传输功率。
在另一实施例中，以两个多微电网互联系统为算例进行分析，参数如表1所示：
表1多微电网参数
Figure BDA0002239785750000081
图3为本发明一实施例停电区域内负荷波动情况图，图4为本发明一实施例多个微电网没有互联的情况下的并网输出功率图，图5为本发明一实施例多个微电网互联的情况下的并网输出功率图，如图3、图4和图5所示，系统输出功率增大，满足故障后大部分时刻停电负荷的供电需求，
图6为本发明一实施例所描述的优化前后微电网处理对比图，如图6所示，多个微电网互联的情况下，不仅可以最大程度地保证系统最大功率输出，同时合理优化各个微电网的输出功率，增加大容量汇流联络线的传输功率，降低小容量汇流联络线的输送压力，避免长时间运行在最大功率状态。
本发明实施例通过构建多个微电网装置互联的多微电网系统，可以实现微电网与微电网之间的功率传输，在配电网发生故障时，充分发挥每个微电网装置的供电潜力，并在此基础上搭建并网-负荷功率差值最小化模型，实现最大并网功率，并根据最大并网功率，调节各个微电网装置以及各条联络线的功率，提高微电网的供电容量，充分发挥整个多微电网系统的供电恢复作用。
图7为本发明一实施例所描述的电子设备结构示意图，如图7所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)710、通信接口(Communications Interface)720、存储器(memory)730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。处理器710可以调用存储器730中的逻辑指令，以执行如下方法：根据所述多个微电网装置获取各个微电网装置的并网功率信息，并根据所述配电网系统获取停电区域负荷功率信息；通过所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型，以根据并网-负荷功率差值最小化模型得到目标并网功率信息；根据所述目标并网功率信息对所述多个微电网装置进行功率调节，以进行供电恢复。
此外，上述的存储器730中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：根据所述多个微电网装置获取各个微电网装置的并网功率信息，并根据所述配电网系统获取停电区域负荷功率信息；通过所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型，以根据并网-负荷功率差值最小化模型得到目标并网功率信息；根据所述目标并网功率信息对所述多个微电网装置进行功率调节，以进行供电恢复。
本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，该非暂态计算机可读存储介质存储服务器指令，该计算机指令使计算机执行上述各实施例提供的方法，例如包括：根据所述多个微电网装置获取各个微电网装置的并网功率信息，并根据所述配电网系统获取停电区域负荷功率信息；通过所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型，以根据并网-负荷功率差值最小化模型得到目标并网功率信息；根据所述目标并网功率信息对所述多个微电网装置进行功率调节，以进行供电恢复。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种多微电网系统，其特征在于，包括：多个微电网装置、配电网系统和多个联络线；
所述多个微电网装置分别通过联络线与所述配电网系统连接；
所述多个微电网装置通过所述联络线依次连接；
其中，所述多微电网系统，具体用于：
根据所述多个微电网装置获取各个微电网装置的并网功率信息，并根据所述配电网系统获取停电区域负荷功率信息；
通过所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型，以根据并网-负荷功率差值最小化模型得到目标并网功率信息；
根据所述目标并网功率信息对所述多个微电网装置进行功率调节，以进行供电恢复；
其中，所述通过所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型，具体包括：
获取各个微电网装置的可调电源信息和可控负荷容量信息，并获取各个微电网装置与所述微电网装置相连的微电网装置交换功率代数和；
根据所述各个微电网装置的可调电源信息和可控负荷容量信息和各个微电网装置与所述微电网装置相连微电网装置的交换功率代数和，得到各个微电网装置的并网功率信息；
根据所述各个微电网装置的并网功率信息和所述停电区域负荷功率信息构建并网-负荷功率差值最小化模型。
2.根据权利要求1所述多微电网系统，其特征在于，所述多个微电网装置包括：分布式发电装置、柴油发电装置和储能装置。
3.根据权利要求1所述多微电网系统，其特征在于，所述并网-负荷功率差值最小化模型具体为：
Figure FDA0003884230620000021
Figure FDA0003884230620000022
Figure FDA0003884230620000023
其中，
Figure FDA0003884230620000024
为在t时刻，多微电网系统中各个微电网装置的并网功率值；
Figure FDA0003884230620000025
为在t时刻，停电区域负荷功率信息，
Figure FDA0003884230620000026
分别为第i个微电网装置可调电源与可控负荷容量；
Figure FDA0003884230620000027
为第i个微电网装置与相连的微电网装置交换功率代数和；
Figure FDA0003884230620000028
表示第i个微电网装置与上一个相连微电网装置以及下一个相连的微电网装置的传输功率。
4.根据权利要求1所述多微电网系统，其特征在于，所述并网-负荷功率差值最小化模型还包括约束条件，具体为：
Figure FDA0003884230620000029
Figure FDA00038842306200000210
Figure FDA00038842306200000211
Figure FDA00038842306200000212
其中，
Figure FDA00038842306200000213
分别为第i个微电网装置可调电源与可控负荷容量；
Figure FDA00038842306200000214
为第i个微电网装置与相连的微电网装置交换功率代数和；
Figure FDA00038842306200000215
为在t时刻，多微电网系统中各个微电网装置的并网功率值。
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