[发明专利]一种基于降压节能技术的配电网计划孤岛概率恢复方法

说明书

本发明提出了一种基于降压节能技术的配电网计划孤岛概率恢复方法。恢复模型首先对光伏预测数据进行动态场景抽样，然后利用场景削减得到光伏功率最可能发生的场景集合；同时通过优化包括逆变器在内的无功电源，在允许范围内尽可能压低负荷节点电压，最大限度地实现降压节能。负荷恢复模型将以滚动优化的方式进行求解。滚动优化只保留并执行即将到来时间段的优化结果，剩余时间段的优化结果将会被丢弃。本发明首次利用降压节能技术进行配电网计划孤岛的负荷恢复过程，在电源有限的情况下可以有效提高负荷恢复数量。

技术领域

本发明属于配电网多时间尺度协调控制技术领域，尤其涉及一种基于降压节能技术的配电网计划孤岛概率恢复方法。

背景技术

最近，频发的极端天气造成了大量电网故障事件。当输电网发生故障时，由于整个配电区域将全部失电，传统的基于故障定位、隔离与负荷转供的恢复方式将无法实施，关键负荷将经历长时间停电过程。例如，2012年飓风Sandy导致了美国近800万居民无电力供应；2016年南澳大利亚州因为遭受强台风导致了全州近50h的停电。在这种情形下，寻找更为有效的恢复方法显得尤为重要与迫切。随着分布式电源与配电自动设备的快速发展，配电网正从传统的无源网络转变为有源主动网络。大停电期间，通过计划孤岛运行的方式利用本地分布式电源为关键负荷进行电力供应正逐渐成为可能。通过有效的恢复策略，计划孤岛可以故障后最大限度地恢复负荷，大幅度提高配电网的供电可靠性。

孤岛状态可能需要维持数小时甚至几天，负荷与电源的功率是时刻变化的，有必要在系统进入孤岛模式后进行能量优化以保证系统功率平衡并不断提高负荷恢复率，这一问题被称为负荷恢复问题。负荷恢复的本质是电源与负荷的能量管理过程，现有研究主要集中在如何利用不同电源进行恢复，例如基于储能的负荷恢复、基于微电网的负荷恢复以及基于移动电源车的负荷恢复。作为一种环保、可靠的新型电源，光伏正在配电网中被大量安装。光伏发电不受电网故障影响，可在光照条件良好的情况下连续稳定的发电，可作为计划孤岛的紧急电源在大停电期间为关键负荷持续供电。但光伏输出功率与气象条件紧密相关，具有波动性与随即性，尤其是预测光伏功率时，存在较大的误差。

同时，现有研究仅考虑了电源的优化，忽略了负荷本身的调节能力。根据功率平衡原理，即使当电源满载运行时，我们仍可以通过降低单个负荷功率的方式提高负荷恢复的数量，此时负荷总功率保持不变但负荷恢复数量却增加了。需求响应与降压节能技术(Conservation Voltage Reduction，CVR)是常见的负荷控制方式。需求响应通过电价或者激励的方式，引导用户自主地改变负荷功率，这在正常运行时十分有效。但在大停电期间，由于电力成为稀缺资源，可能会无用户响应。与需求响应不同，CVR作为一种非侵入式的负荷控制策略，可在保证电压合格的前提下，利用负荷电压特性，通过降低节点电压直接减少负荷功率。由于CVR只涉及到电网层面的操作，在大停电期间仍然有效。传统的CVR通过操作变压器分接头档位与电容器实现电压控制从而改变负荷功率，随着分布式光伏的快速发展，光伏逆变器作为一种潜在的无功电源也可以参与CVR调节。

为进一步提高配电网计划孤岛的负荷恢复能力，本发明设计了一种基于降压节能技术的负荷恢复方法，同时考虑了光伏功率预测的不确定，并利用光伏逆变器实现更有效的CVR效果，相关专利还未见报道。

发明内容

本发明提出了一种基于降压节能技术的配电网计划孤岛概率恢复方法。恢复模型首先对光伏预测数据进行动态场景抽样，然后利用场景削减得到光伏功率最可能发生的场景集合；同时通过优化包括逆变器在内的无功电源，在允许范围内尽可能压低负荷节点电压，最大限度地实现CVR。负荷恢复模型将以滚动优化的方式进行求解。滚动优化只保留并执行即将到来时间段的优化结果，剩余时间段的优化结果将会被丢弃。

本发明提出了一种基于降压节能技术的配电网计划孤岛概率恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据停电预测时间将整个孤岛运行周期分为若干个时间段；