蜂巢状配电网的源网荷储多维协同规划方法与流程

1.本发明涉及配电网规划方法领域，尤其涉及一种蜂巢状配电网的源网荷储多维协同规划方法。


背景技术：

2.现有技术中，面向电力系统的“源-网-荷-储”互动运行是指电源、电网、负荷和储能之间通过源源互补、源网协调、网荷互动、网储互动和源荷互动等多种交互形式，但现有的电力系统实质上依然没有摆脱“源随荷动”的传统，而在节能减排的基础上，保证电网运行的安全性与稳定性是一大难题；此外分布式能源大幅增长，海量灵活资源接入电网后，源网荷储之间的协调与控制日渐复杂，因此现有网络存在难以保证在满足新能源接入的基础上仍能保证电网安全性与稳定性运行的问题。
3.例如，一种在中国专利文献上公开的“一种基于电力电能交换子微电网的并网型微电网系统”，其公告号cn106099985b，通过将与公共电网连接的新能源微电网设计成并网型微电网和电力电能交换子微电网两个能够独立运行的子微电网，分别受控开关与公共电网相连接，并且电力电能交换子微电网受控选择与并网型微电网或公共电网连通，使并网型微电网与公共电网各自独立运行并由电力电能交换子微电网承担并网型微电网和公共电网之间电力电能的无缝交换，实现微电网与公共电网的电能互补运行；因新能源发电具有不稳定性，而此方案中完全使用新能源发电，使得单个子网在消纳能力上存在一定程度的不足，而子网随与公共网并网运行虽减缓了子网的发电压力，却会给公共网带来运行负累。


技术实现要素：

4.本发明主要解决现有技术中电网难以在利用新能源发电的基础上保障电网运行的安全性与稳定性的问题；提供一种蜂巢状配电网的源网荷储多维协同规划方法。
5.本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本发明包括如下步骤：建立蜂巢状源网荷储多维协同基本模型，构建电源系统拓扑结构连接关系，设置具体单元发电时机；获取配电网基本系统架构、发电单元功率信息、负荷单元负荷特性和储能单元系数等参数；计算电网储能功率，搭建储能模块、电源系统和柔性设备的整体规划方案；得出蜂巢状源网荷储多维协同规划方法。
6.作为优选，所述的蜂巢状源网荷储多维协同基本模型包含多个菱形的微网拓扑结构，微网拓扑结构之间相互连接形成六边形的规则蜂巢状网络拓扑结构；所述微网拓扑结构内包含一对主电源与一对备用电源，主电源与备用电源连接形成电源系统拓扑结构，电源系统拓扑结构内部连接有储能模块，电源系统拓扑结构外部四角分别连接若干主控基站，每个主控基站连接并控制3～6个微网，其中六边形蜂巢拓扑结构能够使得整个电网运行更加具有规律性和稳定性，主电源与备用电源的设置保障了电网电压的稳定性。
7.作为优选，所述的主电源采用清洁能源发电，备用电源采用常规方式发电；电源系
统拓扑结构中，所述第一主电源与第一备用电源相邻设置，第一备用电源与第二主电源相邻设置，第二主电源与第二备用电源相邻设置，第二备用电源与第一主电源相邻设置，通过源源互补的方式，利用新能源发电作为主电源，减少电网整体的碳排放，并利用常规发电手段做后续发电保障，以此稳定电网中的电压，在尽可能节能减排的基础上维持了电网的电压稳定。
8.作为优选，所述的主控基站分为一类基站与二类基站，在主控基站的拓扑结构中，所述一类基站与二类基站均设有储能控制端与电源控制端，用于连接并控制电源系统和储能模块，将主控基站分为一类基站与二类基站，利用两类基站分别控制两类能源，减小了电网协同控制的复杂性，使得两类电源与储能模块的控制更加方便。
9.作为优选，所述的主电源和备用电源均设有储能连接端与基站连接端，在微网拓扑结构中，所述主电源的储能连接端与电源系统内部的储能模块相连，主电源的基站连接端与一类基站的电源控制端相连；所述备用电源的储能连接端与电源系统内部的储能模块相连，备用电源的基站连接端与二类基站的电源控制端相连。
10.作为优选，电网工作时包含三种工作状态：正常运行状态、储能调用状态以及备用运行状态；所述正常运行状态下，电源系统中的主电源依靠清洁能源进行发电工作，同时将剩余电能存入储能模块中，为维持发电稳定，此时将间歇性启用备用电源进行协同储能，在储能达到设定最高阈值时，短期内将不启用备用电源，并减少或停止主电源储能；在储能调用状态下，主电源因能源因素无法正常运转，此时启用储能模块进行放电，并间歇性启动备用电源进行补偿发电；在备用运行状态下，主电源无法使用且储能模块中电能到达最低阈值，因此启动备用电源，进行充电并且间歇性对储能模块供电，直至转换为储能调用状态；设置储能模块相关参数如下：设在正常运行状态下、储能调用状态下和备用运行状态下的储能功率分别为p
x
、py和pz，设主网中共有n组微网，设储能模块的最大阈值、中值和最小阈值分别为p
max
、p
normal
和p
min
；本步骤搭建了储能模块、电源系统以及柔性设备的规划方案，并设置计算储能功率所需的参数。
11.作为优选，电网处于正常运行状态时，可得正常状态下的储能功率如下，其中p1为主电源功率，为备用电源间歇发电功率，p
use
为电网消纳，计算p
x
后对其进行实时判断，若满足如下不等式p
normal
＜p
x
＜p
max
继续维持主电源发电备用电源间歇供电的状态，并向储能模块以p
x
功率储能，若满足如下不等式p
x
≥p
max
则停止备用电源间歇供电；此时超出储能模块最大阈值，因此停止向储能模块供电，并且停止备用电源的间歇供电。
12.作为优选，电网处于储能调用状态时，根据功率守恒定律可得储能调用状态下的储能功率如下，
其中pf为储能模块放电功率，计算py后进行实时判断，若满足如下不等式p
min
＜py＜p
normal
则储能模块继续放电，继续使用备用电源间歇放电，满足如下不等式py≤p
min
则储能模块停止放电，使pf趋于0，并进入备用运行状态；此时低于储能模块的最小阈值，因此停止储能模块供电，电网运行自动进入备用运行状态。
13.作为优选，电网处于备用运行状态时，可得备用运行状态下的储能功率如下，pz＝6n(p
2-p
use
)计算pz后对其进行实时判断，若满足如下不等式p
min
＜pz＜p
max
则继续使用备用电源进行供电和储能，若满足如下不等式pz＞p
max
则转入储能调用状态；此时的电网运行状态逐渐趋于正常，此时若主电源恢复，即可进入正常运行状态，若主电源仍恢复，则依旧采取储能调用状态下的方式。
14.本发明的有益效果是：1.本方案使用新能源作为主要发电能源，最大限度实现了节能减排；2.本方案设计了主电源同备用电源在三种状态下的规划方式，使得电网的电压始终维持稳定，不会随意出现电压激增或骤降的问题；3.本方案采用蜂巢状电网拓扑结构，使得整个电网更加具有规律性与安全性。
附图说明
15.图1是本发明的微网拓扑结构图；图2是本发明的蜂巢状主网拓扑结构图；图中1.主电源，2.备用电源，3.储能模块，4-1.一类基站，4-2.二类基站。
具体实施方式
16.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
17.实施例：本实施例的一种蜂巢状配电网的源网荷储多维协同规划方法，如图1和图2所示，包括菱形的微网拓扑结构，该拓扑结构四角连接主控基站，通过主控基站将若干菱形的微网拓扑结构相连，形成六边形的规则的蜂巢状主网拓扑结构；所述主控基站包括一类基站与二类基站；所述微网的拓扑结构内部设有相互连接的电源系统与储能模块，将电源系统划分为主电源1与备用电源2，所述主电源与备用电源沿菱形微网拓扑结构的对角交替设置，所述主电源与备用电源分别与一储能模块相连，所述主电源与一类基站相连，备用电源与二类基站相连，所述主控基站中的一类基站与二类基站分别控制这两类电源向电网输电或向储能模块输电。
18.电网工作时包含三种状态：正常运行状态、储能调用状态以及备用运行状态，在所
述正常运行状态下，电源系统主要依托主电源发电，并配合备用电源间歇供电，保证在引入新能源发电后依旧能够保证电压稳定，此时通过计算储能模块的储能功率，保证储能模块能够成功储存能量，通过与储能最大阈值实时比对，可以更好地控制储能模块停止储能的时机；在主电源因新能源问题无法正常发电时，电网进入储能条调用状态，再此运行状态下，电网主要依托储能模块放电配合备用电源间歇发电来维持电网中的电压平衡，按照计算储能功率，同时实时将储能功率与储能最低阈值比对，一旦达到最低阈值，就立刻停止储能模块放电，电网运行到达备用运行状态；在备用运行状态下，使用备用能源发电，通过pz＝6n(p
2-p
use
)计算电网储能功率，直至电网恢复至储能调用状态。
19.应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。