[发明专利]一种含光伏电源的城市微电网多孤岛动态划分与运行方法

摘要

本发明公开了一种含光伏电源的城市微电网多孤岛动态划分与运行方法，其特征在于，充分考虑配电网中负荷与光伏电源之间的日分布特性曲线差异，在优先供给一类负荷的前提下，在各分时段里动态地对二、三类负荷按行业分类进行优化供给，以各光伏电源为根节点形成孤岛，并考虑了多个单电源孤岛相互融合的情况。该方法先对各负荷的需求功率曲线以及各光伏电源的输出功率曲线进行未来24小时的短期预测，然后建立孤岛供电的优化模型，并通过三次样条插值模拟几类典型行业的日负荷曲线和光伏电源的日输出功率曲线，然后采用粒子群优化算法得到各分布式光伏电源在各时段对各行业的最优供电功率，从而实现负荷要求与电源发电之间的动态适配。

主权项

一种含光伏电源的城市微电网多孤岛动态划分与运行方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）对配电网故障处下游失电的各负荷需求功率曲线以及各光伏电源的输出功率曲线进行未来24小时的短期预测；（2）对各负荷进行行业分类及综合，具体把按行业负荷分为第三产业、轻工业、重工业和市政生活四类，并利用模糊C均值聚类方法对步骤1中预测得到的各负荷需求功率曲线进行行业综合；（3）利用三次样条插值方法对各预测时段上的光伏电源输出功率曲线及各行业负荷综合等效功率曲线进行三次多项式模拟，得到各光伏电源日输出曲线和四类行业综合日负荷曲线；（4）将各负荷按供电优先级划分为重要负荷与非重要负荷，对于重要负荷要优先对其供电；利用网损最小的原则对重要负荷进行孤岛划分，决定对各重要负荷进行供电的具体光伏电源，即判断各重要负荷应由哪个光伏电源所供给；（5）若某时段内光伏电源的输出功率小于重要负荷的需求量时，电源的输出功率要全额供给重要负荷，其不足量由其他类型的分布式电源进行供给；若该时段光伏电源的输出功率大于重要负荷的需求量时，则有剩余的功率输出量可以供给非重要负荷；由下式确定光伏电源输出大于等于所属重要负荷需求的时间段，即光伏电源输出可以供给非重要负荷的时间段T：式中，Ps为光伏电源的额定功率；n为光伏电源所必须供给的重要负荷的个数；Pi为各重要负荷的额定功率值；fs(t)为光伏电源的日输出功率曲线的函数解析式，fi(t)为各重要负荷所属行业的综合日负荷曲线解析式；（6）对于非重要的负荷在步骤5所确定的时间段内，可以建立优化模型，将总时段T划分为粒度更小的分时段，采用粒子群优化算法对各光伏电源供给各行业非重要负荷的功率进行优化，使得负荷需求及光伏电源输出之间的适配度达到最大；其优化模型如下： min F = ∫ t 1 t 2 | P s · f s ( t ) - Σ i = 1 n P i · f i ( t ) - ω 1 f C ( t ) - ω 2 f L ( t ) - ω 3 f H ( t ) - ω 4 f R ( t ) | dt , s.t. ∀ t ∈ [ t 1 , t 2 ] , P s · f s ( t ) ≥ Σ i = 1 n P i · f i ( t ) , 式中，Ps为光伏电源的额定功率；n为光伏电源所必须供给的重要负荷的个数；Pi为各重要负荷的额定功率值；t1、t2分别为某一分时段起始时刻及终止时刻；ω1、ω2、ω3、ω4分别为光伏电源应该供给非重要负荷中第三产业负荷、轻工业负荷、重工业负荷、市政生活负荷的额定功率值，是模型中需要优化的变量；fs(t)为光伏电源的日输出功率曲线的函数解析式；fC(t)、fL(t)、fH(t)、fR(t)分别为该地区第三产业负荷、轻工业负荷、重工业负荷、市政生活负荷的综合日负荷曲线函数解析式；fi(t)为各重要负荷所属行业的综合日负荷曲线解析式，即fi(t)∈{fC(t)、fL(t)、fH(t)、fR(t)}；F即表示在时段[t1、t2]内光伏电源输出总功与供给的负荷所消耗的总功之间的偏差，可将其作为光伏电源输出与负荷需求之间适配度的指标；（7）根据各负荷的行业属性及步骤6中得到的优化功率值ω1、ω2、ω3、ω4值，以各光伏电源的安装节点为根节点，利用广度优先搜索算法，周期性地对各光伏电源的孤岛供电区域进行动态划分；在完成对各光伏电源单独的孤岛规划后，假如有两个以上的光伏电源的孤岛供电范围路径有重合，则将此多个光伏电源的供电范围进行合并，在所合并的微网孤岛范围内的各负荷均可由多个光伏电源对其同时供电；最终在整个配电网的失电区域中形成完整的多孤岛供电方法。