CN113746104B - 一种柴储供电模式的配电网协调控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请属于电力系统配电网优化控制技术领域，涉及一种柴储供电模式的配电网协调控制方法及系统。配电网薄弱地区供电可靠性普遍不足，本申请提供一种柴储供电模式的配电网协调控制方法，基于配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求及耦合互补特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，建立不同类型负荷的特征参数，获取配电网负荷特征分类及分级控制参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型。本申请在柴储供电模式下，采用负荷特征分类及分级控制，根据配电网运行综合评价指标参数，形成柴储供电模式的配电网协调控制方法及系统，合理优化配电网的负荷管理，增强配电网可靠性和经济性，适于在配电网薄弱地区进行推广运用。

Description

一种柴储供电模式的配电网协调控制方法及系统
技术领域
本申请涉及电力系统配电网优化控制技术领域，尤其涉及一种柴储供电模式的配电网协调控制方法及系统。
背景技术
电能作为最为广泛使用的能源形式之一，影响着各行各业的发展。其中，配电系统的可靠性更是直接影响社会活动与人民生活，对可靠性相关方面的研究也备受广大电力工作者的高度重视。随着经济社会的快速发展，与之配套的电网也在不断地开发建设中，电网结构得到了显著加强。
但是，目前国内的配电网建设水平较国外仍有较大差距，城乡之间差异亦十分明显。同时，城市配电网的网架结构相比主网依然较为薄弱，普遍存在技术落后、设备陈旧、转供互供能力差以及供电可靠性较低的现象。配电部分已成为电源与用户之间最为薄弱的环节，但随着分布式电源(Distributed Generation，DG)的快速发展，传动的被动配电网逐渐向主动配电网发展。配电网薄弱地区与主网之间联络中断时，通过柴-储供电模式对重要负荷进行供电，有力保障了配电网薄弱地区的电力供应。在此种应用场景下，传统配电网的运行控制模式和思路均在发生变化。
基于上述需求现状，成果多集中在对配电网可靠性提升措施的机理研究或可靠性的计算方法、模型、指标等方面，对可靠性提升措施的适用范围与适用条件的研究相对较少。在柴-储供电模式下薄弱地区针对配电网供电可靠性提升的多级协调控制技术进行研究，有助于进一步优化配电网的可靠性，从而促使配电网兼顾适用性和经济性。同时，针对配电网可靠性的优化进行运行控制和分析评估，可为配电网工程改造和运行控制提供有力支撑。
发明内容
本申请提供了一种柴储供电模式的配电网协调控制方法及系统，以解决当前配电网薄弱地区配电网供电可靠性不足的问题。
本申请采用的技术方案如下：
本申请的第一方面，提供一种柴储供电模式的配电网协调控制方法，包括以下步骤：
基于配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求及耦合互补特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，建立不同类型负荷的特征参数；
分析柴-储供电模式下配电网供电可靠性要求，根据不同类型负荷的特征参数，获取配电网负荷特征分类及分级控制参数；
根据柴-储供电模式下配电网负荷特征分类及分级控制参数，以及虚拟变电站的多层级协调措施参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型；
根据薄弱地区配电网多目标协调优化模型，对末端配电网运行现状进行定量评估，对协同优化方法进行反馈校正，得出配电网综合评价指标体系参数；
根据配电网综合评价指标体系参数，对配电网实施协调控制。
可选的，所述基于配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求及耦合互补特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，建立不同类型负荷的特征参数的步骤中，包括：
研究配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，依据通信延迟对负荷分散自律控制性能的影响，选择控制参数，提出用电负荷集群的分散自律控制策略。
可选的，所述用电负荷集群包括空调、热水器以及洗衣机。
可选的，所述分析柴-储供电模式下配电网供电可靠性要求，根据不同类型负荷的特征参数，获取配电网负荷特征分类及分级控制参数的步骤中，包括：
根据用户的负荷容量和重要性，对参与大电网互动运行的用电负荷进行分类，提出负荷分级协调机制：频率自适应负荷切除、一键式负荷群控及负荷虚拟调峰：
频率自适应负荷切除可以在特高压直流严重故障导致系统频率快速下降时，通过快速负荷控制手段，有效抑制频率下降；
一键式负荷群控可以在特高压输送通道故障后，自动快速切除部分负荷，减轻重要输电通道潮流越限程度；
负荷虚拟调峰可以在特高压输送通道故障后，控制重要断面潮流越限，控制省际联络线超用，控制系统旋转备用，计算模型如下：
式(1)为目标函数，式中θi为功率因数角；Gij为节点i与节点j的互电导；Bij为节点i与节点j之间的互电纳；ΔPi为节点i的有功功率变化量；ΔQi为节点i的无功功率变化量；Vi为节点i的电压；Vj为节点j的电压；n表示系统节点数，i表示负荷对应节点号，ΔPdi为节点i对应负荷调整量；式(2)-(5)为约束条件，式中分别为节点i的有功、无功注入功率，j∈i表示与节点i相邻的节点j；ΔPdmax表示人工设定负荷最大调整量；αi为分区i的负荷调整比例系数，/>分别为分区i的负荷调整比例系数的最小最大值；/>分别是断面T的有功功率上下限；Pij是断面T中支路i-j有功功率；/>表示断面T的合功率。
可选的，所述表示断面T的合功率具有方向性。
可选的，所述根据柴-储供电模式下配电网负荷特征分类及分级控制参数，以及虚拟变电站的多层级协调措施参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型的步骤中，包括：
薄弱区域配电网发生故障后，在优先保障关键负荷的前提下，需要尽快恢复非故障失电区的负荷供电，提高供电可靠性，为快速确定配电网故障恢复的最优方案，提出了一种阶段式的恢复方法，包括孤岛方案匹配、恢复网络连通性、以电压不越限值及线路不过载为目标进行重构以及切负荷四个阶段；
针对国内的配电网基本上是以断路器与负荷开关共存的情况，提出了考虑分布式电源(Di stributed Generation，DG)运行特性，将尽可能多的关键负荷保障量作为孤岛划分目标，结合经典的深度优先搜索与二进制组合变异粒子群算法来进行孤岛的优化划分方法，把待处理的配网区域划分为多个孤岛；通过二进制组合变异粒子群算法对每个表示划分方案的粒子进行更新、调节；对每次迭代产生的新粒子利用深度优先搜索算法进行单孤岛功率连通性校验；对于不满足连通性要求的孤岛进行方案编码的调整，最后找出最优方案；基于改进粒子群算法的配电网孤岛划分方法的目标函数为：
式中：lLi表示第i个节点是否投入，取0或1，其中0表示未投入，1表示投入；hLi取值取决于lLi投入节点的类型；若为负荷，则hLi为相应的负荷权重，权重越大表示该负荷越重要，本算法中一级负荷取1，二级负荷取0.1，三级负荷取0.01；若为电源，则hLi取0；PLi表示第i个负荷功率值；Cn表示节点数；
约束条件包括孤岛内功率平衡约束和功率连通性约束；
所述孤岛内功率平衡约束为：
式中：lGk表示第k个DG是否包含在孤岛内，若是则取1，若不是则取0；PGk表示第k个DG容量；Cn′表示孤岛内节点数；NG表示孤岛内DG个数；
功率连通性约束为：
其中，lLg＝1表示孤岛内包含第Lg个DG，lLg＝0表示孤岛内不包含第Lg个DG，即孤岛内至少含有1个DG；lLd＝1表示孤岛内包含第Ld个负荷，lLg＝0表示孤岛内不包含第Ld个负荷，即孤岛内至少含有1个负荷；nLi-Lj＝1表示节点i与节点j相邻，nLi-Lj＝0表示节点i与节点j不相邻；G表示DG集合；I表示节点集合；
利用PSO算法进行孤岛划分，种群中每个粒子代表一个划分方案，用0、1表示网络中的节点是否被选中，0表示未被选中，1表示选中，种群的维数为网络的节点数；配电网发生故障前整个网络的状态是功率连通的，划分的孤岛也必须是功率连通的，所以需要对随机产生的粒子种群进行功率连通性校验，然后进行寻优计算。
可选的，所述孤岛内功率平衡约束的步骤中还包括：对不满足功率平衡约束的孤岛在允许减载量范围内进行选择性的切除二、三级负荷，切除后若能在允许的减载量内通过减负荷得到满足约束条件的孤岛，则视为满足孤岛内功率平衡约束条件。
可选的，所述根据薄弱地区配电网多目标协调优化模型，对末端配电网运行现状进行定量评估，对协同优化方法进行反馈校正，得出配电网综合评价指标体系参数的步骤中，包括：
依据指标体系构建原则，结合电网实际运行状况，综合考虑未来负荷增长对电网结构的影响及需要，以及电网整体一致的协调性，并在配电网综合评价指标体系参数中增加供电公司收益性指标参数。
可选的，所述根据配电网综合评价指标体系参数，对配电网实施协调控制的步骤中，包括：
建立配电网预想故障集评估和配电网在线风险评估，在配电网预想故障集评估和配电网在线风险评估的基础上，提出薄弱区域配电网运行综合评价模型；
所述配电网预想故障集评估是通过定义系统的网络脆弱点，假设最大负载条件下，通过扫描生成预想故障集，再对于断面数据，针对预想故障集进行评估，生成系统脆弱点，计算各脆弱点的脆弱度，并且脆弱点作为风险评估中馈线联络组影响健康值的因素之一；
所述配电网在线风险评估是薄弱区域配电网实现自愈的基础，通过评估能够辨识系统的薄弱环节，为消除风险提供依据；将配电网的风险等效为健康度与重要度的二维组合，分别考虑不同因素对二者的影响，然后综合得到评估后的风险值R:
R＝健康度(H)×重要度(I)
式中：ωj为健康度的第j个影响因素权重；Gj为第j个影响因素所确定的健康度等级；ζi为重要度的第i个影响因素权重；Fi为第i个影响因素所确定的重要度等级。
本申请的另一方面，提供一种柴储供电模式的配电网协调控制系统，包括：
特征参数模块，被配置为基于配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求及耦合互补特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，建立不同类型负荷的特征参数；
分级控制参数模块，被配置为分析柴-储供电模式下配电网供电可靠性要求，根据不同类型负荷的特征参数，获取配电网负荷特征分类及分级控制参数；
优化模型模块，被配置为根据柴-储供电模式下配电网负荷特征分类及分级控制参数，以及虚拟变电站的多层级协调措施参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型；
评价体系模块，被配置为根据薄弱地区配电网多目标协调优化模型，对末端配电网运行现状进行定量评估，对协同优化方法进行反馈校正，得出配电网综合评价指标体系参数；
协调控制模块，被配置为根据配电网综合评价指标体系参数，对配电网实施协调控制。
采用本申请的技术方案的有益效果如下：
1、考虑配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求特性实现多元化负荷特征的分析，结合负荷设备构成和时间响应，获得负荷特征分类及分级控制，最大程度满足不同供电可靠性类型用户的用电需求；
2、考虑负荷分级化管理、潜在极端场景下的恢复弹性等可靠性目标和系统运行成本等经济性目标，构建薄弱区域配电网多目标协调优化模型，能够有效减少协调控制付出的调控代价；
3、建立了薄弱地区配电网运行综合评价指标体系，能够较好分析实施过程中的运行指标。
本申请在柴储供电模式下，采用负荷特征分类及分级控制，根据配电网运行综合评价指标参数，形成柴储供电模式的配电网协调控制方法及系统，合理的优化了配电网的负荷管理，增强了配电网的可靠性，同时还兼顾经济性，适于在配电网薄弱地区进行推广运用。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请一个实施例的流程框图；
图2为本申请实施例的频率自适应负荷切除的控制示意图；
图3为本申请实施例的薄弱地区配电网的运行状态划分结构示意图；
图4为本申请实施例的基于改进PSO算法的配电网孤岛划分流程图；
图5为本申请实施例的配电网运行综合评价指标体系示意图；
图6为本申请实施例的脆弱点评估流程示意图；
图7为本申请实施例的空调负荷集群的聚合功率需求变化曲线图；
图8为本申请实施例的薄弱地区含DG的配网孤岛优化划分方案示意图。
在图7中：t∈(0,ts)时段为控制前时段，t∈[ts,te)时段为控制时段，t∈[te,th)时段为空调集群设定温度调高时段，t∈[th,tr)时段空调集群设定温度恢复时段，当t≥tr时，空调设定温度恢复。PD为控制时段随频率减少的负荷群聚合功率量，PA为控制结束时刻的负荷群聚合功率量，PC为设定温度调高时段和设定温度恢复时段的负荷群聚合功率减少量。
在图8中：以IEEE69节点配电系统接入8个DG为例，显示了计划孤岛划分方案。其中孤岛1包含DG1、DG4、DG5、DG6；孤岛2包含DG3；孤岛3包含DG2；孤岛4包含DG7和DG8。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。
参见图1，为本申请一个实施例的流程框图。
本申请的第一方面，提供一种柴储供电模式的配电网协调控制方法，包括以下步骤：
S1001,基于配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求及耦合互补特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，建立不同类型负荷的特征参数；
S1002,分析柴-储供电模式下配电网供电可靠性要求，根据不同类型负荷的特征参数，获取配电网负荷特征分类及分级控制参数；
S1003,根据柴-储供电模式下配电网负荷特征分类及分级控制参数，以及虚拟变电站的多层级协调措施参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型；
S1004,根据薄弱地区配电网多目标协调优化模型，对末端配电网运行现状进行定量评估，对协同优化方法进行反馈校正，得出配电网综合评价指标体系参数；
S1005,根据配电网综合评价指标体系参数，对配电网实施协调控制。
本实施例中，典型可调资源譬如空调，空调作为一类经典的可调资源，本部分对以空调为代表的负荷进行研究，提出空调负荷集群的分散自律控制策略，空调负荷集群的聚合响应能为电力系统的紧急调度提供备用容量。
以空调为代表的可调资源的分散自律控制机制，即在控制结束时刻分散自主地调整设定温度上下限，保证控制开始与结束时刻空调在温度空间中的相对位置一致，即控制前后空调的运行状态不变。空调负荷群集的聚合功率需求变化曲线如图2所示。
根据用户的负荷容量和重要性，对参与大电网互动运行的用电负荷进行分类，提出了负荷分级协调机制：频率自适应负荷切除、一键式负荷群控及负荷虚拟调峰。
为了在特高压直流严重故障导致系统频率快速下降时，通过快速负荷控制手段，有效抑制频率下降，采用频率自适应负荷切除，具体由切负荷控制中心站、切负荷控制子站以及负控终端组成。当大功率直流功率损失后，系统根据需切负荷容量，判断本地周波下降到设定频率后，采取相应的控制对策。可控制的负荷按照六个等级进行划分。假设需切负荷容量为Pcut，如果Pcut≤P1，则实际切除总量为P1；如果Pcut≤P1+P2且Pcut≥P1，则实际切除总量为，按最小P1+P2过切原则，实时切除负荷。频率自适应负荷切除的控制示意图如图2所示。
为了在特高压输送通道故障后，自动快速切除部分负荷，减轻重要输电通道潮流越限程度，采用一键式负荷群控。调度系统一旦判断出由于特高压异常故障导致的大容量功率缺失时，并且重要线路潮流超稳越限，即启动负荷群控指令。调度主站系统直接将自动控制指令发送给营销负荷快速响应控制模块(只传输次紧急控制切负荷指令，无切负荷容量及策略)。营销主站系统接收到次紧急控制负荷指令后，直接调用固化策略，发出切负荷指令，切除事先设定的非生产性可中断负荷。
为了特高压输送通道故障后，控制重要断面潮流越限，控制省际联络线超用，控制系统旋转备用，采用负荷虚拟调峰。针对电网在直流闭锁故障后出现关键断面越限情况，以切负荷量最小化为目标，以负荷调整比例系数、分区可控负荷和断面潮流为约束条件，构建基于灵敏度的分区负荷调整优化模型，实现负荷切除的优化分配。对于电网直流故障后的切负荷策略计算根本上是一个参数优化问题。
在步骤根据柴-储供电模式下配电网负荷特征分类及分级控制参数，以及虚拟变电站的多层级协调措施参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型中，配电网运行分为正常状态、警戒状态和故障失电状态。如图3所示，正常状态包含了优化状态与安全状态；当系统的运行状态划分指标越限时，系统的运行状态转化为警戒状态；当前系统发生故障时，因故障的发生而导致系统出现负荷失电，故称为故障失电状态。薄弱区域配电网发生故障后，在优先保障关键负荷的前提下，需要尽快尽量的恢复非故障失电区的负荷供电，提高供电可靠性。为快速确定配电网故障恢复的最优方案，提出了一种阶段式的恢复方法，包括孤岛方案匹配、恢复网络连通性、以电压不越限值及线路不过载为目标进行重构以及切负荷四个阶段。
若系统中存在具有稳定输出且能够黑启动的分布式电源，当大电网出现电压幅值或系统频率不满足要求时，可通过分布式电源的计划孤岛运行，主动解列脱离主网形成稳定孤岛运行，保障部分关键负荷供电；或者当系统发生大面积的停电事故时，关键负荷无法获取主网的供电，且分布式电源保护的作用下退出电网，此时将分布式电源黑启动，与关键负荷自组网形成稳定孤岛。
针对国内的配电网基本上是以断路器与负荷开关共存的情况，提出了考虑DG运行特性，将尽可能多的关键负荷保障量作为孤岛划分目标，结合经典的深度优先搜索与二进制组合变异粒子群算法来进行孤岛的优化划分方法，把待处理的配网区域划分为多个孤岛。通过二进制组合变异粒子群算法对每个表示划分方案的粒子进行更新、调节；对每次迭代产生的新粒子利用深度优先搜索算法进行单孤岛功率连通性校验；对于不满足连通性要求的孤岛进行方案编码的调整，最后找出最优方案，流程图如图4所示。
可选的，所述基于配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求及耦合互补特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，建立不同类型负荷的特征参数的步骤中，包括：
研究配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，依据通信延迟对负荷分散自律控制性能的影响，选择控制参数，提出用电负荷集群的分散自律控制策略。
本实施例中，分散自律控制，是指在对分布式负荷控制中，基于自律分散调度控制框架，各分布式负荷点作为自律分散系统的原子节点，各控制节点通过网络互连进行数据交换并实现协调。如果某个负荷点发生变动，则该节点的输出数据会被接入数据域DF的其余节点接收，并对运行计划进行修正，从而实现整体的协调控制目标。
可选的，所述用电负荷集群包括空调、热水器以及洗衣机。
可选的，所述分析柴-储供电模式下配电网供电可靠性要求，根据不同类型负荷的特征参数，获取配电网负荷特征分类及分级控制参数的步骤中，包括：
根据用户的负荷容量和重要性，对参与大电网互动运行的用电负荷进行分类，提出负荷分级协调机制：频率自适应负荷切除、一键式负荷群控及负荷虚拟调峰：
频率自适应负荷切除可以在特高压直流严重故障导致系统频率快速下降时，通过快速负荷控制手段，有效抑制频率下降；
一键式负荷群控可以在特高压输送通道故障后，自动快速切除部分负荷，减轻重要输电通道潮流越限程度；
负荷虚拟调峰可以在特高压输送通道故障后，控制重要断面潮流越限，控制省际联络线超用，控制系统旋转备用，计算模型如下：
式(1)为目标函数，式中θi为功率因数角；Gij为节点i与节点j的互电导；Bij为节点i与节点j之间的互电纳；ΔPi为节点i的有功功率变化量；ΔQi为节点i的无功功率变化量；Vi为节点i的电压；Vj为节点j的电压；n表示系统节点数，i表示负荷对应节点号，ΔPdi为节点i对应负荷调整量；式(2)-(5)为约束条件，式中分别为节点i的有功、无功注入功率，j∈i表示与节点i相邻的节点j；ΔPdmax表示人工设定负荷最大调整量；αi为分区i的负荷调整比例系数，/>分别为分区i的负荷调整比例系数的最小最大值；/>分别是断面T的有功功率上下限；Pij是断面T中支路i-j有功功率；/>表示断面T的合功率。
可选的，所述表示断面T的合功率具有方向性。
可选的，所述根据柴-储供电模式下配电网负荷特征分类及分级控制参数，以及虚拟变电站的多层级协调措施参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型的步骤中，包括：
薄弱区域配电网发生故障后，在优先保障关键负荷的前提下，需要尽快恢复非故障失电区的负荷供电，提高供电可靠性。为快速确定配电网故障恢复的最优方案，提出了一种阶段式的恢复方法，包括孤岛方案匹配、恢复网络连通性、以电压不越限值及线路不过载为目标进行重构以及切负荷四个阶段；
针对国内的配电网基本上是以断路器与负荷开关共存的情况，提出了考虑分布式电源(Di stributed Generation，DG)运行特性，将尽可能多的关键负荷保障量作为孤岛划分目标，结合经典的深度优先搜索与二进制组合变异粒子群算法来进行孤岛的优化划分方法，把待处理的配网区域划分为多个孤岛；通过二进制组合变异粒子群算法对每个表示划分方案的粒子进行更新、调节；对每次迭代产生的新粒子利用深度优先搜索算法进行单孤岛功率连通性校验；对于不满足连通性要求的孤岛进行方案编码的调整，最后找出最优方案；基于改进粒子群算法的配电网孤岛划分方法的目标函数为：
式中：lLi表示第i个节点是否投入，取0或1，其中0表示未投入，1表示投入；hLi取值取决于lLi投入节点的类型；若为负荷，则hLi为相应的负荷权重，权重越大表示该负荷越重要，本算法中一级负荷取1，二级负荷取0.1，三级负荷取0.01；若为电源，则hLi取0；PLi表示第i个负荷功率值；Cn表示节点数；
约束条件包括孤岛内功率平衡约束和功率连通性约束；
所述孤岛内功率平衡约束为：
式中：lGk表示第k个DG是否包含在孤岛内，若是则取1，若不是则取0；PGk表示第k个DG容量；Cn′表示孤岛内节点数；NG表示孤岛内DG个数；
功率连通性约束为：
其中，lLg＝1表示孤岛内包含第Lg个DG，lLg＝0表示孤岛内不包含第Lg个DG，即孤岛内至少含有1个DG；lLd＝1表示孤岛内包含第Ld个负荷，lLg＝0表示孤岛内不包含第Ld个负荷，即孤岛内至少含有1个负荷；nLi-Lj＝1表示节点i与节点j相邻，nLi-Lj＝0表示节点i与节点j不相邻；G表示DG集合；I表示节点集合；
利用PSO算法进行孤岛划分，种群中每个粒子代表一个划分方案，用0、1表示网络中的节点是否被选中，0表示未被选中，1表示选中，种群的维数为网络的节点数；配电网发生故障前整个网络的状态是功率连通的，划分的孤岛也必须是功率连通的，所以需要对随机产生的粒子种群进行功率连通性校验，然后进行寻优计算。
可选的，所述孤岛内功率平衡约束的步骤中还包括：对不满足功率平衡约束的孤岛在允许减载量范围内进行选择性的切除二、三级负荷，切除后若能在允许的减载量内通过减负荷得到满足约束条件的孤岛，则视为满足孤岛内功率平衡约束条件。
可选的，所述根据薄弱地区配电网多目标协调优化模型，对末端配电网运行现状进行定量评估，对协同优化方法进行反馈校正，得出配电网综合评价指标体系参数的步骤中，包括：
依据指标体系构建原则，结合电网实际运行状况，综合考虑未来负荷增长对电网结构的影响及需要，以及电网整体一致的协调性，并在配电网综合评价指标体系参数中增加供电公司收益性指标参数。
本实施例中，在指标体系构建原则的指导下，结合电网实际运行状况，综合考虑未来负荷增长对电网结构的影响及需要，以及电网整体一致的协调性，并在所需构建的评价指标体系中增加如供电公司收益性指标等展现配电网软实力的指标类型，增强配电网评价指标体系复合性。从多目标多类分层的角度入手，针对配电网网架结构现状、运行发展协调性、电网公司运营能效和经济效益四个方面，建立递阶层次型配电网运行综合评价指标体系框架，如图5所示。
其中，电网现状分析模块指标包括容载比、线路最大负荷重载率、平均负载率、供电能力未达标率、用户端电压合格率、平均电压合格率、年用户平均停电次数等；发展协调性模块指标包括负荷发展匹配系数、出线均衡度、线路供电半径、单位分段用电负荷等；运营能效评估模块指标包括带电作业率、设备利用率、平均故障修复率、线路故障率、配变故障率、开关故障率等；经济效益模块指标包括线损率、功率因数合格率、供电成本指标等。
可选的，所述根据配电网综合评价指标体系参数，对配电网实施协调控制的步骤中，包括：
建立配电网预想故障集评估和配电网在线风险评估，在配电网预想故障集评估和配电网在线风险评估的基础上，提出薄弱区域配电网运行综合评价模型；
所述配电网预想故障集评估是通过定义系统的网络脆弱点，假设最大负载条件下，通过扫描生成预想故障集，再对于断面数据，针对预想故障集进行评估，生成系统脆弱点，计算各脆弱点的脆弱度，并且脆弱点作为风险评估中馈线联络组影响健康值的因素之一，脆弱点评估流程如图6所示。
所述配电网在线风险评估是薄弱区域配电网实现自愈的基础，通过评估能够辨识系统的薄弱环节，为消除风险提供依据；将配电网的风险等效为健康度与重要度的二维组合，分别考虑不同因素对二者的影响，然后综合得到评估后的风险值R:
R＝健康度(H)×重要度(I)
式中：ωj为健康度的第j个影响因素权重；Gj为第j个影响因素所确定的健康度等级；ζi为重要度的第i个影响因素权重；Fi为第i个影响因素所确定的重要度等级。
为了进一步说明本申请的实际效果，本申请进行了如下实验例证：
某含DG的配电系统，其中母线15、25、32、41、47、56、61、65处分别包含柴发、储能、风电和光伏等分布式电源。假设孤岛中允许的减载率为总负荷的2％，并且把配电系统中的负荷按重要程度分类：一级负荷节点为6～9、13～15、20、22、33～35、40～42、48、51、52、54、55、58、62～64、68；二级负荷节点为10～12、16～19、31、43～46、49、56、59；其余为三级负荷。在外部电网发生大停电事故后，在孤岛进情况下，使划分后的孤岛能稳定运行以恢复对关键负荷的供电。在基于二进制组合变异粒子群算法的优化中，取粒子数N为200，迭代次数nmax为150。本发明实施例提供的空调负荷集群的聚合功率需求变化曲线如图7所示。
利用本发明所提方法得到如图8所示的薄弱地区含DG的配网孤岛优化划分方案。划分方案包括4个孤岛：孤岛1为断开边3-4、36-37、15-16、12-57形成，包含DG1满足CDG&SDG&BDG，可以使孤岛稳定运行，孤岛总负荷量为2278.85kW、功率裕量为-28.85kW、允许减载量为45.56kW；孤岛2为断开边29-30形成，可以在柴-储支持情况下实现孤岛稳定运行，孤岛总负荷量为39.5kW、功率裕量为0.5kW、允许减载量为0.79kW；孤岛3为断开边22-22、26-27形成，可以使孤岛稳定运行，孤岛总负荷量为47.3kW、功率裕量为2.7kW、允许减载量为0.95kW；孤岛4为断开边3-59、68-69形成，可以使孤岛稳定运行，孤岛总负荷量为146.42kW、功率裕量为3.58kW、允许减载量为2.93kW。
本申请的另一方面，提供一种柴储供电模式的配电网协调控制系统，包括：
特征参数模块，被配置为基于配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求及耦合互补特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，建立不同类型负荷的特征参数；
分级控制参数模块，被配置为分析柴-储供电模式下配电网供电可靠性要求，根据不同类型负荷的特征参数，获取配电网负荷特征分类及分级控制参数；
优化模型模块，被配置为根据柴-储供电模式下配电网负荷特征分类及分级控制参数，以及虚拟变电站的多层级协调措施参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型；
评价体系模块，被配置为根据薄弱地区配电网多目标协调优化模型，对末端配电网运行现状进行定量评估，对协同优化方法进行反馈校正，得出配电网综合评价指标体系参数；
协调控制模块，被配置为根据配电网综合评价指标体系参数，对配电网实施协调控制。
本申请在柴储供电模式下，采用负荷特征分类及分级控制，根据配电网运行综合评价指标参数，形成柴储供电模式的配电网协调控制方法及系统，合理的优化了配电网的负荷管理，增强了配电网的可靠性，同时还兼顾经济性，适于在配电网薄弱地区进行推广运用。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种柴储供电模式的配电网协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求及耦合互补特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，建立不同类型负荷的特征参数；
分析柴-储供电模式下配电网供电可靠性要求，根据不同类型负荷的特征参数，获取配电网负荷特征分类及分级控制参数；
根据柴-储供电模式下配电网负荷特征分类及分级控制参数，以及虚拟变电站的多层级协调措施参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型；
根据薄弱地区配电网多目标协调优化模型，对末端配电网运行现状进行定量评估，对协同优化方法进行反馈校正，得出配电网综合评价指标体系参数；
根据配电网综合评价指标体系参数，对配电网实施协调控制；
其中，所述基于配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求及耦合互补特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，建立不同类型负荷的特征参数的步骤中，包括：
研究配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，依据通信延迟对负荷分散自律控制性能的影响，选择控制参数，提出用电负荷集群的分散自律控制策略；
所述分析柴-储供电模式下配电网供电可靠性要求，根据不同类型负荷的特征参数，获取配电网负荷特征分类及分级控制参数的步骤中，包括：
根据用户的负荷容量和重要性，对参与大电网互动运行的用电负荷进行分类，提出负荷分级协调机制：频率自适应负荷切除、一键式负荷群控及负荷虚拟调峰：
频率自适应负荷切除在特高压直流严重故障导致系统频率快速下降时，通过快速负荷控制手段，有效抑制频率下降；
一键式负荷群控在特高压输送通道故障后，自动快速切除部分负荷，减轻重要输电通道潮流越限程度；
负荷虚拟调峰在特高压输送通道故障后，控制重要断面潮流越限，控制省际联络线超用，控制系统旋转备用，计算模型如下：
式(1)为目标函数，式中θi为功率因数角；Gij为节点i与节点j的互电导；Bij为节点i与节点j之间的互电纳；ΔPi为节点i的有功功率变化量；ΔQi为节点i的无功功率变化量；Vi为节点i的电压；Vj为节点j的电压；n表示系统节点数，i表示负荷对应节点号，ΔPdi为节点i对应负荷调整量；式(2)-(5)为约束条件，式中Pi SP,Qi SP分别为节点i的有功、无功注入功率，j∈i表示与节点i相邻的节点j；ΔPdmax表示人工设定负荷最大调整量；αi为分区i的负荷调整比例系数，分别为分区i的负荷调整比例系数的最小最大值；/>分别是断面T的有功功率上下限；Pij是断面T中支路i-j有功功率；/>表示断面T的合功率；
所述根据柴-储供电模式下配电网负荷特征分类及分级控制参数，以及虚拟变电站的多层级协调措施参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型的步骤中，包括：
薄弱区域配电网发生故障后，在优先保障关键负荷的前提下，需要尽快恢复非故障失电区的负荷供电，提高供电可靠性，为快速确定配电网故障恢复的最优方案，提出了一种阶段式的恢复方法，包括孤岛方案匹配、恢复网络连通性、以电压不越限值及线路不过载为目标进行重构以及切负荷四个阶段；
针对国内的配电网基本上是以断路器与负荷开关共存的情况，提出了考虑分布式电源运行特性，将尽可能多的关键负荷保障量作为孤岛划分目标，结合经典的深度优先搜索与二进制组合变异粒子群算法来进行孤岛的优化划分方法，把待处理的配网区域划分为多个孤岛；通过二进制组合变异粒子群算法对每个表示划分方案的粒子进行更新、调节；对每次迭代产生的新粒子利用深度优先搜索算法进行单孤岛功率连通性校验；对于不满足连通性要求的孤岛进行方案编码的调整，最后找出最优方案；基于改进粒子群算法的配电网孤岛划分方法的目标函数为：
式中：lLi表示第i个节点是否投入，取0或1，其中0表示未投入，1表示投入；
hLi取值取决于lLi投入节点的类型；若lLi投入节点为负荷，则hLi为相应的负荷权重，权重越大表示该负荷越重要，本算法中一级负荷取1，二级负荷取0.1，三级负荷取0.01；若lLi投入节点为电源，则hLi取0；PLi表示第i个负荷功率值；Cn表示节点数；
约束条件包括孤岛内功率平衡约束和功率连通性约束；
所述孤岛内功率平衡约束为：
式中：lGk表示第k个DG是否包含在孤岛内，若是则取1，若不是则取0；PGk表示第k个DG容量；Cn′表示孤岛内节点数；NG表示孤岛内DG个数；
功率连通性约束为：
其中，DG为分布式电源；lLg＝1表示孤岛内包含第Lg个DG，lLg＝0表示孤岛内不包含第Lg个DG，即孤岛内至少含有1个DG；lLd＝1表示孤岛内包含第Ld个负荷，lLg＝0表示孤岛内不包含第Ld个负荷，即孤岛内至少含有1个负荷；nLi-Lj＝1表示节点i与节点j相邻，nLi-Lj＝0表示节点i与节点j不相邻；G表示DG集合；I表示节点集合；
利用PSO算法进行孤岛划分，种群中每个粒子代表一个划分方案，用0、1表示网络中的节点是否被选中，0表示未被选中，1表示选中，种群的维数为网络的节点数；配电网发生故障前整个网络的状态是功率连通的，划分的孤岛也必须是功率连通的，所以需要对随机产生的粒子种群进行功率连通性校验，然后进行寻优计算；
所述根据薄弱地区配电网多目标协调优化模型，对末端配电网运行现状进行定量评估，对协同优化方法进行反馈校正，得出配电网综合评价指标体系参数的步骤中，包括：
依据指标体系构建原则，结合电网实际运行状况，综合考虑未来负荷增长对电网结构的影响及需要，以及电网整体一致的协调性，并在配电网综合评价指标体系参数中增加供电公司收益性指标参数；
所述根据配电网综合评价指标体系参数，对配电网实施协调控制的步骤中，包括：
建立配电网预想故障集评估和配电网在线风险评估，在配电网预想故障集评估和配电网在线风险评估的基础上，提出薄弱区域配电网运行综合评价模型；
所述配电网预想故障集评估是通过定义系统的网络脆弱点，假设最大负载条件下，通过扫描生成预想故障集，再对于断面数据，针对预想故障集进行评估，生成系统脆弱点，计算各脆弱点的脆弱度，并且脆弱点作为风险评估中馈线联络组影响健康值的因素之一；
所述配电网在线风险评估是薄弱区域配电网实现自愈的基础，通过评估能够辨识系统的薄弱环节，为消除风险提供依据；将配电网的风险等效为健康度与重要度的二维组合，分别考虑不同因素对二者的影响，然后综合得到评估后的风险值R:
R＝健康度(H)×重要度(I)
式中：ωj为健康度的第j个影响因素权重；Gj为第j个影响因素所确定的健康度等级；ζi为重要度的第i个影响因素权重；Fi为第i个影响因素所确定的重要度等级。
2.根据权利要求1所述的柴储供电模式的配电网协调控制方法，其特征在于，所述用电负荷集群包括空调、热水器以及洗衣机。
3.根据权利要求1所述的柴储供电模式的配电网协调控制方法，其特征在于，所述表示断面T的合功率具有方向性。
4.根据权利要求1所述的柴储供电模式的配电网协调控制方法，其特征在于，所述孤岛内功率平衡约束的步骤中还包括：对不满足功率平衡约束的孤岛在允许减载量范围内进行选择性的切除二、三级负荷，切除后若能在允许的减载量内通过减负荷得到满足约束条件的孤岛，则视为满足孤岛内功率平衡约束条件。
5.一种柴储供电模式的配电网协调控制系统，其特征在于，包括：
特征参数模块，被配置为基于配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求及耦合互补特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，建立不同类型负荷的特征参数；
分级控制参数模块，被配置为分析柴-储供电模式下配电网供电可靠性要求，根据不同类型负荷的特征参数，获取配电网负荷特征分类及分级控制参数；
优化模型模块，被配置为根据柴-储供电模式下配电网负荷特征分类及分级控制参数，以及虚拟变电站的多层级协调措施参数，构建薄弱地区配电网多目标协调优化模型；
评价体系模块，被配置为根据薄弱地区配电网多目标协调优化模型，对末端配电网运行现状进行定量评估，对协同优化方法进行反馈校正，得出配电网综合评价指标体系参数；
协调控制模块，被配置为根据配电网综合评价指标体系参数，对配电网实施协调控制；
所述特征参数模块被进一步配置为：
研究配电网薄弱地区负荷的差异化用能需求特性，对典型可调资源进行负荷集群特征提取，依据通信延迟对负荷分散自律控制性能的影响，选择控制参数，提出用电负荷集群的分散自律控制策略；
所述分级控制参数模块被进一步配置为：
根据用户的负荷容量和重要性，对参与大电网互动运行的用电负荷进行分类，提出负荷分级协调机制：频率自适应负荷切除、一键式负荷群控及负荷虚拟调峰：
频率自适应负荷切除在特高压直流严重故障导致系统频率快速下降时，通过快速负荷控制手段，有效抑制频率下降；
一键式负荷群控在特高压输送通道故障后，自动快速切除部分负荷，减轻重要输电通道潮流越限程度；
负荷虚拟调峰在特高压输送通道故障后，控制重要断面潮流越限，控制省际联络线超用，控制系统旋转备用，计算模型如下：
式(1)为目标函数，式中θi为功率因数角；Gij为节点i与节点j的互电导；Bij为节点i与节点j之间的互电纳；ΔPi为节点i的有功功率变化量；ΔQi为节点i的无功功率变化量；Vi为节点i的电压；Vj为节点j的电压；n表示系统节点数，i表示负荷对应节点号，ΔPdi为节点i对应负荷调整量；式(2)-(5)为约束条件，式中Pi SP,Qi SP分别为节点i的有功、无功注入功率，j∈i表示与节点i相邻的节点j；ΔPdmax表示人工设定负荷最大调整量；αi为分区i的负荷调整比例系数，分别为分区i的负荷调整比例系数的最小最大值；/>分别是断面T的有功功率上下限；Pij是断面T中支路i-j有功功率；/>表示断面T的合功率；
所述优化模型模块被进一步配置为：
薄弱区域配电网发生故障后，在优先保障关键负荷的前提下，需要尽快恢复非故障失电区的负荷供电，提高供电可靠性，为快速确定配电网故障恢复的最优方案，提出了一种阶段式的恢复方法，包括孤岛方案匹配、恢复网络连通性、以电压不越限值及线路不过载为目标进行重构以及切负荷四个阶段；
针对国内的配电网基本上是以断路器与负荷开关共存的情况，提出了考虑分布式电源运行特性，将尽可能多的关键负荷保障量作为孤岛划分目标，结合经典的深度优先搜索与二进制组合变异粒子群算法来进行孤岛的优化划分方法，把待处理的配网区域划分为多个孤岛；通过二进制组合变异粒子群算法对每个表示划分方案的粒子进行更新、调节；对每次迭代产生的新粒子利用深度优先搜索算法进行单孤岛功率连通性校验；对于不满足连通性要求的孤岛进行方案编码的调整，最后找出最优方案；基于改进粒子群算法的配电网孤岛划分方法的目标函数为：
式中：lLi表示第i个节点是否投入，取0或1，其中0表示未投入，1表示投入；
hLi取值取决于lLi投入节点的类型；若lLi投入节点为负荷，则hLi为相应的负荷权重，权重越大表示该负荷越重要，本算法中一级负荷取1，二级负荷取0.1，三级负荷取0.01；若lLi投入节点为电源，则hLi取0；PLi表示第i个负荷功率值；Cn表示节点数；
约束条件包括孤岛内功率平衡约束和功率连通性约束；
所述孤岛内功率平衡约束为：
式中：lGk表示第k个DG是否包含在孤岛内，若是则取1，若不是则取0；PGk表示第k个DG容量；Cn′表示孤岛内节点数；NG表示孤岛内DG个数；
功率连通性约束为：
其中，DG为分布式电源；lLg＝1表示孤岛内包含第Lg个DG，lLg＝0表示孤岛内不包含第Lg个DG，即孤岛内至少含有1个DG；lLd＝1表示孤岛内包含第Ld个负荷，lLg＝0表示孤岛内不包含第Ld个负荷，即孤岛内至少含有1个负荷；nLi-Lj＝1表示节点i与节点j相邻，nLi-Lj＝0表示节点i与节点j不相邻；G表示DG集合；I表示节点集合；
利用PSO算法进行孤岛划分，种群中每个粒子代表一个划分方案，用0、1表示网络中的节点是否被选中，0表示未被选中，1表示选中，种群的维数为网络的节点数；配电网发生故障前整个网络的状态是功率连通的，划分的孤岛也必须是功率连通的，所以需要对随机产生的粒子种群进行功率连通性校验，然后进行寻优计算；
所述评价体系模块被进一步配置为：
依据指标体系构建原则，结合电网实际运行状况，综合考虑未来负荷增长对电网结构的影响及需要，以及电网整体一致的协调性，并在配电网综合评价指标体系参数中增加供电公司收益性指标参数；
所述协调控制模块被进一步配置为：
建立配电网预想故障集评估和配电网在线风险评估，在配电网预想故障集评估和配电网在线风险评估的基础上，提出薄弱区域配电网运行综合评价模型；
所述配电网预想故障集评估是通过定义系统的网络脆弱点，假设最大负载条件下，通过扫描生成预想故障集，再对于断面数据，针对预想故障集进行评估，生成系统脆弱点，计算各脆弱点的脆弱度，并且脆弱点作为风险评估中馈线联络组影响健康值的因素之一；
所述配电网在线风险评估是薄弱区域配电网实现自愈的基础，通过评估能够辨识系统的薄弱环节，为消除风险提供依据；将配电网的风险等效为健康度与重要度的二维组合，分别考虑不同因素对二者的影响，然后综合得到评估后的风险值R:
R＝健康度(H)×重要度(I)
式中：ωj为健康度的第j个影响因素权重；Gj为第j个影响因素所确定的健康度等级；ζi为重要度的第i个影响因素权重；Fi为第i个影响因素所确定的重要度等级。
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