一种分布式电源和储能联合的配电网故障恢复方法及系统与流程

本发明涉及电网故障恢复，尤其涉及一种分布式电源和储能联合的配电网故障恢复方法及系统。

背景技术：

1、分布式电源的高渗透率有利于电网的经济运行，分布式电源能够作为集中供电模式的补充，为电网内的故障电路提供紧急供电服务。当分布式电源处于孤岛运行模式下时，孤岛内的负荷由分布式电源独立供电，在配电系统内的元件发生故障后，分布式电源以孤岛方式运行，以使孤岛内负荷避免发生失电风险，极大程度地避免了由于配电网故障而造成对电力系统安全稳定运行的威胁。

2、分布式电源是电网故障恢复的重要参与资源，形成孤岛需要综合考虑源-荷响应潜力、配电系统内节点负荷、分布式电源紧急供电能力、分布式电源出力置信水平、保护配置和孤岛划分等多种因素的影响。然而，在配电网故障恢复的现有技术中，参与故障恢复的分布式资源较为单一，且未能考虑到分布式电源出力可靠性的影响，导致配电网故障恢复方法可靠性差、方法生成效率低、通信要求高。

技术实现思路

1、本发明提供一种分布式电源和储能联合的配电网故障恢复方法及系统，在综合考虑分布式电源的置信出力、调度能力和供电能力的基础上实现配电网故障恢复，提高配电网故障恢复的效率和可靠性。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种分布式电源和储能联合的配电网故障恢复方法，包括：

3、获取配电网运行数据和分布式源荷历史运行数据；

4、根据所述分布式源荷历史运行数据，计算分布式电源的置信出力；

5、根据所述配电网运行数据和所述分布式源荷历史运行数据构建节点负荷模型，并对所述节点负荷模型进行求解，获得配电网故障恢复阶段分布式电源的调度潜力等级和供电响应深度；

6、结合分布式电源的置信出力、配电网故障恢复阶段分布式电源的调度潜力等级和供电响应深度，构建约束条件，并构建以故障恢复成本最低为目标的目标函数，获得配电网故障恢复模型；

7、使用非精确广义不定邻的交替方向乘子算法对所述配电网故障恢复模型进行求解，获得配电网故障恢复阶段的分布式电源运行功率曲线和储能运行功率曲线；

8、根据所述配电网故障恢复阶段的分布式电源运行功率曲线和储能运行功率曲线，设置分布式电源的运行功率和储能的运行功率。

9、本发明结合分布式电源的置信出力、调度能力和供电能力，以故障恢复成本最低为目标，构建配电网故障恢复模型，并使用非精确广义不定邻的交替方向乘子算法求解配电网故障恢复模型，获得分布式电源和储能联合参与的配电网故障恢复方案，提高了配电网故障恢复方案的生成效率，确保配电网故障恢复的经济最优性和高效可靠性。

10、进一步的，所述获取配电网运行数据，包括：

11、获取配电网运行数据；其中，所述配电网运行数据包括配电网节点数目、节点负荷功率、节点负荷供电等级、分布式电源设备的额定功率、分布式电源设备的效率信息、储能系统的容量、储能系统的充放电功率、储能系统的充放电效率和储能系统的自损耗参数信息。

12、进一步的，所述根据所述分布式源荷历史运行数据，计算分布式电源的置信出力，包括：

13、根据所述分布式源荷历史运行数据，计算分布式电源的置信出力；其中，所述分布式电源的置信出力，具体如下：

14、

15、式中，ndg(t)表示第t时段不同类型分布式电源组合得到的出力状态组合数；na表示供电分区总数，ndg,m表示第m个分区的分布式电源类型总数，ndg(t,m,k)表示第t时段第m个分区第k种类型分布式电源的出力状态数；

16、

17、

18、式中，pg,j(t)表示所有分布式电源在第t时段第j种系统出力状态组合的出力值；pm,k,j(t)表示第m个供电区域第k种类型分布式电源在第t时段对应第j种系统出力状态组合的出力值；pj(t)表示所有分布式电源在第t时段第j种系统出力状态组合出力值的概率；pm,k,j(t)表示第m个供电区域第k种类型分布式电源在第t时段对应第j种系统出力状态组合出力值的概率；na表示供电分区总数，ndg,m表示第m个分区的分布式电源类型总数，ndg(t)表示第t时段不同类型分布式电源组合得到的出力状态组合数。

19、进一步的，所述节点负荷模型，包括：

20、所述节点负荷模型包括节点电负荷模型和负荷分级模型；

21、其中，所述节点负荷模型，具体如下：

22、

23、

24、式中，pli(t)表示电力系统在t时段的电负荷需求；pl′i(t)表示系统在t时段的电负荷需求预测值，表示电力系统在t时段的可削减电负荷，表示电力系统在t时段的可转移电负荷，表示电力系统在t时段的可替代电负荷；表示电力系统在t时段的可转移电负荷的最大值；t表示故障恢复时段数；

25、所述节点电负荷模型，具体如下：

26、

27、式中，pli表示电力系统的电负荷需求；m＝{m|1,2,3,4}表示负荷类型的集合，1表示居民负荷，2表示商业负荷，3表示农业负荷，4表示工业负荷；pni表示节点i的负荷功率额定值，wmi表示节点i处的类型m负荷占节点i总负荷的比例，cm表示类型m负荷的需求日比例曲线；

28、所述负荷分级模型，具体如下：

29、

30、式中，si表示节点i处的负荷等级标志。

31、本发明根据分布式源荷历史运行数据计算分布式电源的置信出力，保证了分布式电源置信出力在配电网故障恢复阶段的高效利用，为后续构建配电网故障恢复模型提供分布式电源置信区间约束；结合配电网运行数据和分布式源荷历史运行数据，通过求解节点负荷模型获得配电网故障恢复阶段分布式电源的调度潜力等级和供电响应深度，为后续构建配电网故障恢复模型提供负荷可靠供电约束。

32、进一步的，所述结合分布式电源的置信出力、配电网故障恢复阶段分布式电源的调度潜力等级和供电响应深度，构建约束条件，并构建以故障恢复成本最低为目标的目标函数，获得配电网故障恢复模型，包括：

33、根据所述分布式电源的置信出力构建分布式电源的置信区间约束，根据所述配电网故障恢复阶段分布式电源的调度潜力等级和供电响应深度构建分布式电源的出力约束和故障恢复阶段的重要负荷可靠供电约束，结合分布式电源的置信区间约束、分布式电源的出力约束和故障恢复阶段的重要负荷可靠供电约束，构建约束条件；

34、构建以故障恢复成本最低为目标的目标函数；

35、结合所述约束条件和所述目标函数，获得配电网故障恢复模型。

36、进一步的，所述约束条件，包括：

37、所述约束条件，具体如下：

38、

39、

40、

41、

42、式中，pj(t)表示所有分布式电源在第t时段第j种系统出力状态组合出力值的概率，和分别表示所有分布式电源在第t时段第j种系统出力状态组合出力值的概率的最小值和最大值；pg,j(t)表示所有分布式电源在第t时段第j种系统出力状态组合的出力值；pli(t)表示电力系统在t时段的电负荷需求，和分别表示节点i处负荷承受能力的最小值和最大值；表示第m个供电区域第k种类型储能在第t时段的出力；nes,m表示第m个分区的储能类型总数，na表示供电分区总数，si表示节点i处的负荷等级标志。

43、进一步的，所述目标函数，包括：

44、所述目标函数，具体如下：

45、

46、j∈[1,，npc(t)]

47、式中，f表示故障恢复总成本；na表示供电分区总数，ndg,m表示第m个分区的分布式电源类型总数，fk表示第k种类型分布式电源出力成本单价，pm,k,j表示第m个供电区域第k种类型分布式电源第j种系统出力状态组合的出力值；nes,m表示第m个分区的储能类型总数，nes表示所有分区的储能类型总数，表示第k种类型储能出力成本单价，表示第m个供电区域所有储能的出力，表示第m个供电区域第k种类型储能的出力，fth表示甩负荷补偿单价，pli表示电力系统的电负荷需求；表示参与需求响应的可削减负荷激励单价，表示参与需求响应的可转移负荷激励单价，表示参与需求响应的可替代负荷激励单价，表示电力系统的可削减电负荷，表示电力系统的可转移电负荷，表示电力系统的可替代电负荷；ndg(t)表示第t时段不同类型分布式电源组合得到的出力状态组合数。

48、本发明结合分布式电源的置信区间约束、分布式电源的出力约束和故障恢复阶段的重要负荷可靠供电约束，从策略经济性、供电安全性和负荷恢复率三个方面出发，构建以故障恢复成本最低为目标的配电网故障恢复模型，通过分布式电源置信区间和节点电压安全阈值的约束保证配电网故障恢复阶段的安全性，通过对重要负荷优先全恢复和非重要负荷经济性平衡恢复的约束保证配电网故障恢复阶段的可靠性。

49、进一步的，所述使用非精确广义不定邻的交替方向乘子算法对所述配电网故障恢复模型进行求解，获得配电网故障恢复阶段的分布式电源运行功率曲线和储能运行功率曲线，包括：

50、根据预设的拉格朗日乘子和预设的迭代次数，使用非精确广义不定邻的交替方向乘子算法，将配电网故障恢复模型转换为不定邻性线性增广拉格朗日函数；

51、对所述不定邻性线性增广拉格朗日函数进行迭代求解，直至达到预设的迭代停止条件，获得配电网故障恢复阶段的分布式电源运行功率曲线和储能运行功率曲线。

52、本发明使用非精确广义不定邻的交替方向乘子算法实现配电网故障恢复模型的快速求解，获得配电网故障恢复方案，提高了配电网故障恢复方案的生成效率；根据配电网故障恢复方案调度分布式电源和储能积极参与配电网故障恢复，既能实现配电网故障期间重要负荷的紧急供电，又能保证分布式电源置信出力的高效利用，实现了分布式电源和储能与故障恢复之间的经济平衡，保证了配电网故障恢复的经济最优性和高效可靠性。

53、在上述方法项实施例的基础上，本发明对应提供了系统项实施例，提供了一种分布式电源和储能联合的配电网故障恢复系统，包括：数据获取模块、置信出力模块、节点负荷模块、故障恢复模型模块、模型求解模块和故障恢复模块；

54、所述数据获取模块，用于获取配电网运行数据和分布式源荷历史运行数据；

55、所述置信出力模块，用于根据所述分布式源荷历史运行数据，计算分布式电源的置信出力；

56、所述节点负荷模块，用于根据所述配电网运行数据和所述分布式源荷历史运行数据构建节点负荷模型，并对所述节点负荷模型进行求解，获得配电网故障恢复阶段分布式电源的调度潜力等级和供电响应深度；

57、所述故障恢复模型模块，用于结合分布式电源的置信出力、配电网故障恢复阶段分布式电源的调度潜力等级和供电响应深度，构建约束条件，并构建以故障恢复成本最低为目标的目标函数，获得配电网故障恢复模型；

58、所述模型求解模块，用于使用非精确广义不定邻的交替方向乘子算法对所述配电网故障恢复模型进行求解，获得配电网故障恢复阶段的分布式电源运行功率曲线和储能运行功率曲线；

59、所述故障恢复模块，用于根据所述配电网故障恢复阶段的分布式电源运行功率曲线和储能运行功率曲线，设置分布式电源的运行功率和储能的运行功率。

60、进一步的，所述故障恢复模型模块，包括：约束条件单元、目标函数单元和模型构建单元；

61、所述约束条件单元，用于根据所述分布式电源的置信出力构建分布式电源的置信区间约束，根据所述配电网故障恢复阶段分布式电源的调度潜力等级和供电响应深度构建分布式电源的出力约束和故障恢复阶段的重要负荷可靠供电约束，结合分布式电源的置信区间约束、分布式电源的出力约束和故障恢复阶段的重要负荷可靠供电约束，构建约束条件；

62、所述目标函数单元，用于构建以故障恢复成本最低为目标的目标函数；

63、所述模型构建单元，用于结合所述约束条件和所述目标函数，获得配电网故障恢复模型。