[發明專利]一種考慮功能恢復需求的城市關鍵負荷應急供電方法

在審

• 申請號: 202210096015.7
• 申請日: 2022-01-26
• 公開（公告）號: CN114444303A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 姚維強;劉家妤;周健;馮煜堯;楊帆;王黎明;唐敏;許寅;王穎;和敬涵;王小君;倪平浩;李佳旭;陳韻含
• 申請（專利權）人: 國網上海市電力公司;北京交通大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06Q50/06;H02J3/06
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

1.一種考慮功能恢復需求的城市關鍵負荷應急供電方法，其特征在于，包括：

提出考慮用戶電、水、氣三種資源的功能恢復需求的協同恢復方法；

提出考慮多時段故障恢復過程中移動應急資源接入時間約束建模方法；

基于所述協同恢復方法和所述考慮可移動應急資源接入時間約束建模方法，建立考慮關鍵負荷需求響應的多時間段配電網故障恢復模型，對所述多時間段配電網故障恢復模型進行求解，得到考慮關鍵負荷需求響應的多時段配電網故障恢復優化決策方案。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述提出考慮用戶電、水、氣三種資源的功能恢復需求的協同恢復方法的數學模型如下：

式中：gti為0-1變量，分別表示電、水、氣負荷i在時間段t的恢復狀態，若負荷被恢復，該值為“1”，否則為“0”；為0-1變量，表示用戶i在時間段t的恢復狀態，只有當用戶電水氣需求均被滿足，才認為該用戶功能被恢復，值為“1”，反之為“0”。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述考慮多時段故障恢復過程中移動應急資源接入方法的數學模型如下：

式中：N_B表示可移動發電車集合；表示第i臺發電資源在第t個時間段的有功出力；μ_i，0表示可移動發電車的初始荷電狀態；μ_i，min、μ_i，max分別為滿足儲能正常運行的荷電狀態的下限和上限；ρ_i為將能量轉換為儲能荷電狀態的轉換系數，可移動儲能在第t_i個時間段接入。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述多時間段配電網故障恢復模型的目標函數的表達式如下：

max F＝F₁+F₂ (4)

定義整個停電時間段為停電后至輸電網送電通路恢復前，假設停電時間段的時長為T，分為若干時間段，每個時間段長度為T_int，可移動發電車的到達時間均在T內，N_T代表停電時間段數，代表配電網節點，N_P代表交通負荷節點集合，γ_i表示各個負荷的權重系數，為0-1變量；

式(5-6)表示整個停電時間段內用戶的功能恢復情況，由該用戶的電、水、氣需求恢復狀態決定；式(7)表示停電時間段內交通負荷的恢復狀態，由該負荷的電需求恢復狀態決定。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述多時間段配電網故障恢復模型的目標函數的約束條件包括：

(1)運行約束

①電網運行約束

式中：N_E、N_T分別為配電網節點、配電網支路、停電時間段集合；分別為第t個時間段配電網中從節點i向節點j傳輸的復功率；z_ij為線路ij的阻抗；表示第t個時間段從節點i到節點j傳輸的電流幅值的平方；為0-1變量，表示線路恢復狀態，若恢復則該值為“1”，反之為“0”；分別為第t個時間段節點j、k電壓幅值的平方；M為常數；為線路在第t個時間段的虛擬潮流；表示在第t個時間段的虛擬負荷需求；式(8-10)為配電網潮流約束；式(11-12)為系統安全運行約束，式(13-15)為輻射狀拓撲約束；

②水網運行約束

式中：N_W、分別為供水網節點、供水網支路、供水網管道和水泵集合；分別為第t個時間段配水網中從節點i流向節點j、從節點j流向節點k的水流量；W_ij，max為水流量上限；為節點j的注入水源；為第t個時間段節點j的需水量；分別為第t個時間段節點i、節點j的水頭；為第t個時間段支路水頭損失；h_j，min為水頭限制；為0-1變量，表示第t個時間段水泵的恢復狀態；f_ij、m、n為常數；ρ_p為水密度；g_p表示流體重力系數；η_p表示水泵效率；表示節點復功率，其功率因數取0.85；式(17)表示配水網水流平衡約束；式(18)表示相鄰節點水頭變化約束；式(19)為用Darcy-Weisbach公式表示的管段水頭損失；式(20)表示水泵水力特性；式(21)、式(22)分別為供水網支路水流、節點水頭限制；式(23)為水泵作為配網負荷時向節點輸入的復功率；式(24)為水泵消耗功率；

③氣網運行約束

式中：N_G、分別為供氣網節點、供氣網支路、供氣網管道和壓縮機集合；分別為第t個時間段配氣網中從節點i流向節點j、從節點j流向節點k的氣流量；G_ij，max為氣流量上限；g_j^R為節點j的注入氣源；g_j^t為第t個時間段節點j的氣負荷量；分別為第t個時間段節點i、節點j的氣壓；為第t個時間段支路氣壓損失；ψ_j，min為氣壓限制；為0-1變量，表示第t個時間段壓縮機的恢復狀態；C_ij為常數；κ表示將氣流量轉換為壓縮機耗電量的轉換系數；表示節點復功率，其功率因數取0.85，式(34)表示配氣網氣流平衡約束；式(35-36)為用Weymouth公式表示的氣壓損失；式(37)表示壓縮機運行特性約束；式(38)、式(39)分別為供氣網支路氣流、節點氣壓限制；式(40)為壓縮機作為配網負荷時向節點輸入的復功率；式(41)為壓縮機消耗功率；

(2)能量約束

式中：N_G、N_B分別代表發電資源中的燃氣輪機、可移動發電車集合；表示第i臺發電資源在第t個時間段的有功出力；ΔP_i，max，ΔP_i，min分別為燃氣輪機在連續兩時間段內的出力差的上下限；E_i為微型燃氣輪機總能量；式(50)為微型燃氣輪機發電資源的有限能量約束，式(51)表示微型燃氣輪機爬坡約束；可移動儲能的SOC約束及移動發電資源接入時間約束如式(2-3)所示；

(3)負荷狀態約束

式(52)表示負荷的恢復狀態變化，限制整個時間段內負荷狀態只能變化一次；式(53)表示負荷被恢復后，在停電時間段內應持續供電。