[发明专利]考虑灵活性的高渗透率可再生能源集群划分方法

说明书

本发明公开了一种考虑灵活性的高渗透率可再生能源集群划分方法。本发明建立了灵活性供需模型，针对配电网络规划兼顾运行控制需求问题，从灵活性平衡需求和灵活性平衡时间特性分别提出集群灵活性供需平衡指标和灵活性平衡时间指标，并结合体现集群结构特性的模块度指标，建立了考虑集群灵活性平衡动态特性的集群划分指标体系。本发明优点在于：能够充分计及源网荷灵活性资源调节能力，综合考虑节点耦合结构特性，进一步发挥集群自治能力，合理划分集群，减少集群灵活性需求，有益于提高在愈来愈复杂的高渗透率可再生能源接入背景下配电系统运行调控的快速性和准确性。

技术领域

本发明涉及大规模可再生电源分布式接入的配电网灵活性规划领域，特别涉及一种考虑灵活性的高渗透率可再生能源集群划分方法。

背景技术

规模化分布式可再生电源的接入对传统配电系统的规划与运行提出了巨大挑战，配电系统从传统的放射状无源网络蜕变为含有大量分布式电源的有源网络，出现了诸如局部节点电压越限、网损增加和越电压等级功率倒送等复杂问题。风电、光伏等可再生能源固有的强不确定性、波动性进一步增加了系统调度控制的难度。

为确保配电网络的安全、稳定、可靠和经济运行，提高可再生能源的集成度和可调度性，以集群为基本单元的配电网规划与控制策略逐渐引起关注。在电力系统中，集群是一些设备的组合，其对内可实现自我协调运行和控制，对外可接收上级统一调度管理。目前已有许多学者围绕以集群为基本单元的规划、运行与控制开展广泛的研究，主要有依据应对能源可持续发展的转变形式，创建互联集群区，提出智能电网管理系统的混合框架，将控制功能分层优化，多层次配电网络集群控制方法，为分布式电源集成提供灵活性和适应性；以集群为基础通过先无功后有功的电压控制策略对群内关键光伏节点的控制来调节关键负荷节点的电压]技术，有效提高配电网电压控制效率；基于社团理论适应调控目标变化的虚拟集群动态划分方法，在此基础上研究有源配电网多级调控方法；运用在综合考虑系统运行控制行为的电网规划中，综合考虑结构性和功能性的集群划分指标，简化网络规划分析、运行监视和调度控制。

大规模可再生能源接入配电网，风电、光伏等分布式电源固有的不确定性和不可控性出力状态加剧了配电网净负荷的波动特性，面对越来越复杂和不确定的系统运行环境，配电网需要具备更强的灵活性。根据欧洲电力系统运行经验表明，在充分利用灵活性资源及有效调度策略的情况下，可以减少2/3的电力网络改造扩建投资费用。因此，调用多方面灵活性资源，考虑配电网灵活性，对于实现大规模可再生能源并网的系统规划设计和运行调控有着重要意义。

集群作为规划、运行、控制中的基本单元，可能同时包含有电源与负荷。为发挥集群具有群内节点耦合而协作，群间疏松而分工的优势，集群的功率自平衡特性也是引人关注的。目前在集群划分中考虑了有功、无功容量的静态平衡，即安装容量平衡问题，但没有涉及功率动态平衡，即集群的灵活性平衡问题。从集群运行平衡考虑，集群的灵活性问题主要涉及集群爬坡平衡，即集群内资源供给的爬坡容量与集群净负荷需求爬坡容量间的平衡。一方面可再生能源出力的剧烈波动性导致集群净负荷爬坡功率需求增加；另一方面系统中部分传统电源被可再生能源取代，集群内可调节资源所提供的爬坡容量也有所减少。

综上，如何合理优化配置源-荷-储多类型灵活性资源，实现灵活性资源和灵活性需求最优组合和布局，利用集群自治特性充分发挥各种灵活性资源的调节能力是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种考虑灵活性的高渗透率可再生能源集群划分方法。本发明能够充分计及源网荷灵活性资源调节能力，综合考虑节点耦合结构特性，进一步发挥集群自治能力，合理划分集群，减少集群灵活性需求，有益于提高在愈来愈复杂的高渗透率可再生能源接入背景下配电系统运行调控的快速性和准确性。

本发明的技术方案：考虑灵活性的高渗透率可再生能源集群划分方法，按下述步骤进行：

A：集群划分判据定义为灵活性，依据配电网源荷建立包括集群灵活性需求模型和集群灵活性供给模型的灵活性供需模型；