考虑黑启动功能的分布式综合供能系统的优化配置方法

摘要

本发明提供考虑黑启动功能的分布式综合供能系统的优化配置方法，包括以下步骤：获取区域黑启动方案数据，包括系统分区、第二批启动电源位置与容量、启动路径等；获取各子系统(分区)负荷数据(负荷量与负荷价值密度)；确定各分区拟采用黑启动电源类型及其可靠性；量化计算黑启动可靠性、停电损失、黑启动建设改造成本；以停电损失和黑启动建设改造成本加权为目标，以技术指标为约束，建立优化数学模型；采用粒子群优化算法(PSO)计算各子系统启动电源位置及容量。本发明配置方法能够为分布式综合供能系统的规划设计提供参考，为黑启动电源的改造提供参考，提高电力系统可靠性。

主权项

考虑黑启动功能的分布式综合供能系统的优化配置方法，其包括以下步骤：1)根据规划区域黑启动预案，整理分析区域黑启动数据，包括黑启动系统分区、第二批启动电源位置与容量、启动路径；调查统计各子系统负荷数据；确定各分区拟采用黑启动电源类型及其可靠性；2)对黑启动电源可靠性以及黑启动过程可靠性进行量化计算，其包含以下步骤：A、根据每个系统分区拟采用黑启动电源类型、容量及其可靠性，记第i个系统分区启动电源的容量为c_i，其故障率为r_i，通过下述公式计算得到第i个系统分区黑启动电源可用容量期望值c_u，i：c_u，i＝(1‑r_i)×c_iB、根据各分区黑启动电源可用容量期望值、每个系统分区第二批启动电源容量，记第i个系统分区第二批启动电源容量为S_i，通过下述公式计算得到第i个系统分区启动过程的可靠性：${\mathrm{Re}}_i=u\times \ln (v\times {\left(\frac{c_{u,i}}{S_i}\right)}^2+g\times (\frac{c_{u,i}}{S_i})+h)+q$其中，u，v，g，h，q为相关拟合参数；C、根据黑启动区域内黑启动分区数目m、具有第二批启动电源的黑启动分区数目k，根据下述公式计算得到黑启动过程可靠性RE：$RE=a_r\times k+b_r\times m+c_r\times \underset{i=1}{\overset{k}{\Sigma }}{\mathrm{Re}}_i$其中，a_r、b_r、c_r为三个指标的权重值；3)将黑启动电源可靠性反应到停电时间，根据停电时间和负荷价值系数，对停电经济损失进行量化计算，其包含以下步骤：A、将电力负荷分成工业、商业、政府机关、公用事业、居民5类，根据各系统分区内各类负荷单位时间单位功率的经济损失、各系统分区内各类负荷大小和各系统分区的停电时间，记i分区内j类负荷单位时间单位功率的经济损失e_i，j，i分区内j类负荷量为P_i，j，i分区停电时间为t_i，根据下述公式计算得到i分区内j类负荷经济损失E_i，j：E_i，j＝e_i，j×P_i，j×t_iB、根据各系统分区内各类负荷经济损失、各系统分区内各类负荷大小和各系统分区的停电时间，根据下述公式计算i分区内平均单位功率单位时间停电损失e_TDSS，i，将其定义为负荷价值密度：$e_{TDSS,i}=\frac{{\Sigma }_{j=1}^{j=5}{E}_{i,j}}{{\Sigma }_{j=1}^{j=5}{P}_{i,j}\times t_i}=\frac{{\Sigma }_{j=1}^{j=5}{e}_{i,j}\times P_{i,j}\times t_i}{{\Sigma }_{j=1}^{j=5}{P}_{i,j}\times t_i}$C、根据各系统分区内启动电源与第二批启动电源的距离L_ii，根据下述公式计算各分区停电时间t_i：$t_i=a_t+b_t\times \frac{L_{ii}}{{\mathrm{Re}}_i}$其中，a_t、b_t为相关拟合参数，该式体现黑启动电源可靠性越高、启动路径越短，停电时间越短；D、根据负荷价值密度、各系统分区负荷总量和各系统分区停电时间，记i分区负荷总量为P_i，停电时间为t_i，根据下述公式计算各分区停电经济损失E_TDSS，i：E_TDSS，i＝e_TDSS，i×P_i×t_i；4)对黑启动建设改造成本进行量化计算；5)在PSCAD软件中建立黑启动仿真模型，对黑启动过程中的技术问题进行仿真，对大量仿真结果分析得到黑启动技术约束，其包含以下顺序的步骤：A、在PSCAD中分别建立发电机、变压器、线路、负荷模型；B、根据建立的黑启动仿真模型，分别改变发电机容量、第二批启动电源容量、变压器容量、线路长度进行仿真；C、分析仿真结果，得到为保证黑启动成功发电机容量、第二批启动电源容量、变压器容量、线路长度所需满足的条件；6)将停电经济损失与黑启动投资成本加权作为优化目标，采用粒子群优化算法，优化各子系统启动电源位置及容量。