[发明专利]面向城市配电网的中压-低压双层蜂巢状网络结构

说明书

本发明涉及一种面向城市配电网的中压‑低压双层蜂巢状网络结构，包括10kV中压配电网络层和380V低压配电网络层，该10kV中压配电网络层为中压蜂巢网络层，该中压蜂巢网络层以六边形馈线网格为基本单元组成蜂巢状拓扑结构；该380V低压配电网络层为低压蜂巢网络层，该低压蜂巢网络层以六边形供电边界的微网为基本单元组成蜂巢状拓扑结构；该中压蜂巢网络层与低压蜂巢网络层相连接构成双层蜂巢状网络结构。本发明首次提出了中压‑低压配电网均采用蜂巢拓扑的配电网结构，相比于已有的蜂巢配电网拓扑，进一步提升了中压配电网的灵活性，有利于实现配电网更大范围内的潮流优化控制，进一步提升供电可靠性与清洁能源的消纳能力。

技术领域

本发明属于配电网技术领域，涉及城市配电网规划，尤其是一种面向城市配电网的中压-低压双层蜂巢状网络结构。

背景技术

随着全球能源供应向清洁、低碳、电气化转型，未来配电网功能将更加多元，责任也将更加重大。不断增长的分布式电源(distributed generation,DG)、储能和电动汽车，海量用户资源管理，兼容冷-热-气等多种能源以及与信息系统耦合等新的功能要求，将使得配电网从单纯的电力配送者转变为多种负荷、DG以及上级电网间的能量传输、分配、交易甚至存储平台。同时，潮流由单向变为双向、源荷双端的高度不确定性、电力电子化以及电能质量等问题，为配电网的规划运行带来巨大挑战。

结构是配电网的基础元素，决定了设备、运行以及管理等技术对系统提升效果的上限，合理的网架结构是满足未来配电网需求的关键因素，既可以提升配电网高级形态下可调度资源在运行中的协同支撑能力，也能增强释放新设备和技术的潜能。

长期以来，我国配电网采用闭环建设、开环运行的原则，总体呈放射状结构，这是在高压变电站集中送电、线路单向潮流的背景下形成的。这种结构难以满足未来配电网的新需求，其最主要原因是拓扑连通程度相对较低。连通性是节点间能量互动的前提以及网架灵活性的空间基础，对配电网可靠性、设备利用率、网损优化等具有重要影响。我国城市配电网虽然广泛建设联络，但由于缺乏统筹规划，导致大量低效甚至无效联络，难以支撑负荷灵活转移，一些多联络在运行效果上基本等同单联络(双电源)，导致出现可靠性低、供电能力不足、负载不均衡等问题。未来配电网将具有交直流混合形态，多状态开关(softopenpoints,SOP)等电力电子设备将大大增强配电网潮流控制能力；大规模DG通过微网消纳，而不同微网之间需要实时能量互济。上述技术方法均需要基于高度连通的网架才能实现效果，当前配电网难以满足。其它方面，已有配电网为限制短路电流而开环运行，因此故障恢复中部分非故障区不得不经历短时停电，无法满足精密制造等用户的高可靠性要求。此外，当前配电网接线规范性较差，增加了精细化管理和扩建改造的难度。

近年来，一些学者陆续提出不同的未来配电网结构形态方案，包括闭环配电网、直流储能微网、能源局域网等。蜂巢结构泛指以正六边形(体)紧密排列构成的几何结构，因类似蜜蜂巢穴而得名，不仅在自然界广泛存在(例如石墨烯、芳香烃、昆虫复眼等)，也在航天、建筑、通信等多个领域展示了良好性能。相比于传统配电网的树状层级结构，蜂巢结构具有典型的扁平化特征：更加灵活、支持互动、易于扩展，非常适合未来配电网的发展需求。

发明内容

本发明的目地在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理、性能稳定且组网灵活的面向城市配电网的中压-低压双层蜂巢状网络结构。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种面向城市配电网的中压-低压双层蜂巢状网络结构，包括10kV中压配电网络层和380V低压配电网络层，所述10kV中压配电网络层为中压蜂巢网络层，该中压蜂巢网络层以六边形馈线网格为基本单元组成蜂巢状拓扑结构；所述380V低压配电网络层为低压蜂巢网络层，该低压蜂巢网络层以六边形供电边界的微网为基本单元组成蜂巢状拓扑结构；所述中压蜂巢网络层与低压蜂巢网络层相连接构成双层蜂巢状网络结构。