一种沿海地区保底网架构建方法与流程

本申请涉及保底电网技术领域，尤其涉及一种沿海地区保底网架构建方法。

背景技术：

位于沿海地区的城市经常面临台风的威胁，而强台风的每次登陆将对其电网造成严重的损坏。强台风对电网的破坏难以避免，但可以通过保底电网的设置来提供城市关键用户的供电安全，从而提高严重故障后的快速复电能力。因此，如何打造沿海地区保底网架高可靠性供电的“生命线”通道，构建台风灾害下自平衡运行的局部电网，是本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种沿海地区保底网架构建方法，解决了如何打造沿海地区保底网架高可靠性供电的“生命线”通道，构建台风灾害下自平衡运行的局部电网的技术问题。

有鉴于此，本申请提供了一种沿海地区保底网架构建方法，包括：

获取位于沿海地区的目标城市的关键用户信息；

获取所述关键用户信息中各关键用户的供电通道信息；

根据所述供电通道信息，查询各供电通道的高可靠性通道部分，并确定各高可靠性通道部分的起始节点；其中，所述高可靠性通道部分与所述关键用户直接供电连通，所述高可靠性通道部分中的各电压节点均为户内变电站且各电压节点间均为全电缆供电；所述起始节点为高可靠性通道部分中电压等级最高的电压节点；

根据所述高可靠性通道部分对应的关键用户的供电需求，在所述高可靠性通道部分的起始节点处设置储能电站，所述储能电站的储能配置与所述供电需求匹配。

优选的，所述根据所述供电通道信息，查询各供电通道的高可靠性通道部分，并确定各高可靠性通道部分的起始节点具体包括：

遍历所述供电通道中的各电压节点；

若该电压节点的变电站为户内变电站，记所述电压节点的第一标识为1，否则，记所述第一标识为0；

若该电压节点与电压等级比其低的下一级电压节点之间的供电线路为全电缆线路，记所述电压节点的第二标识为1，否则，记所述第二标识为0；

计算所述电压节点的第三标识；所述第三标识为所述第一标识与所述第二标识的乘积；

将各第三标识按照各自的电压节点的电压等级从低到高排列；

对排列得到的第三标识序列依次识别；

当识别出第一个第三标识为0的电压节点时，判断该电压节点是否为所述第三标识序列中的第一个，如果是第一个，确定所述供电通道无高可靠性通道部分；如果不是第一个，确定该电压节点的前一个电压节点为所述供电通道的高可靠性通道部分的起始节点；

若识别完毕未出现第三标识为0的电压节点，确定所述第三标识序列中的最后一个电压节点为所述供电通道的高可靠性通道部分的起始节点。

优选的，所述供电需求具体包括最大保安负荷与最大保安电量；

所述最大保安负荷为通过第一公式计算得出；

所述第一公式具体为：

其中，pc为第c个高可靠性通道部分的最大保安负荷，lm为第m个关键用户的保安负荷，n为第c个高可靠性通道部分对应的关键用户的总量；

所述最大保安电量为通过第二公式计算得出；

所述第二公式具体为：

其中，ec为第c个高可靠性通道部分的最大保安电量，tm为第m个关键用户在台风灾害中的最大可能停电时间。

优选的，所述储能配置具体包括储能的额定功率和额定容量；

所述额定功率为通过第三公式计算得出，所述额定容量为通过第四公式计算得出；

所述第三公式具体为：

所述第四公式具体为：

其中，ps为所述额定功率，es为所述额定容量，gs为所述高可靠性通道部分所含电源装机，ks为利用系数，η为储能放电效率，socm为储能最大允许荷电状态、soc0为最小允许荷电状态，ts为受台风灾害影响关键用户恢复供电的最大时间要求。

优选的，0＜η＜1，0＜soc0＜socm≤1。

优选的，所述在所述高可靠性通道部分的起始节点处设置储能电站具体包括：

在所述起始节点的户内变电站的低压侧母线处设置储能电站。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：

本申请中，提供了一种沿海地区保底网架构建方法，包括：获取位于沿海地区的目标城市的关键用户信息；获取关键用户信息中各关键用户的供电通道信息；根据供电通道信息，查询各供电通道的高可靠性通道部分；高可靠性通道部分具体为，各电压节点均为户内变电站且各电压节点间全电缆供电的供电通道；将查找到的各高可靠性通道部分中电压等级最高的电压节点确定为起始节点；根据高可靠性通道部分对应的关键用户的供电需求，在高可靠性通道部分的起始节点处设置储能配置对应所述供电需求的储能电站。

本申请提供的方法，利用了储能电站配置灵活、响应速度快的优势，在台风灾害下通过“储能”—“户内站”—“电缆线路”—“关键用户”的“生命线”通道提升城市关键用户的孤网运行能力，形成可自平衡运行的局部电网，保障城市基本运转、降低社会影响，推进源、网、荷、储协调抗灾的综合抗灾保障体系建设，降低台风灾害对沿海地区电网的影响。

附图说明

图1为本申请第一个实施例提供的一种沿海地区保底网架构建方法的流程图；

图2为本申请提供的一个示例性的某城市保底电网的结构示意图；

图3为本申请第二个实施例提供的一种沿海地区保底网架构建方法的流程图；

图4为图2所示保底电网的只保留供电通道的高可靠性通道部分的结构示意图；

图5为图4上各起始节点设置储能电站后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

保底电网构建的主要方式是通过对重要线路和站点进行加强和差异化设计，以获得较好的抗灾效益。根据保底电网的定义，其范围往往只覆盖城市中心城区，并适当兼顾强风区的县级行政区。该类地区的电网建设往往受限于建设形式和建设难度，难以打造全电缆和户内站的送电通道。因此，虽然沿海地区保底电网对重要线路和站点的防风等级进行了提高，台风灾害的不确定性仍然对关键用户高可靠性供电的“生命线”通道提出了要求。

随着储能技术的快速发展，储能在电源侧、电网侧和用户侧的应用成为目前研究的热点。储能技术具有容量配置灵活、响应速度快的优点，因此，本申请结合了沿海地区保底电网研究成果，在保底电网的重要站点配置储能电站，使得储能电站优势得到充分发挥，在没有灾害的正常运行时，其可以发挥常规的调频、调频等功能，而在台风灾害下，其可以提升城市关键用户孤网运行能力，大大提高保底电网的抗灾能力。

下面请参见图1，图1为本申请第一个实施例提供的一种沿海地区保底网架构建方法的流程图，该方法包括：

步骤101、获取位于沿海地区的目标城市的关键用户信息。

所谓关键用户，即是指供电可靠性要求高的用户，可以参见表1，表1中示出了某城市电网示例性的关键用户信息。

表1

可以进一步结合图2，图2为与上表1配套的某城市保底电网的结构示意图。上表1中，城市共有关键用户15户，其中一级用户4项，均位于中心城区s1；二级用户11项，主要分布中心城区和强风区县级行政中心s1～s3。电网简化结构中包含了1座500kv变电站(a1)、7座220kv公用站(b1～b7)和16座110kv公用站(c1～c16)，此外还包含1座抗灾保障电源(g1)。

需要说明的是，上述表1中的包含的信息可以从电力部门处获取，而其中如最大可能停电时间等数据可以从气象部门和电网市场部门获取。当然，上述表1只是一个示例，在实际应用时，需要的信息并不局限于上表列举出的信息，还可以为其它符合要求的信息。

步骤102、获取关键用户信息中各关键用户的供电通道信息。

对于一个关键用户，其通常具有一条主要的供电通道。比如，上表1中的u1关键用户，其主要供电通道为a1～b2～c3，c3直接与u1连通，对u1直接供电。这些信息可以通过电力部门直接获取到。

步骤103、根据供电通道信息，查询各供电通道的高可靠性通道部分，并确定各高可靠性通道部分的起始节点。

其中，高可靠性通道部分为本申请定义出的名词。高可靠性通道部分，其首先需要与关键用户直接供电连通，比如上述的u1关键用户，其高可靠性通道部分应当包含c3这个电压节点，如此才满足与u1关键用户直接供电连通的条件。

并且，高可靠性通道部分还需要满足第二个条件，即其中的各电压节点均为户内变电站且各电压节点间均为全电缆供电。

比如，对于u1关键用户而言，参考图2可知，电压节点a1至c3中，b2与c3两个电压节点处的变电站均为户内变电站，且两个变电站之间供电采用的全电缆供电，并且直接与u1供电连通，因此为高可靠性通道部分；而a1与b2间，a1为户外变电站，容易受台风影响，且其与b2间并非采用全电缆的供电方式，因此，不属于高可靠性通道部分。

还需要说明的是，起始节点为高可靠性通道部分中电压等级最高的电压节点。如前述，对于u1关键用户而言，b2～c3为其高可靠性通道部分。在其高可靠性通道部分中，b2为220kv节点，是两个电压节点中电压等级最高的，因此将其确定为起始节点。

步骤104、根据高可靠性通道部分对应的关键用户的供电需求，在高可靠性通道部分的起始节点处设置储能电站。

其中，储能电站的储能配置与供电需求匹配。

在确定起始节点后，在起始节点处设置储能电站，便可大大提高保底电网的可靠性。

本申请第一个实施例提供的方法，利用了储能电站配置灵活、响应速度快的优势，在台风灾害下通过“储能”—“户内站”—“电缆线路”—“关键用户”的“生命线”通道提升城市关键用户的孤网运行能力，形成可自平衡运行的局部电网，保障城市基本运转、降低社会影响，推进源、网、荷、储协调抗灾的综合抗灾保障体系建设，降低台风灾害对沿海地区电网的影响。

下面请参见图3，图3为本申请第二个实施例提供的一种沿海地区保底网架构建方法的流程图，该方法包括：

步骤201、获取位于沿海地区的目标城市的关键用户信息。

步骤202、获取关键用户信息中各关键用户的供电通道信息。

上述两个步骤可以参考上述第一个实施例中的说明。

步骤203、遍历供电通道中的各电压节点，若一个电压节点的变电站为户内变电站，记该电压节点的第一标识为1，否则，记第一标识为0。

在判断供电通道哪些部分是高可靠性通道部分时，本实施例提供了一种方法，具体的本实施例设置了第一标识、第二标识以及第三标识。其中，第三标识为第一标识和第二标识的乘积。

第三标识，即第i个关键用户第j级电压节点的供电通道标识度，可以记为：

yi(j)＝pi(j)×si(j)

其中：pi(j)为第二标识，即第i个关键用户的供电通道中、第j级电压节点与电压等级比其低的下一级电压节点之间的供电线路是否为全电缆的标识，如果该电压节点与电压等级比其低的下一级电压节点之间的供电线路为全电缆线路，第二标识记为1，否则，第二标识记为0；si(j)为第一标识，即第i个关键用户第j级电压节点的变电站户内化指标，如果为户内变电站，第一标识记为1，否则记为0。

可见只有第一标识与第二标识均为1时，第三标识才为1，此时，可以确定出哪些部分是高可靠性通道部分。

步骤204、若该电压节点与电压等级比其低的下一级电压节点之间的供电线路为全电缆线路，记电压节点的第二标识为1，否则，记第二标识为0。

步骤205、计算该电压节点的第三标识。

步骤206、将各第三标识按照各自的电压节点的电压等级从低到高排列；对排列得到的第三标识序列依次识别，确定高可靠性通道部分的起始节点。

具体确定时，当识别出第一个第三标识为0的电压节点时，判断该电压节点是否为第三标识序列中的第一个，如果是第一个，确定供电通道无高可靠性通道部分；如果不是第一个，确定该电压节点的前一个电压节点为供电通道的高可靠性通道部分的起始节点；若识别完毕未出现第三标识为0的电压节点，即整条供电通道都是满足高可靠性的条件，确定第三标识序列中的最后一个电压节点(即电压等级最高的电压节点)为供电通道的高可靠性通道部分的起始节点。

以一级用户u1为例，其主要供电通道为a1～b2～c3，则u1供电通道上的电缆化指标(第二标识)和户内站指标(第一标识)分别为：

p1(a1～b2b2～c3c3～u1)＝|011|

s1(a1b2c3)＝|011|

则其对应的第三标识为：

y1＝|011|

将各第三标识按照电压等级从低到高排列后，即按c3、b2、a1排列后，

y1′＝|110|

可以看出，y1’中的第一个第三标识为0的电压节点是a1，则其前一个电压节点b2为用户u1的高可靠性通道部分的起始节点。

其他关键用户的高可靠性通道部分的确定方法以及起始节点的确定方法与上述方式相同。最终，图2所示的示例电网的高可靠性通道部分如图4所示，该保底电网具有4个高可靠性通道部分，分别为：

l1：b1～c6～(u7+u9)；

l2：b2～c3～(u1+u2)；

l3：b2～c4～c5～(u3+u8+u10+u11+u12)；

l4：c11～(u13+u14)。

步骤207、根据高可靠性通道部分对应的关键用户的供电需求，在起始节点的户内变电站的低压侧母线处设置储能电站。

需要说明的是，关键用户的供电需求具体包括最大保安负荷与最大保安电量。

最大保安负荷可以通过第一公式计算得出。

第一公式具体为：

其中，pc为第c个高可靠性通道部分的最大保安负荷，lm为第m个关键用户的保安负荷，n为第c个高可靠性通道部分对应的关键用户的总量。

最大保安电量可以通过第二公式计算得出。

第二公式具体为：

其中，ec为第c个高可靠性通道部分的最大保安电量，tm为第m个关键用户在台风灾害中的最大可能停电时间。

以l1高可靠性通道部分为例，该高可靠性通道部分对应的关键用户为u7“公安局”和u9“供电局”：

根据第一公式计算得到最大保安负荷为：

pc(l1)＝500+800＝1300kw。

根据第二公式计算得到最大保安电量为：

本实施例中，所有高可靠性通道部分对应的关键用户的供电需求如表2所示。

表2

容易理解的是，储能电站的储能配置应当与供电需求相匹配。具体的，储能配置包括储能的额定功率和额定容量。

其中，额定功率可以通过第三公式计算得出，而额定容量可以通过第四公式计算得出。

第三公式具体为：

第四公式具体为：

其中，ps为额定功率，es为额定容量，gs为高可靠性通道部分所含电源装机，ks为利用系数，η为储能放电效率，socm为储能最大允许荷电状态、soc0为最小允许荷电状态，需要注意的，0＜η＜1，0＜soc0＜socm≤1，ts为受台风灾害影响关键用户恢复供电的最大时间要求。

以图4所示供电通道的高可靠性通道部分为例，可以取η＝0.9、socm＝1、soc0＝0.2，通过第三公式与第四公式，可以计算得到起始节点c11、b1以及b2设置的储能电站的应有储能配置如表3所示。

表3

可以参考图5，图5为设置了储能电站后的供电通道高可靠性通道部分的示意图，可见，各起始节点的储能电站与供电通道的高可靠性通道部分相结合，构建了基于“储能”—“户内站”—“电缆线路”—“关键用户”的保底电网“生命线”通道。即使面对严重台风等灾害，上级电源全失，保底电网仍然在源、网、荷、储形成的自平衡运行系统下，具备很强的抗灾能力，可保障城市基本运转、降低社会影响。

以上为对本申请第二个实施例提供的一种沿海地区保底网架构建方法的详细说明，本实施例中，利用了储能电站配置灵活、响应速度快的优势，在台风灾害下通过“储能”—“户内站”—“电缆线路”—“关键用户”的“生命线”通道提升城市关键用户的孤网运行能力，形成可自平衡运行的局部电网，保障城市基本运转、降低社会影响，推进源、网、荷、储协调抗灾的综合抗灾保障体系建设，降低台风灾害对沿海地区电网的影响。

本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。