一種獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)可靠性供電方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)可靠性供電方法，特別是涉及一種適用于基于 潮流平衡的獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)可靠性供電方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著能源需求的不斷增長，溫室效應(yīng)愈加明顯，利用風(fēng)能、太陽能等的可再生能源 發(fā)電技術(shù)迅速成為當(dāng)今應(yīng)對能源和環(huán)境危機(jī)的重要手段。獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)能將多種類型的分 布式發(fā)電單元組合在一起，有效實(shí)現(xiàn)多種能源互補(bǔ)，提高整個系統(tǒng)的能源利用率和供電可 靠性。在偏遠(yuǎn)和海島地區(qū)，獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)是解決其供電問題的有效手段之一。
[0003] 可再生能源往往具有隨機(jī)性、間歇性的特點(diǎn)。在獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，如何在 充分利用可再生能源的同時保證系統(tǒng)的供電可靠性是需要關(guān)注的關(guān)鍵問題之一。
[0004] 然而，目前獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性供電中基本只圍繞獨(dú)立系統(tǒng)中的發(fā)電-負(fù)荷有 功容量平衡進(jìn)行可靠性評估后的供電方法，不能滿足獨(dú)立微網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種供電可靠性更好的獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)可靠 性供電方法。
[0006] 隨著獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模的增加，在可靠性評估中還應(yīng)該考慮網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的影響，現(xiàn) 有獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)供電可靠性評估中，并沒有考慮設(shè)備故障帶來的影響，由于網(wǎng)架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、 負(fù)荷節(jié)點(diǎn)較多，中壓獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上更接近含分布式電源的配電系統(tǒng)。但不同的是， 含分布式電源的配電系統(tǒng)長期并網(wǎng)運(yùn)行，而獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)卻始終處于離網(wǎng)狀態(tài)，需要完全 依靠微網(wǎng)內(nèi)的電源實(shí)現(xiàn)電力平衡。這一特點(diǎn)決定了中壓獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)的電壓問題比配電系 統(tǒng)更為突出，由于配電線路中較高的阻性，因此電壓同時受有功平衡和無功平衡的雙重影 響。而在這一點(diǎn)上，現(xiàn)有方法均只考慮系統(tǒng)內(nèi)的有功平衡，忽略了系統(tǒng)內(nèi)無功平衡及其帶來 的電壓問題。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)可靠性供電方法，其特征在 于，將獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)劃分為不同的饋線區(qū)域；主控電源采用集中接入方式，經(jīng)變壓器與不同 的饋線區(qū)域相連；獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)還包括可再生能源發(fā)電機(jī)和或儲能裝置，設(shè)置在變壓器高 壓側(cè)相連的母線上或設(shè)置在饋線區(qū)域內(nèi)部；還包括自動保護(hù)裝置，設(shè)置在變壓器高壓側(cè)和 饋線區(qū)域入口，用于故障時自動切斷故障區(qū)域與供電系統(tǒng)其它區(qū)域的連接；當(dāng)區(qū)域內(nèi)任意 元件發(fā)生故障時，相應(yīng)自動保護(hù)裝置將迅速動作令整個饋線區(qū)域隔離。
[0008] 作為優(yōu)選，所述可靠性供電方法還包括：將獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)劃分為不同的饋線 區(qū)域，讀取系統(tǒng)內(nèi)可再生能源發(fā)電機(jī)組、不可再生能源發(fā)電機(jī)組和儲能裝置等電源設(shè)備運(yùn) 行參數(shù)和故障參數(shù)，以及饋線區(qū)域的基本潮流信息和故障信息；根據(jù)所有電源設(shè)備和饋線 區(qū)域的故障參數(shù)，對所述電源設(shè)備和饋線區(qū)域進(jìn)行時刻狀態(tài)抽樣，得到所述電源設(shè)備和饋 線區(qū)域的狀態(tài)變化循環(huán)序列；將所述狀態(tài)變化循環(huán)序列與系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相結(jié)合，得到系 統(tǒng)正常聯(lián)通區(qū)域；根據(jù)所述系統(tǒng)正常連通區(qū)域內(nèi)的可調(diào)度電源種類，選擇協(xié)調(diào)運(yùn)行策略初 步判斷系統(tǒng)的有功平衡，并記錄不可再生能源發(fā)電機(jī)組的開啟臺數(shù)、電池的充放電功率和 可再生能源發(fā)電機(jī)組的過剩功率的有功調(diào)度信息進(jìn)行有功調(diào)度。
[0009] 作為優(yōu)選，所述可靠性供電方法還包括：根據(jù)所述有功調(diào)度信息，利用潮流計算得 到系統(tǒng)的有功功率缺額和無功功率缺額；根據(jù)所述系統(tǒng)有功功率缺額和無功功率缺額，利 用修正策略對不可再生能源發(fā)電機(jī)組和儲能電池的調(diào)度指令進(jìn)行修正，并調(diào)用可中斷負(fù)荷 的削減策略。
[0010] 作為優(yōu)選，所述修正策略為：當(dāng)儲能裝置作為主控電源時，若存在功率缺額，開啟 一臺待命狀態(tài)的不可再生能源發(fā)電機(jī)來彌補(bǔ)該缺額；當(dāng)不可再生能源發(fā)電機(jī)作為主控電源 時，若存在功率缺額，優(yōu)先調(diào)用儲能裝置的有功、無功電能來彌補(bǔ)該缺額，當(dāng)儲能裝置不足 以補(bǔ)充缺額時，再選擇開啟一臺待命狀態(tài)的不可再生能源發(fā)電機(jī)來彌補(bǔ)該缺額；若系統(tǒng)內(nèi) 所有電源都已處于滿發(fā)狀態(tài)，但仍存在功率缺額，此時需要調(diào)用負(fù)荷削減策略。
[0011] 作為優(yōu)選，所述負(fù)荷削減策略為：確定獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)中的可中斷負(fù)荷，并按照 有功負(fù)荷量從小到大和或按照重要程度從輕量級到重量級的順序構(gòu)建負(fù)荷削減表。
[0012] 作為優(yōu)選，所述負(fù)荷削減策略還包括，當(dāng)進(jìn)行負(fù)荷削減時，以所述負(fù)荷削減表為依 據(jù)，按順序同時切除可中斷負(fù)荷點(diǎn)的有功和無功負(fù)荷，在每一次切除后對當(dāng)前系統(tǒng)的有功 總負(fù)荷和無功總負(fù)荷進(jìn)行更新，重新判斷主控電源額定容量是否能滿足更新后的系統(tǒng)總負(fù) 荷，能則負(fù)荷削減終止，系統(tǒng)恢復(fù)供電，記錄下可中斷負(fù)荷的切除總量，否則繼續(xù)執(zhí)行負(fù)荷 削減策略，直至滿足所述判斷或所有可中斷負(fù)荷均被切除為止。
[0013] 作為優(yōu)選，所述負(fù)荷削減策略還包括，若切除所有可中斷負(fù)荷后仍不能滿足所述 判斷依據(jù)，系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷點(diǎn)均停電。
[0014] 作為優(yōu)選，還包括手動隔離開關(guān)，設(shè)置在供電系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的分支上，用于對相應(yīng) 負(fù)荷點(diǎn)的切除操作。
[0015] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：在可再生能源具有隨機(jī)性、間歇性的特點(diǎn) 的情況下，在獨(dú)立微網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計中，能夠充分利用可再生能源，同時保證了系統(tǒng)的供電 可靠性。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明其中一實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖2為本發(fā)明其中一實(shí)施例的硬充電策略流程示意圖。
[0018] 圖3為本發(fā)明其中一實(shí)施例的修正策略流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0020] 本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖）中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或者具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征 只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0021] 如圖1所示，一種獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)，將獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)劃分為不同的饋線區(qū) 域；在本具體實(shí)施例中可再生能源發(fā)電機(jī)為風(fēng)力發(fā)電機(jī)，不可再生能源發(fā)電機(jī)為柴油發(fā)電 機(jī)；作為系統(tǒng)主控電源的柴油發(fā)電機(jī)采用集中接入方式，經(jīng)變壓器與不同的饋線區(qū)域相連； 風(fēng)力發(fā)電機(jī)WT和儲能裝置EA (在本具體實(shí)施例中為蓄電池儲能裝置）設(shè)置在變壓器高壓 側(cè)相連的母線上或設(shè)置在饋線區(qū)域內(nèi)部（在本具體實(shí)施例中設(shè)置在饋線區(qū)域內(nèi)部）。
[0022] 在本具體實(shí)施例中，考慮到變壓器故障和饋線區(qū)域內(nèi)的線路故障，變壓器高壓側(cè) 和饋線區(qū)域入口處均裝有自動保護(hù)裝置。當(dāng)故障發(fā)生時，自動保護(hù)裝置能及時檢測到系統(tǒng) 內(nèi)的不正常運(yùn)行狀態(tài)，通過跳閘操作迅速切斷故障區(qū)域與系統(tǒng)其它區(qū)域的連接，從而實(shí)現(xiàn) 故障區(qū)域的隔離。
[0023] 在本具體實(shí)施例中，各饋線區(qū)域內(nèi)部均為樹狀網(wǎng)絡(luò)，根節(jié)點(diǎn)與區(qū)域入口處自動保 護(hù)裝置相連，負(fù)荷點(diǎn)分散在網(wǎng)絡(luò)的干支和分支上。樹狀網(wǎng)絡(luò)的某些分支上設(shè)有手動隔離開 關(guān)，能夠支持相應(yīng)負(fù)荷點(diǎn)的切除操作，但各饋線區(qū)內(nèi)部不含自動保護(hù)裝置。
[0024] 在圖1所示系統(tǒng)中，變壓器高壓側(cè)和各饋線區(qū)域入口處均設(shè)有自動保護(hù)裝置。該 結(jié)構(gòu)下，饋線區(qū)域中的所有元件均在其入口處自動保護(hù)裝置的保護(hù)范圍內(nèi)，當(dāng)區(qū)域內(nèi)任意 元件發(fā)生故障時，相應(yīng)自動保護(hù)裝置將迅速動作令整個饋線區(qū)域隔離，從而導(dǎo)致該區(qū)域內(nèi) 的所有負(fù)荷停電。當(dāng)某區(qū)域被隔離時，該區(qū)域中所有可再生能源發(fā)電設(shè)備和儲能裝置的供 電都將切斷。綜上所述，系統(tǒng)內(nèi)任意線路的故障都可等效為相應(yīng)饋線區(qū)域的故障。以圖1 所示的獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)為例，整個系統(tǒng)可根據(jù)自動保護(hù)裝置的位置分為4個區(qū)域。區(qū)域 〇為柴油發(fā)電機(jī)與變壓器組成的主控電源區(qū)域，區(qū)域1~3為不同的負(fù)荷區(qū)域。
[0025] 所述可靠性供電方法還包括：將獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)劃分為不同的饋線區(qū)域，讀取 系統(tǒng)內(nèi)可再生能源發(fā)電機(jī)組、不可再生能源發(fā)電機(jī)組和儲能裝置等電源設(shè)備運(yùn)行參數(shù)和故 障參數(shù)，以及饋線區(qū)域的基本潮流信息和故障信息；根據(jù)所有電源設(shè)備和饋線區(qū)域的故障 參數(shù)，對所述電源設(shè)備和饋線區(qū)域進(jìn)行時刻狀態(tài)抽樣，得到所述電源設(shè)備和饋線區(qū)域的狀 態(tài)變化循環(huán)序列；將所述狀態(tài)變化循環(huán)序列與系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相結(jié)合，得到系統(tǒng)正常聯(lián)通 區(qū)域；根據(jù)所述系統(tǒng)正常連通區(qū)域內(nèi)的可調(diào)度電源種類，選擇協(xié)調(diào)運(yùn)行策略初步判斷系統(tǒng) 的有功平衡，并記錄不可再生能源發(fā)電機(jī)組的開啟臺數(shù)、電池的充放電功率和可再生能源 發(fā)電機(jī)組的過剩功率的有功調(diào)度信息進(jìn)行有功調(diào)度。
[0026] 在本具體實(shí)施例中，基于序貫蒙特卡洛模擬法，對系統(tǒng)內(nèi)各元件進(jìn)行狀態(tài)抽樣，產(chǎn) 生各元件的運(yùn)行狀態(tài)序列。
[0027] 抽樣生成系統(tǒng)內(nèi)各電源與饋線區(qū)域的運(yùn)行狀態(tài)序列后，就能夠依照系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)得到系統(tǒng)在每一時刻的連通區(qū)域（即未被自動保護(hù)裝置隔離的區(qū)域）。以圖1系統(tǒng)為例， 當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)無故障發(fā)生時，連通區(qū)域?yàn)檎麄€中壓獨(dú)立微網(wǎng)供電系統(tǒng)。當(dāng)故障發(fā)生在區(qū)域〇中 時（變壓器故障），所有柴油發(fā)電機(jī)均退出運(yùn)行，連通區(qū)域?yàn)閰^(qū)域1、2、3,儲能裝置將暫時作 為系統(tǒng)的主控電源。當(dāng)故障發(fā)生在區(qū)域1中時，分離發(fā)電機(jī)和儲能裝置均退出運(yùn)行，連通區(qū) 域?yàn)閰^(qū)域〇、2、3。當(dāng)故障發(fā)生在區(qū)域2(或區(qū)域3)時，連通區(qū)域?yàn)?、1、3(或0、1、2)，柴油 發(fā)電機(jī)將與風(fēng)力發(fā)電機(jī)、儲能裝置相