CN116505581B - 考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置 - Google Patents

考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116505581B
CN116505581B CN202310760284.3A CN202310760284A CN116505581B CN 116505581 B CN116505581 B CN 116505581B CN 202310760284 A CN202310760284 A CN 202310760284A CN 116505581 B CN116505581 B CN 116505581B
Authority
CN
China
Prior art keywords
grid
power supply
micro
black start
distributed power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202310760284.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116505581A (zh
Inventor
王怡聪
魏聪
何立钢
许汉平
高晓晶
王法靖
洪华良
柯方超
杨东俊
桑子夏
胡婷
陈�峰
张东寅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Economic and Technological Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Economic and Technological Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Economic and Technological Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd filed Critical Economic and Technological Research Institute of State Grid Hubei Electric Power Co Ltd
Priority to CN202310760284.3A priority Critical patent/CN116505581B/zh
Publication of CN116505581A publication Critical patent/CN116505581A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116505581B publication Critical patent/CN116505581B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/388—Islanding, i.e. disconnection of local power supply from the network
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/001—Methods to deal with contingencies, e.g. abnormalities, faults or failures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
    • H02J3/466—Scheduling the operation of the generators, e.g. connecting or disconnecting generators to meet a given demand
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2203/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J2203/20—Simulating, e g planning, reliability check, modelling or computer assisted design [CAD]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2300/00—Systems for supplying or distributing electric power characterised by decentralized, dispersed, or local generation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，包括：将分布式电源的功率输送能力、调频调压能力和位置分布作为评估指标，评估分布式电源的黑启动能力，并选取黑启动能力最高的分布式电源作为黑启动电源；建立微电网内节点与线路的恢复模型；将微电网内的分布式电源划分为可调度机组、新能源机组以及储能设备，并分别建立分布式电源恢复模型；建立负荷恢复模型；以最大化微电网的停电负荷恢复量为目标建立孤岛微电网黑启动恢复模型，求解得到孤岛微电网的黑启动方法。本发明能够有效评估不同类型分布式电源的黑启动能力，选取黑启动电源，并生成微电网的黑启动策略，不仅提高了黑启动策略适用范围，而且提高了黑启动成功率。

Description

考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统微电网领域，尤其涉及一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置。
背景技术
随着用户供电可靠性要求的不断提高，黑启动逐渐成为微电网所必需的功能之一。微电网的黑启动，需要内部的黑启动电源带动附近的非自启动微源与停电负荷，逐步扩大恢复范围，最终才能完成整个微电网的恢复。然而，现有的微电网黑启动技术，在选取黑启动电源方面存在评估指标不够全面的问题，进而在制定微电网黑启动策略时没有考虑不同类型的分布式电源出力特性，导致生成的微电网黑启动策略存在适用范围窄、黑启动成功率低等问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的适用范围窄、黑启动成功率低的缺陷与问题，提供一种适用范围广、黑启动成功率高的考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置。
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，包括：
将分布式电源的功率输送能力、调频调压能力和位置分布作为评估指标，评估分布式电源的黑启动能力，并选取黑启动能力最高的分布式电源作为黑启动电源；
建立微电网内节点与线路的恢复模型；将微电网内的分布式电源划分为可调度机组、新能源机组以及储能设备，并分别建立分布式电源恢复模型；
根据微电网内节点与线路的恢复模型以及分布式电源恢复模型，建立负荷恢复模型；
根据微电网内节点与线路的恢复模型、分布式电源恢复模型以及负荷恢复模型，以最大化微电网的停电负荷恢复量为目标建立孤岛微电网黑启动恢复模型，求解得到孤岛微电网的黑启动方法。
分布式电源的功率输送能力指标为：
；
式中，表示分布式电源的功率输送能力指标；/>表示分布式电源于初始时刻启动后在第/>个时段内可以达到的最大输出功率；/>为微电网的基准容量；
分布式电源的调压调频能力指标为：
；
式中，表示分布式电源的调压调频能力指标；/>、/>、/>和分别为分布式电源调节速度、调节精度、可用率与可调节容量指标归一化后得到的值；
分布式电源的位置分布指标为：
；
；
式中，表示分布式电源的位置分布指标；/>表示分布式电源与重要负荷的平均距离；/>表示分布式单元所在节点的重要度指标；/>为微电网内重要负荷节点的数量；/>为重要负荷节点的集合；/>为第/>号分布式电源与第/>个重要负荷的距离。
所述评估分布式电源的黑启动能力，包括：计算黑启动能力评估指标的综合权重，并采用模糊综合评价方法评估分布式电源的黑启动能力。
所述微电网内节点与线路的恢复模型为：
；
；
式中，为微电网内第/>号节点的恢复时刻；/>为微电网内第/>号节点的恢复时刻；/>为黑启动电源所在节点的集合；节点/>为节点/>的上游节点；/>为微电网内线路/>完成恢复所需的时段数；/>为黑启动恢复过程的总时段数；/>表示节点/>的恢复状态；
；
式中，为微电网内线路/>完成恢复的时刻；/>表示微电网内线路/>的恢复状态。
所述分布式电源恢复模型包括分布式电源恢复状态模型和分布式电源出力模型；
所述分布式电源恢复状态模型为：
；
；
式中，为分布式电源开始恢复的时段；/>为分布式电源完成启动所需要的时段数；/>为非黑启动电源内第/>号分布式电源的恢复状态变量；/>为非黑启动电源内第/>号分布式电源的运行状态变量；
所述分布式电源出力模型为：
；
式中，为微电网内可调度机组的集合；/>为第/>个可调度机组的运行状态变量；/>和/>分别为第/>个可调度机组的最小和最大有功输出功率；/>和分别为第/>个可调度机组的最小和最大无功输出功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的无功输出功率；
；
式中，为微电网内新能源机组的集合；/>为第/>个新能源机组的运行状态变量；/>和/>分别为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功和无功预测出力；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功输出功率；
；
式中，为微电网内储能设备的集合；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的充电状态变量；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电状态变量；/>和/>分别为第/>个储能设备的最小和最大放电功率；/>和/>分别为第/>个储能设备的最小和最大充电功率；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电功率；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的充电功率；
；
式中，为第1个时段内第/>个储能设备的荷电状态；/>为第/>个储能设备的初始荷电状态；/>为第/>个时段内第/>个储能设备的荷电状态；和/>分别为第/>个储能设备荷电状态的上下限；/>为第/>个储能设备的容量大小；/>和/>分别为第/>个储能设备的充电和放电效率。
所述负荷恢复模型为：
；
式中，为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的有功功率恢复量；/>为第/>个时段内节点/>上所接负荷的恢复状态变量；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的有功功率需求量；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的无功功率恢复量；为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的无功功率需求量；/>为第/>个时段内增加的负荷恢复量；/>为微电网内节点的数量；/>为微电网的频率响应因子；/>为微电网内可调度机组的集合；/>为第/>个可调度机组的运行状态变量；/>为第/>个可调度机组的最大有功输出功率；/>为微电网内新能源机组的集合；/>为第/>个新能源机组的运行状态变量；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功预测出力；/>为微电网内储能设备的集合；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电状态变量；为第/>个储能设备的最大放电功率；
；
式中，为第/>个储能设备在第/>个时段内的充电功率；/>为微电网内非黑启动电源的集合；/>为非黑启动电源内第/>号分布式电源的恢复状态变量；/>为非黑启动电源的第/>号分布式电源启动所需要的有功功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的无功输出功率；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的无功输出功率。
所述孤岛微电网黑启动恢复模型为：
；
式中，为微电网的停电负荷恢复量；/>为黑启动恢复过程的总时段数；/>为微电网节点总数；/>为节点/>所接负荷的重要度系数；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的有功功率恢复量；/>为一个时段持续的时间。
一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动装置，包括：
黑启动电源选取模块，用于将分布式电源的功率输送能力、调频调压能力和位置分布作为评估指标，评估分布式电源的黑启动能力，并选取黑启动能力最高的分布式电源作为黑启动电源；
黑启动方法确定模块，用于建立微电网内节点与线路的恢复模型；将微电网内的分布式电源划分为可调度机组、新能源机组以及储能设备，并分别建立分布式电源恢复模型；根据微电网内节点与线路的恢复模型以及分布式电源恢复模型，建立负荷恢复模型；根据微电网内节点与线路的恢复模型、分布式电源恢复模型以及负荷恢复模型，以最大化微电网的停电负荷恢复量为目标建立孤岛微电网黑启动恢复模型，求解得到孤岛微电网的黑启动方法。
一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动设备，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述计算机程序代码中的指令执行如上述所述的方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述所述的方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置中，黑启动方法依据微电网内分布式电源的功率输送能力、调频调压能力以及拓扑位置分布情况，分别计算分布式电源黑启动能力指标的权重系数，再结合模糊综合评价法，计算得到分布式电源的黑启动能力评估结果，随后根据评估结果选取微电网的黑启动电源，建立微电网黑启动模型并求解得到微电网的黑启动策略。本发明采用功率输送能力指标代替传统的装机容量、爬坡速率以及启动速度等指标，可以统一评估不同类型的分布式电源；此外，微电网黑启动模型中包含了可调度机组、新能源机组以及储能设备等多种资源的出力特性，有助于提出贴近孤岛微电网真实运行状况的黑启动策略，提升微电网的供电可靠性。
附图说明
图1是本发明一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法的流程图。
图2是本发明的实施例中所用微电网测试系统的拓扑图。
图3是本发明的实施例中微电网新能源机组的出力预测曲线图。
图4是本发明一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动装置的结构框图。
图5是本发明一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动设备的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1：
参见图1，一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，包括：
S1、将分布式电源的功率输送能力、调频调压能力和位置分布作为评估指标，评估分布式电源的黑启动能力，并选取黑启动能力最高的分布式电源作为黑启动电源；
分布式电源的功率输送能力指标为：
；
式中，表示分布式电源的功率输送能力指标；/>表示分布式电源于初始时刻启动后在第/>个时段内可以达到的最大输出功率；/>为微电网的基准容量，取值为1000kW；
分布式电源的调压调频能力指标为：
；
式中，表示分布式电源的调压调频能力指标；/>、/>、/>和分别为分布式电源调节速度、调节精度、可用率与可调节容量指标归一化后得到的值；
分布式电源的位置分布指标为：
；
；
式中，表示分布式电源的位置分布指标；/>表示分布式电源与重要负荷的平均距离；/>表示分布式单元所在节点的重要度指标，由改进节点的度指标表示；为微电网内重要负荷节点的数量；/>为重要负荷节点的集合；/>为第/>号分布式电源与第/>个重要负荷的距离，此处采用线路恢复时间进行等效。
结合层次分析法与熵权法计算黑启动能力指标的综合权重：
；
；
；
式中，为第/>项指标的客观权重；/>为指标编号的中间变量；/>为第/>项指标的熵值；/>为第/>项指标的熵值；/>为微电网内分布式电源的集合；/>为微电网分布式电源的数量；矩阵/>表示第/>号分布式电源的第/>项指标的均值；
；/>；
；
；
式中，矩阵表示指标之间两两比较结果的集合；/>表示矩阵/>中第/>行第/>列的元素；/>表示第/>项指标的排序指数；/>表示矩阵/>中第/>行元素之和；/>表示排序指数中的最大值；/>为排序指数中的最小值；/>表示矩阵/>中第/>行第/>列的元素；/>表示矩阵/>中第/>行第/>列的元素；/>和/>分别表示矩阵/>中第/>行第/>列和第/>行第/>列的元素；
主观权重通过矩阵/>最大特征值对应向量的元素进行归一化得到；
；
式中，表示第/>项指标的综合权重；/>为第/>项指标的客观权重；/>为第项指标的主观权重；/>为主观权重与客观权重之间的相对重要系数，取值为1时表示主观权重与客观权重同样重要；
根据计算得到的指标综合权重，采用模糊综合评价方法评估分布式电源的黑启动能力，具体形式如下所示：
分布式电源的黑启动能力评估结果分为5级：
；
式中，为分布式电源黑启动能力等级集合；/>、/>、/>、/>、/>为不同的黑启动能力评估等级，依次表示为很弱、弱、中等、强、很强；
模糊综合评价法需要得到各分布式电源对每个黑启动能力等级集合元素的隶属度，利用矩阵通过隶属函数来确定隶属度，选取三角形分布作为模糊综合评价的隶属函数，再采用综合得分法将定性描述转化为定量描述；
设综合权重向量，则第/>号分布式电源的综合评价模糊集/>为：
；
；
式中，表示向量相乘；/>为第/>号分布式电源对于不同黑启动能力评估等级的隶属度；/>为综合评价模糊集/>的第/>项元素；/>为综合权重向量中第/>项元素；/>为/>中的第/>项元素；
对综合评价模糊集中的元素进行归一化：
；
式中，为综合评价模糊集/>中的元素进行归一化后得到的值；/>为综合评价模糊集/>中的第/>项元素；
得到综合评价结果后采用综合得分法进行定量描述，具体方法为给黑启动能力等级集合的元素赋予不同的分值，本发明取，将分数期望值作为分布式电源黑启动能力的评估结果：
；
式中，为第/>号分布式电源的黑启动能力评估分数；/>为不同的黑启动能力评估等级对应的分数；
按分布式电源黑启动能力分数期望值的高低对分布式电源的黑启动能力进行排序。
S2、建立微电网内节点与线路的恢复模型：
；
；
式中，为微电网内第/>号节点的恢复时刻；/>为微电网内第/>号节点的恢复时刻；/>为黑启动电源所在节点的集合；节点/>为节点/>的上游节点；/>为微电网内线路/>完成恢复所需的时段数；/>为黑启动恢复过程的总时段数；/>表示节点/>的恢复状态；
；
式中，为微电网内线路/>完成恢复的时刻；/>表示微电网内线路/>的恢复状态。
S3、将微电网内的分布式电源划分为可调度机组、新能源机组以及储能设备，并分别建立分布式电源恢复模型；所述分布式电源恢复模型包括分布式电源恢复状态模型和分布式电源出力模型；
所述分布式电源恢复状态模型为：
；
；
式中，为分布式电源开始恢复的时段；/>为分布式电源完成启动所需要的时段数；/>为非黑启动电源内第/>号分布式电源的恢复状态变量，取值为1时表示该电源正在恢复；/>为非黑启动电源内第/>号分布式电源的运行状态变量，取值为1时表示该电源正在运行；
所述分布式电源出力模型为：
①可调度机组
；
式中，为微电网内可调度机组的集合；/>为第/>个可调度机组的运行状态变量，取值为1时表示该机组正在运行；/>和/>分别为第/>个可调度机组的最小和最大有功输出功率；/>和/>分别为第/>个可调度机组的最小和最大无功输出功率；为第/>个可调度机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的无功输出功率；
②新能源机组
；
式中，为微电网内新能源机组的集合；/>为第/>个新能源机组的运行状态变量，取值为1时表示该机组正在运行；/>和/>分别为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功和无功预测出力；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功输出功率；
③储能设备
；
式中，为微电网内储能设备的集合；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的充电状态变量，取值为1是表示储能设备正在充电；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电状态变量，取值为1时表示储能设备正在放电；/>和/>分别为第个储能设备的最小和最大放电功率；/>和/>分别为第/>个储能设备的最小和最大充电功率；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电功率；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的充电功率；/>
；
式中，为第1个时段内第/>个储能设备的荷电状态；/>为第/>个储能设备的初始荷电状态；/>为第/>个时段内第/>个储能设备的荷电状态；和/>分别为第/>个储能设备荷电状态的上下限；/>为第/>个储能设备的容量大小；/>和/>分别为第/>个储能设备的充电和放电效率。
S4、根据微电网内节点与线路的恢复模型以及分布式电源恢复模型，建立负荷恢复模型：
；
式中，为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的有功功率恢复量；/>为第/>个时段内节点/>上所接负荷的恢复状态变量，取值为1时，表示负荷已恢复；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的有功功率需求量；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的无功功率恢复量；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的无功功率需求量；/>为第/>个时段内增加的负荷恢复量；/>为微电网内节点的数量；/>为微电网的频率响应因子，取值为0.2；/>为微电网内可调度机组的集合；/>为第/>个可调度机组的运行状态变量；/>为第/>个可调度机组的最大有功输出功率；/>为微电网内新能源机组的集合；/>为第/>个新能源机组的运行状态变量；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功预测出力；/>为微电网内储能设备的集合；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电状态变量；/>为第/>个储能设备的最大放电功率；
；
式中，为第/>个储能设备在第/>个时段内的充电功率；/>为微电网内非黑启动电源的集合；/>为非黑启动电源内第/>号分布式电源的恢复状态变量；/>为非黑启动电源的第/>号分布式电源启动所需要的有功功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的无功输出功率；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的无功输出功率。该式为微电网黑启动过程中的功率平衡条件。
S5、根据微电网内节点与线路的恢复模型、分布式电源恢复模型以及负荷恢复模型，以最大化微电网的停电负荷恢复量为目标建立孤岛微电网黑启动恢复模型，采用Gurobi等商业求解器求解得到孤岛微电网的黑启动方法；
所述孤岛微电网黑启动恢复模型为：
；
式中，为微电网的停电负荷恢复量；/>为黑启动恢复过程的总时段数；/>为微电网节点总数；/>为节点/>所接负荷的重要度系数，根据负荷等级的划分，取值依次为1、0.2、0.01；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的有功功率恢复量；/>为一个时段持续的时间。
首先通过调研，得到某地区微电网的拓扑参数与分布式电源、负荷相关参数。图2为某地区21节点的微电网系统拓扑，图3为微电网内新能源机组的出力预测曲线，如下表所示则为具体的负荷、线路与分布式电源参数。
表1 微电网节点参数
表2-1 微电网线路参数
表2-2 微电网线路参数
表3 微电网分布式电源参数
表4 微电网储能设备参数
首先从功率输送能力、位置分布以及调压调频能力三个方面出发，评估得到各分布式电源的黑启动能力分数如下表所示。
表5 分布式电源黑启动能力评估结果
根据表5中的数据，选取DG1作为微电网的黑启动电源，建立微电网黑启动模型并求解得到微电网黑启动策略如下所示。
表6-1 微电网黑启动策略
表6-2 微电网黑启动策略
表7-1 微电网微源有功出力与负荷恢复情况（kW）
表7-2 微电网微源有功出力与负荷恢复情况（kW）
结合表6-1、6-2与表7-1、7-2分析可知，DG1与ESS1作为黑启动电源，在第1时步开始运行；DG2与DG3分别在第7时步和第8时步开始工作，为后续分布式电源以及部分关键负荷的恢复提供功率；ESS2在第8时步开始工作；DG4与DG5在第10时步同时开始工作，并逐步提高功率的输出。
从第10时步开始，微电网内的微源全部完成启动，每一时步可恢复的负荷量因此大大增加，微电网内各微源逐渐增大出力满足接入负荷的功率需求；在第14时步以后，微电网内所有负荷均得到恢复，但由于作为新能源机组的DG1与DG5出力发生波动，其他微源的出力也随之发生调整，微源总有功出力仍保持不变。
综上所述，本发明所提出的考虑多类型异质资源参与的微电网黑启动方法实现了微电网内所有停电微源的启动与停电负荷的恢复，具备有效性及合理性。
本发明为一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，依据微电网内分布式电源的功率输送能力、调频调压能力以及拓扑位置分布情况，分别计算分布式电源黑启动能力指标的综合权重系数，再结合模糊综合评价法，计算得到分布式电源的黑启动能力评估结果，随后根据评估结果选取微电网的黑启动电源，建立微电网黑启动模型并求解得到微电网的黑启动策略。
层次分析法：将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标（或准则、约束）的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法。在本发明中，通过层次分析法将专家决策过程中的定性与定量因素有机结合，求解分布式电源黑启动能力指标的主观权重。
熵权法：如果某个指标的信息熵越小，该指标提供的信息量越大，指标变异程度（方差）高，在综合评价中所起作用理当越大，权重就应该越高。在本发明中，熵权法根据指标变异性的大小来确定分布式电源黑启动能力指标的客观权重。
模糊综合评价：一种基于模糊数学的综合评价方法，该综合评价法根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。在本发明中，模糊综合评价法用于对分布式电源的黑启动能力进行排序，挑选排序最优的分布式电源作为黑启动电源。
微电网黑启动模型：根据微电网的拓扑结构，依次建立节点、线路、分布式电源与负荷的恢复模型，并以最大化停电负荷的恢复量为目标，建立微电网的黑启动模型，用于求解微电网的黑启动策略。
实施例2：
参见图4，一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动装置，包括：
黑启动电源选取模块，用于将分布式电源的功率输送能力、调频调压能力和位置分布作为评估指标，评估分布式电源的黑启动能力，并选取黑启动能力最高的分布式电源作为黑启动电源；
黑启动方法确定模块，用于建立微电网内节点与线路的恢复模型；将微电网内的分布式电源划分为可调度机组、新能源机组以及储能设备，并分别建立分布式电源恢复模型；根据微电网内节点与线路的恢复模型以及分布式电源恢复模型，建立负荷恢复模型；根据微电网内节点与线路的恢复模型、分布式电源恢复模型以及负荷恢复模型，以最大化微电网的停电负荷恢复量为目标建立孤岛微电网黑启动恢复模型，求解得到孤岛微电网的黑启动方法。
实施例3：
参见图5，一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动设备，包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述计算机程序代码中的指令执行一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法。
一般来说，用以实现本发明方法的计算机指令的可以采用一个或多个计算机可读的存储介质的任意组合来承载。非临时性计算机可读存储介质可以包括任何计算机可读介质，除了临时性地传播中的信号本身。
计算机可读存储介质例如可以是，但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器（RAn）、只读存储器(ROn)、可擦式可编程只读存储器(EKROn或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROn)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
可以以一个或多个程序设计语言或其组合来编写用以执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Snalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言，特别是可以使用适于神经网络计算的Kython语言和基于TensorFlow、KyTorch等平台框架。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意个类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算机，或连接到外部计算机（例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接）。
上述设备和非临时性计算机可读存储介质，可以参见对一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及有益效果的具体描述，在此不再赘述。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，应当理解的是，上述实施例是示例性的，不能解释为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，其特征在于，包括：
将分布式电源的功率输送能力、调频调压能力和位置分布作为评估指标，评估分布式电源的黑启动能力，并选取黑启动能力最高的分布式电源作为黑启动电源；
建立微电网内节点与线路的恢复模型；将微电网内的分布式电源划分为可调度机组、新能源机组以及储能设备，并分别建立分布式电源恢复模型；
根据微电网内节点与线路的恢复模型以及分布式电源恢复模型，建立负荷恢复模型；
根据微电网内节点与线路的恢复模型、分布式电源恢复模型以及负荷恢复模型，以最大化微电网的停电负荷恢复量为目标建立孤岛微电网黑启动恢复模型，求解得到孤岛微电网的黑启动方法。
2.根据权利要求1所述的一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，其特征在于，
分布式电源的功率输送能力指标为：
；
式中，表示分布式电源的功率输送能力指标；/>表示分布式电源于初始时刻启动后在第/>个时段内可以达到的最大输出功率；/>为微电网的基准容量；
分布式电源的调压调频能力指标为：
；
式中，表示分布式电源的调压调频能力指标；/>、/>、/>和/>分别为分布式电源调节速度、调节精度、可用率与可调节容量指标归一化后得到的值；
分布式电源的位置分布指标为：
；
；
式中，表示分布式电源的位置分布指标；/>表示分布式电源与重要负荷的平均距离；/>表示分布式单元所在节点的重要度指标；/>为微电网内重要负荷节点的数量；/>为重要负荷节点的集合；/>为第/>号分布式电源与第/>个重要负荷的距离。
3.根据权利要求1所述的一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，其特征在于，所述评估分布式电源的黑启动能力，包括：
计算黑启动能力评估指标的综合权重，并采用模糊综合评价方法评估分布式电源的黑启动能力。
4.根据权利要求1所述的一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，其特征在于，所述微电网内节点与线路的恢复模型为：
；
；
式中，为微电网内第/>号节点的恢复时刻；/>为微电网内第/>号节点的恢复时刻；/>为黑启动电源所在节点的集合；节点/>为节点/>的上游节点；/>为微电网内线路/>完成恢复所需的时段数；/>为黑启动恢复过程的总时段数；/>表示节点/>的恢复状态；
；
式中，为微电网内线路/>完成恢复的时刻；/>表示微电网内线路/>的恢复状态。
5.根据权利要求1所述的一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，其特征在于，所述分布式电源恢复模型包括分布式电源恢复状态模型和分布式电源出力模型；
所述分布式电源恢复状态模型为：
；
；
式中，为分布式电源开始恢复的时段；/>为分布式电源完成启动所需要的时段数；/>为非黑启动电源内第/>号分布式电源的恢复状态变量；/>为非黑启动电源内第/>号分布式电源的运行状态变量；
所述分布式电源出力模型为：
；
式中，为微电网内可调度机组的集合；/>为第/>个可调度机组的运行状态变量；/>和/>分别为第/>个可调度机组的最小和最大有功输出功率；/>和/>分别为第/>个可调度机组的最小和最大无功输出功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的无功输出功率；
；
式中，为微电网内新能源机组的集合；/>为第/>个新能源机组的运行状态变量；/>和/>分别为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功和无功预测出力；为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功输出功率；
；
式中，为微电网内储能设备的集合；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的充电状态变量；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电状态变量；/>和分别为第/>个储能设备的最小和最大放电功率；/>和/>分别为第/>个储能设备的最小和最大充电功率；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电功率；为第/>个储能设备在第/>个时段内的充电功率；
；
式中，为第1个时段内第/>个储能设备的荷电状态；/>为第/>个储能设备的初始荷电状态；/>为第/>个时段内第/>个储能设备的荷电状态；/>和/>分别为第/>个储能设备荷电状态的上下限；/>为第/>个储能设备的容量大小；/>和/>分别为第/>个储能设备的充电和放电效率。
6.根据权利要求1所述的一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，其特征在于，所述负荷恢复模型为：
；
式中，为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的有功功率恢复量；/>为第/>个时段内节点/>上所接负荷的恢复状态变量；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的有功功率需求量；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的无功功率恢复量；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的无功功率需求量；/>为第/>个时段内增加的负荷恢复量；/>为微电网内节点的数量；/>为微电网的频率响应因子；/>为微电网内可调度机组的集合；/>为第/>个可调度机组的运行状态变量；/>为第/>个可调度机组的最大有功输出功率；/>为微电网内新能源机组的集合；/>为第/>个新能源机组的运行状态变量；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功预测出力；/>为微电网内储能设备的集合；/>为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电状态变量；/>为第/>个储能设备的最大放电功率；
；
式中，为第/>个储能设备在第/>个时段内的充电功率；/>为微电网内非黑启动电源的集合；/>为非黑启动电源内第/>号分布式电源的恢复状态变量；/>为非黑启动电源的第/>号分布式电源启动所需要的有功功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的有功输出功率；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的有功输出功率；为第/>个储能设备在第/>个时段内的放电功率；/>为第/>个可调度机组在第/>个时段内的无功输出功率；/>为第/>个新能源机组在第/>个时段内的无功输出功率。
7.根据权利要求1所述的一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法，其特征在于，所述孤岛微电网黑启动恢复模型为：
；
式中，为微电网的停电负荷恢复量；/>为黑启动恢复过程的总时段数；/>为微电网节点总数；/>为节点/>所接负荷的重要度系数；/>为在第/>个时段内节点/>上所接负荷的有功功率恢复量；/>为一个时段持续的时间。
8.一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动装置，其特征在于，包括：
黑启动电源选取模块，用于将分布式电源的功率输送能力、调频调压能力和位置分布作为评估指标，评估分布式电源的黑启动能力，并选取黑启动能力最高的分布式电源作为黑启动电源；
黑启动方法确定模块，用于建立微电网内节点与线路的恢复模型；将微电网内的分布式电源划分为可调度机组、新能源机组以及储能设备，并分别建立分布式电源恢复模型；根据微电网内节点与线路的恢复模型以及分布式电源恢复模型，建立负荷恢复模型；根据微电网内节点与线路的恢复模型、分布式电源恢复模型以及负荷恢复模型，以最大化微电网的停电负荷恢复量为目标建立孤岛微电网黑启动恢复模型，求解得到孤岛微电网的黑启动方法。
9.一种考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动设备，其特征在于，
包括存储器和处理器；
所述存储器，用于存储计算机程序代码，并将所述计算机程序代码传输给所述处理器；
所述处理器，用于根据所述计算机程序代码中的指令执行如权利要求1至7任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的方法。
CN202310760284.3A 2023-06-27 2023-06-27 考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置 Active CN116505581B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310760284.3A CN116505581B (zh) 2023-06-27 2023-06-27 考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310760284.3A CN116505581B (zh) 2023-06-27 2023-06-27 考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116505581A CN116505581A (zh) 2023-07-28
CN116505581B true CN116505581B (zh) 2023-08-29

Family

ID=87326999

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310760284.3A Active CN116505581B (zh) 2023-06-27 2023-06-27 考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116505581B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015090375A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-25 Abb Technology Ltd Microgrid black-start
CN114725926A (zh) * 2022-03-18 2022-07-08 上海电力大学 面向韧性提升的分布式资源辅助主网关键节点黑启动策略
CN115995847A (zh) * 2023-03-22 2023-04-21 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种微电网黑启动方法、装置、系统及存储介质

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10886737B2 (en) * 2016-01-25 2021-01-05 S&C Electric Company Energization control for establishing microgrids
US11777310B2 (en) * 2021-01-26 2023-10-03 Qatar University Virtual inertia estimation for black-start using Tower of Hanoi (ToH) for emerging electricity distribution networks

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015090375A1 (en) * 2013-12-18 2015-06-25 Abb Technology Ltd Microgrid black-start
CN114725926A (zh) * 2022-03-18 2022-07-08 上海电力大学 面向韧性提升的分布式资源辅助主网关键节点黑启动策略
CN115995847A (zh) * 2023-03-22 2023-04-21 国网湖北省电力有限公司电力科学研究院 一种微电网黑启动方法、装置、系统及存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"含微电网的配电网故障恢复策略研究";姬玉泽;《北京交通大学硕士毕业论文》(第3期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116505581A (zh) 2023-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106655248B (zh) 一种并网型微电网电源容量配置方法
Wang et al. Optimal capacity design for hybrid energy storage system supporting dispatch of large-scale photovoltaic power plant
CN109728579B (zh) 一种配电网运行效率的评估方法、评估装置及评估设备
CN107330573B (zh) 一种光伏系统关键设备的状态评估方法及装置
JP7281960B2 (ja) 電力系統計画装置および方法
CN113159341A (zh) 融合深度强化学习和专家经验的配电网辅助决策方法及系统
Liu et al. Group decision support system for backbone-network reconfiguration
CN114696351A (zh) 一种电池储能系统动态优化方法、装置、电子设备和存储介质
CN110472822A (zh) 一种智能配电网供电可靠性评估系统及方法
CN115513984A (zh) 储能系统日前充放电功率的确定方法、装置、存储介质
CN117060408B (zh) 新能源发电预测方法及系统
CN116505581B (zh) 考虑多类型异质资源参与的孤岛微电网黑启动方法及装置
CN116502771B (zh) 一种基于电力物资预测的配电方法及系统
CN113629778A (zh) 一种分布式光伏配电网光储系统设计方法
CN105514988A (zh) 一种计及动态时空特征的微电网电源规划方案优选方法
CN111047461B (zh) 一种直流多微网的黑启动方法
CN115347621A (zh) 联合发电系统的调度方法、装置、电子设备、介质
CN113255957A (zh) 综合服务站不确定因素的定量优化分析方法及系统
Ding et al. Reliability evaluation of direct current distribution system for intelligent buildings based on big data analysis
Sachs et al. Combined probabilistic and set-based uncertainties for a stochastic model predictive control of island energy systems
CN117175639B (zh) 与储能单元协调配套的配电自动化方法及系统
CN111049138B (zh) 一种基于云储能系统的微电网多源协调优化的方法和装置
WO2023063383A1 (ja) 生成方法、生成装置、及び生成プログラム
CN116505518A (zh) 电网故障控制方法、装置及存储介质
CN115995885B (zh) 一种组串式储能系统满载运行自动测试方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant