基于静态和动态孤岛约束下的微电网弹性增强方法技术

本发明专利技术公开了一种在静态和动态孤岛约束下增强微电网弹性的方法，包括：并网模式下的运行调度模型构建；孤岛模式的运行调度模型构建；频率安全约束的构建。通过故障触发的孤岛条件进行增强，以确保孤岛后MG的生存能力。使用非线性频率响应模型并在规划问题的多级混合整数线性模型中结合相关约束来考虑孤岛后的动态频率行为。的动态频率行为。的动态频率行为。

【技术实现步骤摘要】
基于静态和动态孤岛约束下的微电网弹性增强方法


[0001]本专利技术涉及基于静态和动态孤岛约束下的微电网弹性增强方法。

技术介绍

[0002]弹性是系统对扰动事件抵御、适应以及快速恢复的能力。随着全球自然灾害逐渐增多，构建对极端扰动事件具有恢复力的“弹性电网”受到越来越多关注。微电网通常的特点是惯性降低，在意外形成孤岛的事件后会导致大的瞬变。这些瞬变可能导致级联设备的断开，有保护触发，导致微网中部分负载完全丢失。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的旨在提供基于静态和动态孤岛约束下的微电网弹性增强方法，本专利技术提出一种用于并网运行的微网运行调度模型，通过故障触发的孤岛条件进行增强，以确保孤岛后MG的生存能力(瞬态和稳态)。我们使用非线性频率响应模型并在规划问题的多级混合整数线性模型中结合相关约束来考虑孤岛后的动态频率行为。具体来说，我们包括对最大频率变化率、频率最低点和稳态频率偏差的限制。此外，为了解决这个运营规划问题，我们提出了一种迭代求解算法，以确保可靠的频率响应、自给自足和最佳运行。
[0004]在之后的步骤说明中，N、N
br
和T分别表示节点数、分支数和规划范围，t表示特定时间段。设置索引为{i＝1,
…
,N}由微电网中的所有节点组成，子集和分别用于具有SG和CIG的节点。分支包含在由链接{ij＝1,...,N
br
}表示，其中每个链接(ij)描述从节点i到节点j的线。产生和消耗的有功和无功功率分别用p和q表示。上标“dg”、“pv”和“d”分别代表SGs、CIGs和负载的功率。恒定载荷和柔性载荷分别由各自的幂的上标“c”和“f”表示。在并网模式下，必须满足所有预定负载，而仅在孤岛模式下才允许切负荷。在公共耦合点与电网交换的功率表示为和系统变量包括节点i处的电压v
i
；节点i和j之间的有功/无功功率流P
ij
/Q
ij
；和节点i处的净功率注入p
i
/q
i
。最后，r
ij
/x
ij
表示链路ij的电阻/电抗。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提出基于静态和动态孤岛约束下的微电网弹性增强方法，其特征包括以下部分：
[0006]部分一：并网模式下的运行调度模型构建
[0007]并网运行模型如下所示。目标函数式(a)的第一项和第二项包括分别附加到有功(C
grid,p
)和无功(C
grid,q
)功率的成本与主电网交换。进出口成本因能源市场而异。第三项和第四项与SGs(C
pdg
,C
qdg
)的运营成本(考虑可忽略不计的启动/关闭成本)有关，而第五项(C
pv
)是运行和维护可再生能源的运营成本。最后,C
flex
是当负载从客户的首选消费时段转移时产生的惩罚成本。
[0008][0009]s.t.
[0010][0011][0012][0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020][0021][0022][0023][0024][0025][0026]约束(b)
‑
(c)是网络潮流方程，而(d)
‑
(e)与每个节点的净功率注入有关。每个节点消耗的总负载，恒定且灵活，由(f)给出。每个分支都受到最大负载限制S
ij
的约束，由建模。该二次约束使用构造凸多边形的分段近似线性化。约束(g)
‑
(h)对线性
化加载限制进行建模，其中是构成凸多边形的八段线的导数。节点电压限制由(i)和约束(j)
‑
(m)强制执行，确保不违反对来自电网的电力交换、本地发电容量和总负载的限制。本地生成器的承诺状态由和表示。有功功率、电网功率的限制如式(j)所示，最初(在ψ＝1)基于运营商限制，但是，随着后续迭代，这些限制基于第二阶段问题的解决方案收紧。SGs有向上/向下(rui/rdi)斜坡限制为式(n)和最小开/关时间式(o)其中参数和分别定义了SG的“开”和“关”时段的持续时间。提供的能量在规划范围内受式(p)限制，而一个运行周期内的总弹性负荷能耗由式(q)保证。每次迭代的并网运行模型ψ是一个混合整数线性规划(MILP)问题，其中作为控制变量集。
[0027]部分二：孤岛模式下的运行调度模型构建；
[0028]发生意外孤岛时的目标是确保微网的自给自足，尤其是在为关键负载供电时。微网孤岛在断开连接后至少需要保证1个时间段的自给自足。为了实现这一点，采用了考虑规划范围内每个时间段可能出现的断开连接的稳健模型。对于微网可能与电网断开连接并且到主电网的电力交换在式(d)
‑
式(e)中设置为零的每个时间段，该问题独立解决。下式取代目标函数式(a)以实现最小化负荷削减：
[0029][0030]在此模式下，尽管始终优先处理关键负载，但可以削减所有负载。当节点i上的负载得到服务时，整数α
it
为“1”，否则为“0”。指示负载优先级和在特定节点削减负载的成本。减少的柔性负载量由Δ{p,q}
d,f
表示。对系统运行的约束类似于具有的并网模式。孤岛运行的问题被表述为MILP，其控制变量定义为
[0031]部分三：频率安全约束的构建：
[0032]微网在紧急孤岛事件后不触发保护装置的生存取决于功率阶跃变化的大小以及微网发电机的控制能力。反过来，功率阶跃变化由断开时与主电网的功率交换决定。从孤岛期间微网动态行为的关键方面中提取嵌入在运行调度问题中的生存性限制。微网发电机可以是电网支持的，能够在瞬态事件期间提供电压和频率控制或电网馈电，其有功和无功功率输出仅由监督控制确定，并被视为瞬态期间的恒定PQ注入。孤岛事件后的瞬态响应和稳态工作点由电网支持单元(SG或CIG)结合负载动态控制。虽然常规的方法忽略了负载动态，但方法论可以扩展到包括它们的影响。SG的频率响应受电子机械动力学和涡轮调速器动力学的控制。在快速作用CIG中，电源频率下垂确保功率共享和频率控制，同时可以通过结合虚拟同步机控制来模拟惯性响应。利用组合频率响应模型将SG和CIG与下垂或VSM控制结合
起来从而推导出在有功功率发生阶跃变化时控制瞬态频率响应的性能指标的分析表达式：
[0033]ω(t)＝
‑
Δp/m，
[0034][0035][0036]动态频率响应的特征为频率瞬时变化率ω(t)、频率最低点以及频率最高点(
±
ω
max
)，准稳态响应则受到频率偏差ω
s
的影响。
[0037]由于电网支持单元的高渗透率，微网中降低的系统惯性会影响频率性能，从而导致更大的最大值和最小值以及RoCoF水平。为了防止激活欠频/过频保护和RoCoF继电器，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于静态和动态孤岛约束下的微电网弹性增强方法，其特征在于，所述方法包括：S1，并网模式下的运行调度模型构建；S2，孤岛模式下的运行调度模型构建；S3，频率安全约束的构建；S4，运行调度问题的迭代求解。2.根据权利要求1所述的基于静态和动态孤岛约束下的微电网弹性增强方法，其特征在于，所述S2包括：基于预设条件进行并网模式下的调度；其中，所述预设条件包括：附加到有源有功和与主电网交换的无功电力、进出成本以及运行成本以及运行和维护可再生能源的运营成本以及负载从客户首选消费时段转移的惩罚成本；并网运行模型如下所示；目标函数式a)的第一项和第二项包括分别附加到有功C
gridp
,和无功功率的成本与主电网交换；进出口成本因能源市场而异；第三项和第四项与C
pdg
,C
qdg
的运营成本有关，而第五项C
pv
是运行和维护可再生能源的运营成本；C
flex
是当负载从客户的首选消费时段转移时产生的惩罚成本；s.t.s.t.s.t.s.t.s.t.s.t.s.t.s.t.
约束b
‑
c是网络潮流方程，而d
‑
e与每个节点的净功率注入有关；每个节点消耗的总负载，恒定且灵活，由f给出；每个分支都受到最大负载限制S
ij
的约束，由建模；该二次约束使用构造凸多边形的分段近似线性化；约束g
‑
h对线性化加载限制进行建模，其中是构成凸多边形的八段线的导数；节点电压限制由i和约束j
‑
m强制执行，确保不违反对来自电网的电力交换、本地发电容量和总负载的限制；本地生成器的承诺状态由和表示；有功功率、电网功率的限制如式j所示，最初在ψ＝1基于运营商限制，但是，随着后续迭代，这些限制基于第二阶段问题的解决方案收紧；SGs有向上/向下rui/rdi斜坡限制为式n和最小开/关时间式o其中参数T
ion
和T
ioff
分别定义了SG的“开”和“关”时段的持续时间；提供的能量在规划范围内受式p限制，而一个运行周期内的总弹性负荷能耗由式q保证；每次迭代的并网运行模型ψ是一个混合整数线性规划MILP问题，其中作为控制变量集。3.根据权利要求1所述的基于静态和动态孤岛约束下的微电网弹性增强方法，其特征在于，所述步骤S3包括：在于在孤岛模式下的调度策略中保证微网在断开连接后至少在某个时间段内保证自给自足：微网孤岛在断开连接后至少需要保证1个时间段的自给自足，采用了考虑规划范围内每个时间段可能出现的断开连接的稳健模型；对于微网可能与电网断开连接并且到主电网的电力交换在式d
‑
式e中设置为零的每个时间段，该问题独立解决；使用下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，陈东海，蔡振华，邬航杰，张志雄，胡敬奎，郝杰，徐雨哲，严勇，罗轶，朱晓杰，张勇，袁士超，胡勤，陈磊，朱航，张洪磊，许育燕，周海宏，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司宁波供电公司，
类型：发明
国别省市：