1.一种含微网的弹性配电网多级供电恢复方法,其特征在于:其包括以下步骤:S1、设置微电网的主从控制方式并采用光储系统为所述微电网提供电源;
S2、建立所述光储系统的数学模型以及微网发电资源的备用容量模型;
S3、计算配电网弹性评估指标及弹性概率分布;
S4、建立在保证关键负荷全部恢复的同时,以最大化配电网弹性为目标的多级供电恢复策略模型;
S5、提出步骤S4所述的多级供电恢复策略模型的三级供电恢复方案;
S6、采用线性规划的数学方法对配电网的多级供电恢复策略模型进行求解并获得系统的弹性指标;
S7、对多级供电恢复策略模型进行仿真分析。
2.根据权利要求1所述的含微网的弹性配电网多级供电恢复方法,其特征在于:所述步骤S7中利用matlab软件以及YALMIP工具箱中CPLEX12.6版本求解器对算例进行仿真分析。
3.根据权利要求1所述的含微网的弹性配电网多级供电恢复方法,其特征在于:所述步骤S1具体包括以下步骤:S11、选取一个微源作为主控单元,其他微源作为从控单元;
S12、将主控单元的控制器由PQ控制策略切换到Vf控制策略,从控单元的控制器采用PQ控制策略不变。
4.根据权利要求3所述的含微网的弹性配电网多级供电恢复方法,其特征在于:所述步骤S2具体包括以下步骤:S21、假设在单位时间间隔内,储能装置的充放电功率均恒定,将充放电模型用充电状态表示,其数学模型表示为:式中, 为微网k中ESS在时段t内的SOC状态; 为微网k中ESS在时段t-1时SOC的初始状态;Δt为时间步长,取Δt=1h; 为微网k中ESS在时段t-1内的充放电功率,正值表示储能装置充电,负值表示ESS放电; 为微网k中ESS的容量;M为可用微网的集合;
S22、建立微网中备用容量模型:
假设每个时段分析步长为1h,DGs和ESS的发电量均以kW为单位,建立微网中备用容量模型如下,其中,DGs为分布式电源,ESS为储能系统:式中,T1为微网k中的发电资源出现备用容量不足的总时间;xt为微网k在t时段内的状态,若微网k为其外部负荷提供的最大电量小于外部负荷总需求量,则xt=1,若微网k为其外部负荷提供的最大电量大于外部负荷总需求量,则xt=0;T0为故障总停电时间;Rk为微网k恢复的失电负荷的集合;Δt为时间间隔,取Δt=1h,Pi.t为负荷i在t时段内功率需求;
为微网k在t时段能够提供给外部负荷的最大电量; 为微网k中从电源在t时段内出力; 为微网k中主电源在t时段内出力; 为t时段微网k内部关键负荷需求量。
5.根据权利要求4所述的含微网的弹性配电网多级供电恢复方法,其特征在于:所述步骤S21中,为防止ESS电量过充或过放,利用SOC状态进行限制,公式如下:式中, 为微网k中ESS的SOC最小值,取 为微网k中ESS的SOC
最大值,取
6.根据权利要求4所述的含微网的弹性配电网多级供电恢复方法,其特征在于:所述步骤S21中,利用下式对单位时段充放电功率进行限制:式中, 为微网k中ESS单位时段内最大充电功率; 为微网k中ESS单位时段内最大放电功率; 为二元变量,表示充电状态,若微网k中ESS在时段t内充电则 为1,若微网k中ESS在时段t内放电则 为0, 为二元变量,表示放电状态,若微网k中ESS在时段t内放电则 为1,若微网k中ESS在时段t内充电则 为0,ESS不能同时处于充电和放电状态。
7.根据权利要求1所述的含微网的弹性配电网多级供电恢复方法,其特征在于:所述步骤S3具体包括以下步骤:S31、计算配电网弹性评估指标
设td~ta为恢复阶段,在此期间保证恢复全部关键负荷的基础上最大限度的恢复非关键负荷量,假设停电持续时间为T0,则故障在td+T0时被修复,即ta=td+T0,该时间段内的系统性能函数的积分减去应急电源车的恢复成本与无故障运行时目标函数积分的比值为配电网的弹性,即:式中,AR为配电网的弹性;系统性能函数F(t)表示恢复的优先级加权的负荷总功率;G为应急电源车的恢复成本;n为配电网中失电负荷的数量;Ci为第i个负荷的权重因子;Pi(t)为第i个负荷在t时刻的有功功率;α为移动应急电源车的代价损失系数;m为通过移动应急电源车恢复的关键负荷节点数; 为通过移动应急电源车恢复的第im个负荷的有功功率;
S32、定义系统的弹性模型如下:
其中,n0、n1分别为恢复阶段能够恢复的负荷数量;Ti为被恢复的第i个负荷的持续供电时间;Pi为在正常运行状态下第i个负荷的有功功率。
8.根据权利要求7所述的含微网的弹性配电网多级供电恢复方法,其特征在于:所述步骤S4具体包括以下步骤:步骤S41、建立含微网的弹性配电网多级供电恢复方法:
多其中级供电恢复策略由三级恢复方案组成,三级恢复方案包含微网恢复关键负荷的方案、微网与应急电源车协同恢复关键负荷的方案以及微网恢复非关键负荷的方案;
步骤S42、为每个负荷分配权重因子以表示其优先级,具体为:
式中Ci为第i个负荷的权重因子,权重因子应大于等于零,若为关键负荷则Ci≥1,若为非关键负荷则Ci≤0.05。
9.根据权利要求8所述的含微网的弹性配电网多级供电恢复方法,其特征在于:所述步骤S5的具体过程如下:步骤S51:制定微网恢复关键负荷的方案:
a.确定从微电网到关键负荷的恢复树;
对于每个一一对应的微电网和关键负荷,确定唯一恢复路径,从微电网开始的所有路径形成以微电网为根的图论理论树,称为恢复树,将配电网建模为无向图G=(V,E),其中V和E分别是节点和边的集合,V中的节点表示负荷和微电网,E中的弧表示开关;把所有的微电网设为源节点Vs,关键负荷设为目标节点Vt,各边[Vi,Vj]设置一个权值W,其值等于相应节点负荷的有功功率,Wij=∞表示Vi,Vj两节点不相邻,设P是G中从Vs到Vt的一条供电路径,定义路径P的权值是P中所有边的权值之和,记为W(P),W(P)即恢复路径上的总负荷量,找出相应的Vs到Vt所有路径中总权和最小的路径就是最短路径问题即唯一的恢复路径;
b.验证初始恢复树的可行性:
通过微电网发电资源约束、储能装置充放电约束以及一级潮流约束来评估每条恢复树的可行性,具体为:通过发电资源的约束式来检查每个时段内恢复路径上的总负荷量是否超过相应微电网可提供的最大功率,确保关键负荷的持续供电时间为T0,再检查潮流约束,并利用微电网的控制策略来保证恢复期间微电网一直稳定运行,如果满足以上所有约束条件,则恢复路径上的节点和边被添加到节点集和边集中形成恢复树,若不满足则删除该恢复路径,用以上方法得到所有可行恢复路径后,能够得到关键负荷的恢复情况,若出现同一个关键负荷对应两条及两条以上不同的恢复树时,根据三级恢复方案中的目标函数,选择恢复树中总权值和最大的唯一恢复路径,若出现同一个微电网对应两条及两条以上不同的恢复树时,将其合并成一条唯一恢复路径,再重新验证可行性,若不满足所有约束条件则不进行合并,保留总权值和最大的恢复路径,删除其余恢复路径;最后更新恢复树,确定每个微网到关键负荷的唯一恢复路径,若此时还存在未被恢复的关键负荷采用二级恢复方案,启用移动应急电源恢复剩余关键负荷;
S52,微网与应急电源车协同恢复关键负荷的方案:
移动应急电源车可以接入配电网任意馈线中,既可以为单负荷供电也可以形成孤岛为多负荷供电;多台MEPS可以并联运行,联合应急供电,为大型关键负荷或大型负荷群供电,在重大灾害下,若微电网在停电期间不能完全恢复关键负荷时,派遣移动应急电源车对未被恢复的关键负荷进行供电,供电功率表示为:PMEPS,持续供电时间为T0;
S53,建立微网恢复非关键负荷的方案:
在关键负荷全部恢复的基础上,为了充分利用微网中可再生能源以及储能系统的出力,需要启动三级恢复方案,三级恢复方案的目的是为了获得各时段微电网全局最优的供电范围,但微网中可再生能源出力的波动性会导致每一时段能够恢复的非关键负荷量不同,则需按照时序依次得到各时段微网的供电范围;
基于微网恢复关键负荷的方案,在得到每个微网对应的唯一恢复树后,将每条恢复树视为新微网,将微网给相应恢复树上全部负荷供电后的剩余容量视为新微网的最大出力,以新微网为中心,以各时段内新微网的最大出力作为功率半径,扩大每个新微网各时段的供电范围,以最大限度恢复非关键负荷为目标得到各时段每个新微网的最佳供电范围:式中,yi,t为二元变量,当t时段内母线i处非关键负荷得电则yi,t为1,否则为0;Dk为微网k恢复的非关键负荷的集合;
步骤S53中,保证已恢复的负荷保持持续供电状态的约束:
式中,βi,j,t二元变量,表示支路状态,当有潮流由支路i流向支路j时βi,j,t为1,否则为0,Si,t为t时段内微网与母线i连接状态,即母线i为根母线时,Si,t为1,否则为0。
10.根据权利要求1所述的含微网的弹性配电网多级供电恢复方法,其特征在于:所述步骤S6的具体过程如下:S61、应用数学方法求解多级恢复方案的问题;
S62、求解结果能够确定每个微网各时段恢复的非关键负荷量,以及每个非关键负荷的持续供电时间,结合前两级恢复方案的结果,得到每个负荷的运行状态,然后计算弹性指标AR。