[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

说明书

技术领域

本发明涉及分布式发电和微电网领域，尤其涉及一种含分布式光伏电源的微电网多孤岛动态运行方法。

技术背景

微电网是由分布式电源（distributed generation,DG，包括微型燃气轮机、燃料电池、光伏电池、小型风力发电机组）、储能装置（超级电容或蓄电池）、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，且是可实现自我控制、保护和管理的自治系统。以大电网为基础，以由各种DG组成的微电网为补充，是充分利用可再生资源、建设智能电网的重要途径，并已经成为国际上配电网规划与运行的必然趋势。

DG的运行具有并网和孤岛两种模式。并网模式是指在大电网正常供电的时候作为辅助电源并入，与大电网一起为负荷供电；孤岛模式则是指当大电网发生故障而与负荷断开时，连接在负荷端的DG主动形成微电网孤岛，向负荷输送所需的电能。新编制IEEE 1547-2003标准鼓励计划性孤岛运行（intentional islanding），使大电网故障断开时负荷能够得到尽可能多的供电恢复，从而实现电网的快速灵活自愈，提高供电可靠性。特别是我国自然灾害相对频繁，例如2008年的南方冰冻灾害和汶川地震期间，中国电网都发生了较大面积的停电事故。由DG组成的微电网具有较强的电能应急调度能力，可以在大电网突发故障时脱离主网孤岛运行，通过能量优化管理，保障重要负荷的可靠供电，从而极大地提高电网的抗灾自愈能力。但是这需要事先根据DG本身的特点以及分布位置等因素来确定合理的孤岛供电区域和供电策略。

在DG的孤岛运行中，负荷的需求与DG的发电量之间应该形成动态的适配，以实现DG发电功率的充分利用以及尽可能多的恢复失电的负荷，但是现有的孤岛划分的方法均没有考虑到两者匹配的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种含分布式光伏电源的微电网多孤岛动态运行方法。

本发明的目的是通过以下技术手段实现的，包括如下步骤：

（1）对配电网故障处下游失电的各负荷需求功率曲线以及微电网中各分布式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及各行业负荷综合等效功率进行三次多项式模拟。

（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除了满足所属重要负荷的要求外还有剩余，则可以供给非重要负荷。确定光伏电源输出大于等于所属重要负荷需求的时间段，即光伏电源输出功率可以供给非重要负荷的时间段T。

（6）对于非重要的负荷，在步骤（5）所确定的时间T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（例如每一小时），以各分时段为周期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功率之间的适配程度最大化。

（7）根据各负荷的行业属性及步骤（6）中所得到的优化结果，以每一小时为周期对各光伏电源的孤岛供电区域进行动态划分，在整个配电网的失电区域中形成孤岛供电与运行策略。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，在合并的范围内的负荷均有多个电源对其供电。最终形成完整的多孤岛供电策略。

本发明的有益效果是：本发明充分考虑了光伏电源日输出曲线与城市电网中各典型行业的日综合输出曲线之间的功率适配，基于优先供给重要负荷的原则，在各分时段里动态地对非重要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供电区域相互融合的情况。该方法能够充分利用光伏电源的输出功率，在大电网无法供能的情形下最大程度地恢复负荷的供电，且优化后负荷功率与发电量之间具有令人满意的适配程度，对于城市配电网的动态规划与优化调度具有重要的现实意义。

附图说明

图1是本发明的处理流程图；

图2是实施例美国PG&E69节点配电系统示意图；