[发明专利]面向韧性提升的分布式资源辅助主网关键节点黑启动策略

说明书

本发明公开了一种面向韧性提升的分布式资源辅助主网关键节点黑启动策略，包括：步骤1，分析配电网内各DER的出力特性与调控策略，形成DER支撑主网关键节点快速恢复可行性评估方法，建立黑启动可执行性评估指标，选择DER控制策略；步骤2，基于DER控制策略，建立配电网DER启动与网架重构联合优化模型，并采用遗传算法与弗洛伊德算法相结合的方法求解得到各DER的最优启动顺序，各DER按最优启动顺序平稳启动并网，并聚合形成区域电源；步骤3，区域电源分批次启动火电厂辅机，待火电厂辅机完全正常运行后启动火电机组，恢复后的火电机组陆续接入周边配电网负荷，并为其他火电厂提供启动电源支持，从而逐步扩大恢复范围直至全系统恢复。

技术领域

本发明涉及电网领域，具体涉及一种面向韧性提升的分布式资源辅助主网关键节点黑启动策略。

背景技术

“双碳”战略目标的有效落实和能源转型的持续推进，加快了我国“以新能源为主体的新型电力系统”建设进程。电力系统中高比例新能源以及电力电子装备规模化接入，交直流混联配电发展迅速，负荷多元化特点增强，导致配电网逐渐呈现有源化、灵活化、多随机性特征，在新型电力系统中面临形势和承担角色将更加复杂。与此同时，电力系统受连锁故障、宽频带振荡、网络攻击、人为操作问题、极端自然灾害等内外部安全威胁逐年增多，对其安全运行提出了新挑战。

韧性电网作为未来电力系统的重要发展方向，广义上具有6个关键特征：感知力、协同力、应变力、防御力、恢复力和学习力。其中，恢复力作为应对极端天气、自然灾害以及物理和网络攻击导致大停电事故，最大限度降低损失的重要功能，需要挖掘多环节潜力支撑电网故障后快速恢复。然而，随着电网规模逐步扩大，传统黑启动电源数量和布局已难以满足恢复快速性、可靠性要求，继续扩大布局传统黑启动电源点造价昂贵且受限于能源资源可用性，一定程度上制约电网安全运行经济性。因此，如何基于现有资源实现电网基础设施在面对内外部风险时快速恢复，并以解决故障恢复问题为目标导向制定合理有效的黑启动方案成为迫切需求，这对于提升电网韧性水平、保障国家能源安全具有重要意义。

电网黑启动方案按规模和电压等级可划分为微电网、配电网和输电网三个层面。常规黑启动方案更多面向输电网层面，主要以自启动能力强的水电机组或具备黑启动能力的大型火电机组作为黑启动电源，逐步带动其他无黑启动能力机组启动，最终恢复整个电网；配电网恢复往往需要等待上级电网恢复后再为其关键负荷供电，从而导致恢复时间长、恢复力不足。随着配网与主网之间关联耦合程度日趋紧密，大规模分布式电源(distributed generation，DG)、电动汽车、储能、微电网等多样化“源-荷-储”分布式资源(distributed energy resource,DER)分散接入，基于DER启动功率小、速度快、反应灵活等优点，通过聚合多种DER辅助配电网故障恢复或局部自愈保障重要负荷供电，并利用DER为主网电源、变电站等关键节点迅速启动提供辅助电源和灵活性资源支撑，从而加快全网恢复进程，从恢复力方面提升电网韧性水平，缓解电网黑启动电源不足及高成本问题，也成为“新型电力系统”建设背景下黑启动方案制定的新思路和新方向。

针对DER辅助微电网、配电网层面黑启动方面，国内外学者已开展了初步研究。有研究针对微电网黑启动中DG启动顺序，建立同时考虑DG发电量和负荷重要度的多目标优化模型，实现DG启动与负荷恢复时序的协调分配。有研究聚焦于光伏、风电、储能、电动汽车以及微电网等分布式资源作为黑启动电源参与配电网系统恢复，利用具备黑启动能力的DER启动不可控DER，协调优化恢复路径和目标网架，逐步扩大恢复范围的同时保障了重要负荷供电；其中，有研究以系统可用发电量最大和恢复路径充电电容最小为目标，构建计及电动汽车充电站的网架重构双层优化模型；有研究分析了微网作为黑启动电源支撑配电网故障恢复的优越性，以系统恢复最大发电量和最小负荷损失为目标建立微电网支撑配网恢复的网架重构模型，并基于新英格兰10机39节点系统验证了恢复方案在经济性和可靠性方面的优势。然而，上述研究仅针对微电网或配电网层面的黑启动，尚未考虑配电网资源对输电网层面黑启动的支撑作用，对系统整体恢复力的提升有限。