一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制方法

技术领域

本发明涉及电力系统，特别是一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制方法。

背景技术

针对新型电力系统中大量分布式电源接入配电网，但相关控制调节手段欠缺的现状，充分利用配电网中分布式光伏、储能等分布式电源设备可调可控的优势，加强对于配电网中有功潮流控制能力，打通配网有功控制的最后“一公里”，优化配网区域电压质量、降低线路损耗、保障分布式电源接入后的配网安全可靠运行。

分布式电源接入配网后，需要具备可调可控功能，其中，接入低压的分布式电源通过智能融合终端实现台区自治，接入中压的分布式电源具备接收并执行相关控制要求的功能。针对大量分布式电源带来的潮流越限、有功调节等问题，需要主站端贯穿省、地、用，通过分布式电源群调群控技术手段，以分布式电源就地消纳、潮流合理分配为目标，依托分布式电源聚合功能形成配变-馈线-主变-网格-区域的五层级的分布式电源可视、可控的调节控制策略。通过分布式电源群调群控模块，充分发挥分布式电源可调控性强的优势，在不改变配网原有运行方式的情况下实现主站对于接入分布式电源全局控制与分布式能源就地自治协同，以站-线-变分层分区优化方式，平抑潮流波动和过电压，支撑大电网的安全稳定运行。

鉴于上述大量分布式电源接入配电网，但相关控制调节手段欠缺及大量分布式电源带来的潮流越限、有功调节等问题需要形成分布式电源可视、可控的调节控制策略的需要及影响，目前尚缺乏专门针对主动配电网分布式光伏协同控制方法和系统。因此，很有必要专门针对主动配电网分布式光伏协同控制等场景研究相关配电网分布式光伏协同控制技术，在不改变配网原有运行方式的情况下实现主站对于接入分布式电源全局控制与分布式能源就地自治协同，以站-线-变分层分区优化方式，平抑潮流波动和过电压，支撑大电网的安全稳定运行。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制方法，从而加强对于配电网中有功潮流控制能力，优化配网区域电压质量，降低线路损耗，保障分布式电源接入后的配网安全可靠运行。

技术方案：本发明所述的一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制方法，包括以下步骤：

(1)可控分布式资源聚合，对接入主站调度系统的分布式光伏设备进行建模，形成光伏运行状态信息；

(2)生成三类分布式光伏集群控制策略，所述控制策略包含多层级手动控制策略、越限自动投切控制策略和网区调节辅助控制策略；

(3)配网调度下发分布式光伏控制指令；

(4)对于步骤(3)中的控制结果，形成控制历史记录信息，同时包含控制恢复与失败复控功能。

所述步骤(1)中，对接入主站调度系统的分布式光伏设备进行建模的方式为：从源端维护形成分布式光伏与上级主动配电网设备的静态设备隶属关系，采集上送分布式光伏的遥测、遥信与遥控的实时状态信息。

步骤(1)中所述的光伏运行状态信息包括光伏用户名称、光伏用户编号、解/并网状态、并网容量、有功出力与控制状态信息。

所述步骤(2)中，多层级手动控制策略的生成逻辑为：

基于步骤(1)的可控分布式资源聚合结果，以配变-馈线-主变-区域四级形成分布式资源层级框架，在对各层级分布式资源运行状态实时感知的基础上，以人工介入方式手动挑选分布式光伏设备组合生成整体控制策略。

所述步骤(2)中，越限自动投切控制策略的生成逻辑为：

①目标设备越上限：

(a)按照公式(1)计算目标设备越限率P：

P＝target_load_rate-high_limit(1)

其中，target_load_rate为目标设备负载率，high_limit为设置的设备越限阈值上限，P>0则表示为目标设备越上限；

(b)按照公式(2)计算目标设备越限量Q：

Q＝Cur_Load × P(2)

其中，Cur_Load为目标设备有功值；

(c)寻找解网光伏进行并网以降低负载率，按照已控次数从小到大、容量从大到小的顺序选择目标设备下关联的解网光伏设备，通过基准光伏按照公式(3)计算解网光伏出力F

F

其中，F

F

其中，Q为公式(2)计算出的目标设备越限量，m为目标设备下关联的解网光伏设备总数，n为使得S＝0或使得S第一次<0的整数；当n＝m时，S仍然>0，则说明选择全部解网光伏进行并网，也达不到满足要求的负载率；

由公式(4)和(5)可见，随着i的增加，当S＝0时，对解网光伏1到n进行并网，降低负载率刚刚好达到所要求的设备越限阈值上限high_limit；随着i的增加，如果不存在整数n使得S＝0；但存在使得S第一次小于0的的整数n，对解网光伏1到n进行并网是降低负载率达到所要求的设备越限阈值上限high_limit的最佳选择；

②目标设备越下限：

(a)按照公式(6)计算目标设备越限率P：

P＝low_limit-target_load_rate(6)

其中，target_load_rate为目标设备负载率，low_limit为设置的设备越限阈值下限，P>0则表示为目标设备越下限；

(b)按照公式(7)计算目标设备越限量Q：

Q＝Cur_Load × P(7)

其中，Cur_Load为目标设备有功值；

(c)寻找并网光伏进行解网以提高负载率，按照已控次数从小到大、容量从大到小的顺序选择目标设备下关联的解网光伏设备，通过基准光伏按照公式(8)计算解网光伏出力F

F

其中，F

F

其中，Q为公式(7)计算出的目标设备越限量，m为目标设备下关联的解网光伏设备总数，n为使得S＝0或使得S第一次小于0的整数；当n＝m时，S仍然>0，则说明选择全部并网光伏进行解网，也达不到满足要求的负载率；

由公式(9)和(10)可见，随着i的增加，当S＝0时，对并网光伏1到n进行解网，提高负载率刚刚好达到所要求的设备越限阈值下限low_limit；随着i的增加，如果不存在整数n使得S＝0；但存在使得S第一次小于0的的整数n，对并网光伏1到n进行解网是提高负载率达到所要求的设备越限阈值下限low_limit的最佳选择。

所述步骤(2)中，网区调节辅助控制策略的生成逻辑为：

①调峰调节量为负：寻找解网光伏进行并网以增大调峰目标，首先按照命令分配模式设置在所选参与调峰的区域内按比例分配调峰调节量，按照已控次数从小到大、容量从大到小的顺序选择目标设备下关联的解网光伏设备，通过基准光伏按照公式(11)计算解网光伏出力F

F

其中，F

F

其中，Q

②调峰调节量为正：寻找并网光伏进行解网以降低调峰目标，首先按照命令分配模式设置在所选参与调峰的区域内按比例分配调峰调节量，按照已控次数从小到大、当前容量从大到小的顺序选择目标设备下关联的并网光伏设备，按照上面调峰调节量为负的计算方法计算，直到满足要求或全部并网光伏已被选择。

所述步骤(3)中基于步骤(2)中选择的策略，其中控制流程图如附图2所示，包括以下步骤：

(3.1)对于生成的分布式光伏集群控制策略，生成指定格式的光伏控制指令文件；

(3.2)通过正向物理隔离装置将光伏控制指令文件传送至调控系统三区，依托WebService接口程序，解析形成光伏控制命令发送至用采系统；

(3.3)用采系统根据收到的控制命令进行光伏控制，完成后反馈光伏控制结果至调控系统三区；

(3.4)调控系统三区WebService接口程序转化反馈的光伏控制结果为光伏控制反馈文件，通过反向物理隔离装置传送回调空系统一区；

(3.5)解析光伏控制反馈文件，更新相关控制记录及分布式光伏设备状态。

步骤(4)中所述的控制历史记录信息包括控制任务号、控制模式、所属区域、控制类型、控制下发/结束时间、控制户数与控制结果信息。

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制方法。

一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制方法。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明依托可控资源聚合、多层级手动控制、越限自动调节控制、网区调节辅助控制和历史控制管理恢复五个功能实现配网分布式光伏协同控制功能；

2、本发明帮助运行人员对大量的光伏发电设备实现集中监视、统一管理、经济高效调度，实现了对分布式光伏运行数据实时采集和集中监控的系统；

3、本发明帮助运行人员及时优化配电网正常运行方式，调整电网运行策略，做好电网运行风险防控准备，为电网的安全稳定运行提供有力的技术支撑。

附图说明

图1为本发明所述方法的步骤流程图。

图2为配网调度下发分布式光伏控制指令的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制方法，包括以下步骤：

(1)可控分布式资源聚合，对接入主站调度系统的分布式光伏设备进行建模，形成光伏运行状态信息；

(2)生成三类分布式光伏集群控制策略，所述控制策略包含多层级手动控制策略、越限自动投切控制策略和网区调节辅助控制策略；

(3)根据步骤(2)中相应的策略，配网调度下发分布式光伏控制指令；

(4)对于步骤(3)中的控制结果，形成控制历史记录信息，同时包含控制恢复与失败复控功能。

所述步骤(1)中，对接入主站调度系统的分布式光伏设备进行建模的方式为：从源端维护形成分布式光伏与上级主动配电网设备的静态设备隶属关系，采集上送分布式光伏的遥测、遥信与遥控的实时状态信息。

步骤(1)中所述的光伏运行状态信息包括光伏用户名称、光伏用户编号、解/并网状态、并网容量、有功出力与控制状态信息。

所述步骤(2)中，多层级手动控制策略的生成逻辑为：

基于步骤(1)的可控分布式资源聚合结果，以配变-馈线-主变-区域四级形成分布式资源层级框架，在对各层级分布式资源运行状态实时感知的基础上，以人工介入方式手动挑选分布式光伏设备组合生成整体控制策略。

所述步骤(2)中，越限自动投切控制策略的生成逻辑为：

①目标设备越上限：

(a)按照公式(1)计算目标设备越限率P：

P＝target_load_rate-high_limit(1)

其中，target_load_rate为目标设备负载率，high_limit为设置的设备越限阈值上限，P>0则表示为目标设备越上限；

(b)按照公式(2)计算目标设备越限量Q：

Q＝Cur_Load × P(2)

其中，Cur_Load为目标设备有功值；

(c)寻找解网光伏进行并网以降低负载率，按照已控次数从小到大、容量从大到小的顺序选择目标设备下关联的解网光伏设备，通过基准光伏按照公式(3)计算解网光伏出力F

F

其中，F

F

其中，Q为公式(2)计算出的目标设备越限量，m为目标设备下关联的解网光伏设备总数，n为使得S＝0或使得S第一次<0的整数；当n＝m时，S仍然>0，则说明选择全部解网光伏进行并网，也达不到满足要求的负载率；

由公式(4)和(5)可见，随着i的增加，当S＝0时，对解网光伏1到n进行并网，降低负载率刚刚好达到所要求的设备越限阈值上限high_limit；随着i的增加，如果不存在整数n使得S＝0；但存在使得S第一次小于0的的整数n，对解网光伏1到n进行并网是降低负载率达到所要求的设备越限阈值上限high_limit的最佳选择；

②目标设备越下限：

(a)按照公式(6)计算目标设备越限率P：

P＝low_limit-target_load_rate(6)

其中，target_load_rate为目标设备负载率，low_limit为设置的设备越限阈值下限，P>0则表示为目标设备越下限；

(b)按照公式(7)计算目标设备越限量Q：

Q＝Cur_Load × P(7)

其中，Cur_Load为目标设备有功值；

(c)寻找并网光伏进行解网以提高负载率，按照已控次数从小到大、容量从大到小的顺序选择目标设备下关联的解网光伏设备，通过基准光伏按照公式(8)计算解网光伏出力F

F

其中，F

F

其中，Q为公式(7)计算出的目标设备越限量，m为目标设备下关联的解网光伏设备总数，n为使得S＝0或使得S第一次小于0的整数；当n＝m时，S仍然>0，则说明选择全部并网光伏进行解网，也达不到满足要求的负载率；

由公式(9)和(10)可见，随着i的增加，当S＝0时，对并网光伏1到n进行解网，提高负载率刚刚好达到所要求的设备越限阈值下限low_limit；随着i的增加，如果不存在整数n使得S＝0；但存在使得S第一次小于0的的整数n，对并网光伏1到n进行解网是提高负载率达到所要求的设备越限阈值下限low_limit的最佳选择。

所述步骤(2)中，网区调节辅助控制策略的生成逻辑为：

①调峰调节量为负：寻找解网光伏进行并网以增大调峰目标，首先按照命令分配模式设置在所选参与调峰的区域内按比例分配调峰调节量，按照已控次数从小到大、容量从大到小的顺序选择目标设备下关联的解网光伏设备，通过基准光伏按照公式(11)计算解网光伏出力F

F

其中，F

F

其中，Q

②调峰调节量为正：寻找并网光伏进行解网以降低调峰目标，首先按照命令分配模式设置在所选参与调峰的区域内按比例分配调峰调节量，按照已控次数从小到大、当前容量从大到小的顺序选择目标设备下关联的并网光伏设备，按照上面调峰调节量为负的计算方法计算，直到满足要求或全部并网光伏已被选择。

所述步骤(3)中基于步骤(2)中选择的策略，其中控制流程图如附图2所示，包括以下步骤：

(3.1)对于生成的分布式光伏集群控制策略，生成指定格式的光伏控制指令文件；

(3.2)通过正向物理隔离装置将光伏控制指令文件传送至调控系统三区，依托WebService接口程序，解析形成光伏控制命令发送至用采系统；

(3.3)用采系统根据收到的控制命令进行光伏控制，完成后反馈光伏控制结果至调控系统三区；

(3.4)调控系统三区WebService接口程序转化反馈的光伏控制结果为光伏控制反馈文件，通过反向物理隔离装置传送回调空系统一区；

(3.5)解析光伏控制反馈文件，更新相关控制记录及分布式光伏设备状态。

步骤(4)中所述的控制历史记录信息包括控制任务号、控制模式、所属区域、控制类型、控制下发/结束时间、控制户数与控制结果信息。

一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制方法。

一种计算机设备，包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制方法。