一种分布式光伏集群调控方法及装置与流程
本发明涉及电网规划技术领域，具体涉及一种分布式光伏集群调控方法及装置。
背景技术：
随着地球资源的日益匮乏，太阳能作为一种安全环保的新型能源越来越受到重视。光伏是太阳能光伏发电系统的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。
高密度的分布式光伏接入配电网对配电网的安全可靠运行提出了挑战，配电网将面对大量井喷式、小容量、分散化的分布式光伏接入，局部地区将出现分布式光伏渗透率超过200％的情况，这将对配电网的安全运行以及分布式光伏发电的经济效益造成较大影响，无法达到资源效益最大化。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种分布式光伏集群调控方法及装置，提高分布式光伏发电的就地消纳能力，保证电网的安全稳定运行。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一方面，本发明提供了一种分布式光伏集群调控方法，包括：
将分布式光伏集群划分多个区域，其中每个区域包括多个分布式光伏；
选取每个区域内主导节点对应的分布式光伏；
协调控制每个区域内主导节点对应的分布式光伏的电压，达到调控每个区域内分布式光伏的功率输出。
另一方面，本发明还提供了一种分布式光伏集群调控装置，包括：
划分单元，用于将分布式光伏集群划分多个区域；
其中，每个区域包括多个分布式光伏；
主导单元，用于选取每个区域内主导节点对应的分布式光伏；
调控单元，用于协调控制每个区域内主导节点对应的分布式光伏的电压，达到调控每个区域内分布式光伏的功率输出。
另一方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线；其中，
处理器和存储器通过总线完成相互间的通信；
处理器用于调用存储器中的程序指令，以执行上述分布式光伏集群调控方法。
另一方面，本发明还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述分布式光伏集群调控方法。
本发明所述的一种分布式光伏集群调控方法及装置，将分散接入的分布式光伏集群划分多个区域，实现了每个区域内多分布式光伏的协调控制；协调控制每个区域内主导节点对应的分布式光伏的电压，调控每个区域内分布式光伏的功率输出，方便管理分布式光伏的有功功率、无功功率和电压安全稳定控制，实现了分布式光伏发电与配电网运行调度的协同；还可有效减少配网调度节点，提高分布式光伏发电的就地消纳能力，保证电网的安全稳定运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一个实施例提供的一种分布式光伏集群调控方法的流程示意图；
图2是本发明第一个实施例提供的一种分布式光伏集群调控方法中步骤s102的一种具体实施方式的流程示意图；
图3是本发明第二个实施例提供的一种分布式光伏集群调控装置的结构示意图；
图4是本发明第三个实施例提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
高密度的分布式光伏接入配电网对配电网的安全可靠运行提出了挑战，配电网将面对大量井喷式、小容量、分散化的分布式光伏接入，局部地区将出现分布式光伏渗透率超过200％的情况，这将对配电网的安全运行以及分布式光伏发电的经济效益造成较大影响，包括：
(1)电压质量的影响。目前分布式光伏的发展有明显的地域性，分布式光伏往往集中在一个区域，形成了区域(配电网台区或中压供区)分布式光伏高渗透率特点。光伏发电功率受天气影响很大，尤其在多云天气，发电功率会出现快速剧烈变化，光伏电站最大出力变化率在每分钟20％～70％之间。间歇式分布式光伏规模化接入后波动的有功出力影响到电网功率平衡特性，进而造成电网母线电压大幅波动。
(2)功率特性的影响。高密度分布式光伏接入配电网后影响了传统配电网负荷曲线，电力电量平衡在多电源网络下变得尤其复杂。极端工况甚至会发生频率急剧变化，触发安全稳定装置、继电保护装置动作等的严重运行问题。
(3)信息孤岛的影响。目前部分分布式光伏的运行信息接入配电网调度系统，仅实现了数据采集和开断控制，在信息集成建模和交互技术层面上无法满足与电网运行调度之间的互动需求；随着接入量激增，其信息规模已经超过了配调系统常规管理电网运行信息的规模，从运行控制、接入调试、主站数据处理等方面已经影响了配网调度系统的正常运转。
(4)投资效益风险。一方面，分布式光伏分散接入、分散管理，电力公司通常采取对现有电网进行优化、加强和扩建的手段，以提高光伏接纳能力。但这种方式增加了电网的建设费用，系统安全性问题依然存在，经济性和安全性没有得到根本解决；另一方面，在高密度分布式光伏集中接入地区，为保证电网安全运行而被动地弃光、弃风影响了投资收益，并且大型项目额外配置的静止无功补偿装置利用率不高，增加了投资，降低用户经济收益。
(5)电能质量等其它影响。逆变型电源是无旋转的静止元件，通过变流器并网，逆变器抗扰动和过负荷能力相对较差，并网点电压不平衡、电压/频率波动、短时电压越限均可引发逆变器脱网，因而在高密度分布式光伏集中接入区域，电网运行指标的局部劣化可能引发全网安全运行风险。
总之，分布式光伏大规模接入配电网，可能对电网的安全运行以及分布式光伏发电经济效益造成较大影响，无法达到全社会资源效益最大化。
针对上述问题，本发明下述实施例提出了一种分布式光伏集群调控方法及装置，可有效减少配电网的调度节点，减少调控一二次设备投资，大幅降低调控成本，提高分布式光伏发电的就地消纳能力，保证电网的安全稳定运行。
本发明实施例一提供一种分布式光伏集群调控方法，参见图1，具体包括如下步骤：
s101：将分布式光伏集群划分多个区域，其中每个区域包括多个分布式光伏；
在本步骤中，将分散的分布式光伏接入配电网形成分布式光伏集群，其中每一个分布式光伏接入配电网时，均存在一个节点与接入的分布式光伏对应。
在将分布式光伏集群进行划分时，根据分布式光伏的调控能力、分布式光伏的控制方式以及分布式光伏的之间的电气距离对接入配电网的分布式光伏集群划分多个区域；还可以根据地理属性或行政管理范围，以就地消纳、避免无功大范围转移为原则，将分布式光伏集群划分为多个区域；以及将分散接入的分布式光伏依据出力和调节特性进行集群划分；通过对分布式光伏集群的划分，实现分布式光伏集群的空间解耦，降低了配电网调控的复杂性。
s102：选取每个区域内主导节点对应的分布式光伏；
在本步骤中，在将分布式光伏集群划分多个区域后，每个区域包括多个分布式光伏，每个分布式光伏对应一个节点，选取每个区域的主导节点，并获取主导节点对应的分布式光伏。
由于分布式光伏并网导致配电网运行状态随机变化频繁，因此，所选主导节点应能在各种运行状态下具有良好的控制效果。主导节点的电压不仅要反映其所在区域内所有节点的电压水平，而且还要易于进行电压调控，通过消除主导节点电压偏差使得其余节点电压偏差最小。所以，对于每个区域应该选取最具备可控能力，同时又能代表该区域电压水平的节点为主导节点。
在具体实施时，以每个区域内节点的可控性和可观性为指标，获取该区域内所有节点的综合灵敏度，将综合灵敏度最高的节点作为该区域的主导节点。
s103：协调控制每个区域内主导节点对应的分布式光伏的电压，达到调控每个区域内分布式光伏的功率输出。
在本步骤中，在确定每个区域内的主导节点后，获得该主导节点对应的分布式光伏，实时测量主导节点对应的分布式光伏的电压，根据预先设置的分布式光伏的预设电压，测量的电压与预设电压之间的差值即为该分布式光伏的电压偏差；
其中，预设电压为配电网系统的标称电压。
需要说明的是，主导节点对应的分布式光伏的测量电压与标称电压之差称为电压偏差。标称电压指的是配电网系统的开路输出电压，也就是不接任何负载，没有电流输出的电压值。因此也可以认为这是该分布式光伏的输出电压上限。
在确定分布式光伏的电压偏差后，根据分布式光伏的电压偏差计算分布式光伏的功率偏差，该功率偏差为分布式光伏所在区域的功率调整量；根据功率调整量调控分布式光伏所在区域的功率输出。
在调控分布式光伏所在区域的输出功率时，分布式光伏集群的控制主站将功率调整量下发分布式光伏控制子站，分布式光伏控制子站采用控制器并根据功率调整量来调控分布式光伏所在区域的功率输出。
从上述描述可知，本发明实施例提供的一种分布式光伏集群调控方法，将分散接入的分布式光伏集群划分多个区域，区域内具有相应的控制策略，协调控制每个区域内主导节点对应的分布式光伏的电压，调控每个区域内分布式光伏的功率输出，实现分布式光伏的协调控制；方便管理分布式光伏的有功功率、无功功率和电压安全稳定控制，实现了分布式光伏发电与配电网运行调度的协同；还可有效减少配网调度节点，提高分布式光伏发电的就地消纳能力，保证电网的安全稳定运行。
在一种可选实施方式中，提供了上述步骤s102的一种具体实施方式。参见图2，上述步骤s102具体包括如下步骤：
s1021：以每个区域内节点的可控性和可观性为指标，获取该区域内所有节点的综合灵敏度；
在本步骤中，采用下式进行计算节点的综合灵敏度：
其中，si为节点i的综合灵敏度，
进一步的，节点k对节点i的电压灵敏度采用下式进行计算：
αik＝δvi/δvk；
其中，δvi和δvk分别为节点i的电压变化量和节点k的电压变化量。
可通过赋予节点k很小的无功改变量δqk以改变节点k的电压，则上述公式可改写为：αik＝(δvi/δqk)/(δvk/δqk)。
进一步的，节点j对节点i的无功电压灵敏度采用下式进行计算：
sij＝δvi/δqj
其中，δvi为节点i的电压变化量，δqj为节点j为无功电压改变量。
由于电压灵敏度与无功电压灵敏度二者数量级不同，因此在实际运算中需对二者进行标准化计算再相加。
s1022：综合灵敏度最高的节点为主导节点。
在本步骤中，将综合灵敏度最高的节点确定为主导节点，在消除主导节点电压偏差使得其余节点电压偏差最小，易于电压的调控，还能够反映其所在区域内所有节点的电压水平。
从上述描述可知，确定每个区域的主导节点，根据主导节点对应的分布式光伏调节该区域内的功率输出，可有效减少配网调度节点，提高分布式光伏发电的就地消纳能力，保证电网的安全稳定运行。
本发明实施例二提供了一种分布式光伏集群调控装置，参见图3，该具体包括：
划分单元10，用于将分布式光伏集群划分多个区域；
其中，每个区域包括多个分布式光伏；
主导单元20，用于选取每个区域内主导节点对应的分布式光伏；
调控单元30，用于协调控制每个区域内主导节点对应的分布式光伏的电压，达到调控每个区域内分布式光伏的功率输出。
进一步地，划分单元10具体用于根据所述分布式光伏的调控能力、所述分布式光伏的控制方式以及所述分布式光伏的之间的电气距离对接入配电网的分布式光伏集群划分多个区域。
进一步地，主导单元20具体用于以每个区域内节点的可控性和可观性为指标，获取该区域内所有节点的综合灵敏度；综合灵敏度最高的节点为主导节点。
其中，所述综合灵敏度的采用下式进行计算：
其中，si为节点i的综合灵敏度，
节点k对节点i的电压灵敏度采用下式进行计算：
αik＝δvi/δvk；
其中，δvi和δvk分别为节点i的电压变化量和节点k的电压变化量。
节点j对节点i的无功电压灵敏度采用下式进行计算：
sij＝δvi/δqj
其中，δvi为节点i的电压变化量，δqj为节点j为无功电压改变量。
进一步地，调控单元30具体用于测量主导节点对应的分布式光伏的电压并计算分布式光伏的电压偏差；根据分布式光伏的电压偏差确定分布式光伏所在区域的功率调整量；根据所述功率调整量调控分布式光伏所在区域的功率输出。
本发明实施例提供的分布式光伏集群调控装置中中各模块所实现的功能与分布式光伏集群调控方法实施例中相应的操作步骤对应，这里不再赘述。
由上述技术方案可知，本发明所述的一种分布式光伏集群调控装置，将分散接入的分布式光伏集群划分多个区域，实现了每个区域内多分布式光伏的协调控制；协调控制每个区域内主导节点对应的分布式光伏的电压，调控每个区域内分布式光伏的功率输出，方便管理分布式光伏的有功功率、无功功率和电压安全稳定控制，实现了分布式光伏发电与配电网运行调度的协同；还可有效减少配网调度节点，降低区域配电网的网络损耗和总运行成本，提升区域配电网运行的整体效益以及分布式光伏发电的就地消纳能力，保证电网的安全稳定运行和用电效率。
本发明实施例三提供了一种电子设备，参见图4，该电子设备可以包括：处理器11、存储器12、总线13及存储在存储器12上并可在处理器11上运行的计算机程序；
其中，所述处理器11，存储器12通过所述总线13完成相互间的通信；
所述处理器11执行所述计算机程序时实现上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：将分布式光伏集群划分多个区域，其中每个区域包括多个分布式光伏；选取每个区域内主导节点对应的分布式光伏；协调控制每个区域内主导节点对应的分布式光伏的电压，达到调控每个区域内分布式光伏的功率输出。
本发明实施例四提供了一种非暂态计算机可读存储介质，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各方法实施例所提供的方法，例如包括：将分布式光伏集群划分多个区域，其中每个区域包括多个分布式光伏；选取每个区域内主导节点对应的分布式光伏；协调控制每个区域内主导节点对应的分布式光伏的电压，达到调控每个区域内分布式光伏的功率输出。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、装置、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置/系统。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而能够理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。类似地，应当理解，为了精简本发明公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释呈反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于任何单一的方面，也不局限于任何单一的实施例，也不局限于这些方面和/或实施例的任意组合和/或置换。而且，可以单独使用本发明的每个方面和/或实施例或者与一个或更多其他方面和/或其实施例结合使用。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
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