[发明专利]一种基于最优环路的微电网拓扑规划

说明书

本发明公开了一种基于最优环路的微电网拓扑规划，属于微电网拓扑规划技术领域，包括以下步骤：步骤1构建图论算法阶段的数学模型，将微电网表示为图形，负荷点表示为节点；步骤2分别构建图论算法粗化、分区和细化还原三个阶段数学模型将节点划分到潜在环路中；步骤3、基于改进的旅行商算法将数学模型设计成单个环路结构，将潜在环路内的节点互联形成环路，得到优化的环路拓扑结构；步骤4、根据步骤2、步骤3中设计的数学模型求解一组基于优化的环路拓扑结构的候选微电路拓扑结构；步骤5、评估候选微电路拓扑结构，找出最优的环路拓扑结构。本发明设计出的基于最优环路的微电网拓扑结构较传统规划结构更能保证负荷的供电可靠性。

技术领域

本发明涉及一种基于最优环路的微电网拓扑规划，属于微电网拓扑规划技术领域。

背景技术

伴随电网建设的规模不断扩大，超大规模电力系统的缺陷也逐渐显现，此外，全球资源和环境问题之间的矛盾更加严峻，为了将能源短缺问题及时的解决，相关人员更加重视对再生和清洁等新能源的研发。分布式发电因其自身优点是解决能源危机和环境问题的有效途径，但分布式电源并网将给电力系统带来不容忽视的冲击。为减缓大规模的分布式电源单机入网对大电网的冲击，微电网的概念应运而生。微电网规划设计是微电网经济运营的前提，目的是通过可行性、合理性及环境友好性分析，结合规划目标及运行约束条件，建立完整的规划设计模型，寻找分布式电源与储能系统容址最优配置和微电网控制策略、网架结构、安全保护机制、能量管理等的最佳组合。基于DG的微电网拓扑规划可以解决传统的集中大规模电力系统难以实现电能的清洁生产和能源利用效率的最大化等问题，满足人们日益增长的对供电可靠性和电能质量的需求。只有合理确定微电网的拓扑结构，才能保证微电网以较低的成本取得最大的效益，进而达到示范、推广的目的。

随着分布式能源，尤其是分布式可再生能源，占能源消费比重需求的逐步提高，传统的辐射性配电网可能不是实现微电网独特功能和特点的最佳选择，微电网拓扑规划需要考虑单个微电网回路中的孤岛运行和自愈能力，并在规划环网时解决能源平衡问题，这对使用现有方法提出了更大的挑战。此外，考虑到微电网拓扑规划中的各种分布式发电和储能设施，使得传统的基于混合整数规划的规划方法难以实现。与传统配电系统不同的是由于DER和微电网向并网和孤岛模式切换所造成的故障电流可能是双向的，传统的辐射性网络拓扑很难处理这些故障，因此，研究更适合微电网的拓扑结构成为微电网规划领域亟待解决的一个问题。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于最优环路的微电网拓扑规划，利用图论算法粗化、分区和细化还原三个阶段将负荷点划分到潜在环路中，然后基于改进的旅行商算法进行单个环路结构设计，将潜在环路内的节点互联形成环路。形成的环路拓扑结构中，每个环路都包含多个DG或储能装置，环路拓扑结构之间通过线路互联，确保重要负荷故障后的供电可靠性和电能的充分利用。在获得的一组微电网环路拓扑结构中，在经济性、可靠性及合理性三个方面引入性能指标对其进行评估，找到基于环路的微电网拓扑规划中最优的环路拓扑结构。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于最优环路的微电网拓扑规划，包括以下步骤：

步骤1、构建图论算法阶段的数学模型，将微电网表示为图形，负荷点表示为节点；

步骤2、分别构建图论算法粗化、分区和细化还原三个阶段数学模型将节点划分到潜在环路中，并根据数学模型设计相关粗化阶段计算流程、分区阶段计算流程和细化还原阶段计算流程；

步骤3、基于改进的旅行商算法将数学模型设计成单个环路结构，将潜在环路内的节点互联形成环路，得到优化的环路拓扑结构；

步骤4、根据步骤2、步骤3中设计的数学模型求解一组基于优化的环路拓扑结构的候选微电路拓扑结构；

步骤5、评估候选微电路拓扑结构，找出最优的环路拓扑结构。

本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1具体包括以下步骤：