[发明专利]一种综合能源配电网的弹性评估方法

说明书

本发明公开了一种综合能源配电网的弹性评估方法。本发明方法研究了综合能源系统中的配电网弹性，系统中多种能源之间存在着紧密的耦合，在故障情形下各种能源可以互为备用，相比传统配电网的弹性有显著提升；本发明提出的计及综合能源系统的配电网弹性评估方法，结合综合能源系统的影响，从冗余度、抵抗力、适应力、恢复力四个方面构建了一系列的配电网弹性评估的指标；本发明对计及综合能源系统的配电网进行建模，并提出了最小切负荷模型，使得综合能源配电网在极端天气中出现故障时能够优先切除不重要的负荷，提高配电网的弹性。

技术领域

本发明属于电力自动化技术领域，具体涉及一种综合能源配电网的弹性评估方法。

背景技术

近年来，冰雪、地震等极端自然灾害频发，威胁着可靠的能源供应。甚至可能发生大规模停电，造成巨大的经济和社会损失。因此，综合能源分配系统应对极端扰动和维持能源供应的能力受到广泛关注。“弹性”的概念被广泛用于描述能源系统抵御极端事件的能力。一个弹性良好的系统有能力处理低概率和高损失的极端事件。一方面，在极端事件期间应继续为重要负载供电。另一方面，它可以在极端事件发生后迅速恢复到原来的状态。

如何以合理的数学形式评估配电网络的弹性是一个重要问题。对后续的韧性研究具有重要的参考价值。目前配电网弹性研究主要从经典的评估方法和恢复力指标等方面讨论了恢复力评估的研究现状，指标主要与系统状态和经济损失有关。复杂网络理论也有被应用来分析综合能源系统的静态结构和鲁棒性，相应的指标包括网络碎片化、连通性因子和能源供应效率比，对网络拓扑进行了考虑。

许多研究都考虑使用分布式能源来提高综合能源分配网络的弹性。分布式发电设备和储能设备可以在极端情况下为能源系统提供备用电源。现有研究，考虑了电-气耦合，探索了弹性评估。分布式发电设备用于提高系统的弹性。但是，它只关注分布式发电设备，而忽略了分布式储能设备。分布式储能设备对弹性也有重大影响。因此，本发明同时评估分布式发电设备和储能设备的弹性。

发明内容

本发明的目的是提出一种考虑分布式能源的配电网弹性评估方法。首先，本发明分析了综合能源系统的弹性特征和影响，并构建了一系列反映配电网弹性的指标。然后，对综合能源系统进行建模，对能源系统、耦合元件和储能元件依次构建了计算模型。最后，针对综合能源配电网的运行，提出了最小切负荷模型，可以充分发挥综合能源系统的优势，提高配电网的弹性。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种综合能源配电网的弹性评估方法

本发明提出了一系列配电网弹性指标，分别从冗余度、抵抗力、适应力和恢复力四个方面对配电网弹性进行刻画，具体包括以下内容：

1)冗余度指标(RED)是指备用供应能力与最大供应能力的比值。综合能源系统通过不同能源的转换、储能设备的放能等方式，为配电网提供大量的备用资源。计及综合能源系统时，配电系统的最大供电能力可表示为：

P_max,equ＝P_max+P_spa,equ

式中P_max,equ代表计及综合能源系统的配电网最大供电能力。P_max代表原配电网最大供电能力，P_spa,equ代表了综合能源系统对配电网的最大供电能力，包含有空余的其他资源、储能设备的空余容量等，被等效为电功率进行表示。

冗余度指标(RED)是指备用供应能力与最大供应能力的比值，取值在区间0到1内，可用以下公式进行表示：

式中P₀代表系统正常运行状态下的负荷总需求。