一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法与流程

本发明涉及配电网，尤其涉及一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法。

背景技术：

1、随着配电网的可再生能源渗透率不断增大，配电网发生故障后，充分利用可再生能源的孤岛运行能力向失电负荷供电，将成为重要的故障恢复方案。由于源荷的双不确定性，孤岛系统内功率缺额频繁快速正负变化，需要根据能量管理策略和最优切负荷策略决策出调节储能出力、弃风弃光或者切负荷指令。因此，孤岛状态下的配电网运行状态与储能、负荷控制器等设备的工作状态存在强耦合关系。因此有必要综合考虑设备可靠性以及源荷不确定性使得评估更符合系统的运行实际，同时需要提出一种适用于孤岛状态的配电网风险评估模型。

技术实现思路

1、为了克服现有方法的缺陷，本发明提出了一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，所述方法包括以下步骤：

2、步骤1)建立燃气轮机、储能、风机和光伏等设备的可靠性模型；

3、步骤2)针对风电、光伏和负荷的不确定性，利用多场景生成技术与场景削减技术生成孤岛典型场景概率模型；

4、步骤3)构建孤岛状态下配电网的功率裕度计算模型；

5、步骤4)基于物理设备故障和源荷不确定性，计算孤岛状态下的严重度与风险计算方法。

6、本发明所述步骤1)中的元件可靠度是指元件的故障率和修复率。

7、本发明步骤1)中的系统可靠度是指相互独立元件可靠度的乘积。

8、本发明所述步骤2)中的多场景生成技术是指将分布式电源出力和负荷功率用概率分布模型描述，然后采用拉丁超立方抽样技术对分布式电源出力和负荷功率进行抽样。

9、本发明所述步骤2)中的场景削减技术是指用模糊c均值聚类法对原始场景进行削减技术。

10、本发明所述步骤2)中的典型功率场景集是指将各分布式电源、负荷的典型场景进行排列组合，所获得的一系列离散组合场景。

11、本发明所述所述步骤3)中功率裕度模拟是指用于进行严重度计算的中间变量，且计算步骤为：

12、s1：定义负荷功率pl减去分布式电源出力pdg为孤岛内的等效负荷pe

13、s2：根据等效负荷pe计算储能的指导出力pb为：

14、

15、其中，分别为燃气轮机的最小与最大出力。当pb为负值时，为储能的放电功率；当pb为正值时，代表的是储能的充电电功率。

16、s3：计算孤岛状态下配电网的功率裕度δ：。

17、

18、其中，为储能的容量。

19、本发明所述步骤4)中的严重度指的是故障对孤岛状态配电网的危害程度，本发明采用负荷损失量wl和弃风弃光量wdg作为计算严重度s：

20、

21、其中，wl为负荷损失量；为负荷总功率；wdg弃风弃光量，总风光出力；e为自然对数。

22、本发明所述步骤4)中的风险指的是所有场景发生的概率与该场景下严重度的乘积总和：

23、

24、其中，r为孤岛状态下配电网的风险；θi为第i个场景发生的概率；si为第i个场景下的严重度；n为总场景数。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

26、1.本发明面向高渗透分布式电源接入背景下，故障后处于孤岛状态的配电网内功率缺额频繁快速正负变化问题，综合分布式电源出力、负荷功率和储能容量提出了功率裕度的计算方法。

27、2.本发明考虑了间歇式分布式电源的出力波动和发电预测的不确定性，提出的多场景生成技术和场景削减技术，能有效地模拟随机变量的不确定性。

28、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

技术特征：

1.一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，所述方法包括以下主要步骤：1)考虑燃气轮机、储能、风机和光伏等设备的可靠性建立系统的可靠性模型；2)针对风电、光伏和负荷的不确定性，利用多场景生成技术与场景削减技术生成孤岛典型场景概率模型；3)构建孤岛状态下配电网的功率裕度计算模型；4)基于物理设备故障和源荷不确定性，计算孤岛状态下的严重度与风险计算方法。

2.如权利要求1所述的一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤1)中的元件可靠度是指元件的故障率和修复率。

3.如权利要求1所述的一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤1)中的系统可靠度是指相互独立元件可靠度的乘积。

4.如权利要求1所述的一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤2)中的多场景生成技术是指将分布式电源出力和负荷功率用概率分布模型描述，然后采用拉丁超立方抽样技术对分布式电源出力和负荷功率进行抽样。

5.如权利要求1所述的一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤2)中的场景削减技术是指用模糊c均值聚类法对原始场景进行削减技术。

6.如权利要求1所述的一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤2)中的典型功率场景集是指将各分布式电源、负荷的典型场景进行排列组合，所获得的一系列离散组合场景。

7.如权利要求1所述的一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤3)中功率裕度模拟是指用于进行严重度计算的中间变量，且计算步骤为：

8.如权利要求1所述的一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤4)中的严重度指的是故障对孤岛状态配电网的危害程度，本发明采用负荷损失量wl和弃风弃光量wdg作为计算严重度s：

9.如权利要求1所述的一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，其特征在于，所述步骤4)中的风险指的是所有场景发生的概率与该场景下严重度的乘积总和：

10.一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机可读指令，所述处理器执行计算机可读指令时，实现如权利要求1至9中任意一项所述的基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法。

技术总结
本发明公开了一种基于功率裕度的孤岛状态配电网风险评估方法，所述方法包括以下步骤：1)建立燃气轮机、储能、风机和光伏等设备的可靠性模型；2)针对风电、光伏和负荷的不确定性，利用多场景生成技术与场景削减技术生成孤岛典型场景概率模型；3)构建孤岛状态下配电网的功率裕度计算模型；4)基于物理设备故障和源荷不确定性，计算孤岛状态下的严重度与风险计算方法。本发明考虑了含孤岛状态配电网的物理设备可靠性和源荷双侧不确定性，基于功率裕度以及多场景生成与削减算法，能有效地模拟随机变量的不确定性。

技术研发人员：夏成文
受保护的技术使用者：南方电网数字平台科技（广东）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13