区域配电网节能降碳控制方法、装置、设备和介质与流程

本公开涉及电力系统，尤其涉及一种区域配电网节能降碳控制方法、装置、设备和介质。

背景技术：

1、随着全球能源结构的转型和可再生能源技术的快速发展，光伏发电作为一种清洁、可再生的能源方式，在世界范围内得到了广泛的推广和应用。尤其是在区域配电网中，光伏发电的集成正成为优化能源结构、实现节能降碳的关键措施。然而，光伏发电的大规模接入给传统的配电网带来了诸多挑战，主要表现在电压波动、电网稳定性和电能质量方面。首先，光伏发电具有间歇性和波动性的特点，直接影响了电网的电压稳定性；在晴朗天气，光伏发电量大增，容易导致配电网电压升高，而在多云或雨天，光伏发电量骤减，则可能导致电压下降，这种电压波动不仅影响电能质量，还可能对电网设备造成损害，甚至威胁到供电的安全可靠性。其次，随着分布式光伏发电规模的不断扩大，传统的配电网已经难以满足新的运行需求。例如，传统配电网在设计时并没有考虑到大量分布式发电资源的接入，这就使得电能的调配和管理变得更加复杂。同时，分布式电源的不均衡接入还可能导致负荷分布的不平衡，影响整个电网的运行效率和稳定性。此外，为了实现节能降碳目标，配电网必须更有效地利用可再生能源，提高光伏发电的消纳能力。但在实际操作中，光伏发电量的不确定性给电网的能量调度带来了较大挑战，尤其是在光伏高渗透的区域。

技术实现思路

1、本公开提供了一种区域配电网节能降碳控制方法、装置、电子设备和存储介质，能够解决上述问题。

2、根据本公开的一方面，提供了一种区域配电网节能降碳控制方法，包括：

3、根据区域配电网的运行数据建立区域配电网模型，并对区域配电网模型进行潮流计算，得到基准工作条件下和预设的扰动光伏发电功率条件下的电压和功率分布；

4、基于电压和功率分布的变化数据进行灵敏度分析，以确定光伏发电功率波动对节点电压的影响程度，根据灵敏度分析结果，选择敏感节点作为无功补偿节点；

5、根据无功补偿节点为区域配电网模型配置无功补偿装置，实时监控无功补偿节点的电压，根据预设的无功控制策略发出无功补偿指令，抑制电压波动；

6、根据预设的线损最小化目标、光伏消纳最大化目标、负荷平衡目标，利用配网重构软件确定刀闸重构方案，根据刀闸重构方案，制定刀闸操作计划并执行，完成线路重构。

7、作为优选方案，根据区域配电网的运行数据建立区域配电网模型，具体为：

8、基于区域配电网包含的主要组成部分，确定区域配电网模型需要包含的元件，至少包括光伏发电系统、负荷、线路和变压器；

9、获取区域配电网的运行数据，至少包括光伏阵列配置参数、逆变器参数、负荷类型和容量参数、线路电气参数和变压器参数；

10、通过太阳能辐射计获取太阳辐照度，根据太阳辐照度和光伏板温度，使用基于辐照度和温度的数学方程建立光伏阵列模型，输出功率：

11、

12、其中，pstc是标准测试条件下的最大功率，α是温度系数，t是光伏板温度，tstc是标准测试条件下的温度，g是太阳辐照度，gstc是标准测试条件下的辐照度；

13、根据光伏阵列的直流功率输出功率，建立逆变器的效率曲线模型：

14、η＝ηmax(1-e-βpinv)，

15、其中，η是逆变器的效率，ηmax是逆变器的最大效率，β是与逆变器特性相关的系数，逆变器的交流功率输出pac＝η×ppv；

16、根据负荷类型建立静态模型：

17、

18、其中，pload和v分别是实际负荷功率和电压，prated和vrated分别是额定负荷功率和额定电压，n是负荷敏感性系数；

19、根据线路两端电压、电阻、电抗和电纳，采用π型等价模型：

20、zline＝rline+jxline，yshunt＝jbshunt，

21、其中，zline是线路的阻抗，rline和xline分别是线路的电阻和电抗，yshunt是线路的横向导纳，通常由电容提供，bshunt是线路的电纳，通过电力系统的潮流计算公式，计算线路两端的电流和功率；

22、根据变压器两端的电压、等效电阻、等效电抗和抽头比，建立等价模型：

23、ztrans＝rtrans+jxtrans，

24、其中，ztrans是变压器的等效阻抗，rtrans和xtrans分别是变压器的等效电阻和电抗，根据变压器的抽头位置和等效阻抗，计算一次侧和二次侧之间的电流和电压关系；

25、根据区域配电网的实际拓扑连接关系，组合光伏阵列模型、逆变器的效率曲线模型、静态模型、π型等价模型、等价模型建立区域配电网模型，模型包括节点电压和支路流量的关系。

26、作为优选方案，对区域配电网模型进行潮流计算，得到基准工作条件下和预设的扰动光伏发电功率条件下的电压和功率分布，具体为：

27、基于区域配电网模型，使用实际测量数据确定潮流计算的基本参数，实际测量数据包括负荷参数、发电机组参数、线路电气参数，负荷参数包括不同时段的负荷值和负荷特性；

28、设定负荷端电压幅值为标称电压，采用牛顿-拉夫森法对配电网模型进行潮流计算，得到各节点电压幅值和相角，以及各支路的有功和无功功率；

29、根据潮流计算结果，确定功率平衡情况，通过比较每个节点的电压与预定电压范围的偏差评估电压合格率，得到配电网在给定基准工作条件下的电压和功率分布；

30、基于预设的扰动光伏发电功率条件，对其中部分节点的光伏发电功率施加扰动，以此重新进行潮流计算，记录在扰动后的电压和功率分布。

31、作为优选方案，基于电压和功率分布的变化数据进行灵敏度分析，以确定光伏发电功率波动对节点电压的影响程度，根据灵敏度分析结果，选择敏感节点作为无功补偿节点，具体为：

32、对每一节点计算电压变化量与光伏功率变化量之间的比值，获得灵敏度＝△u/△p，以灵敏度表示光伏功率变化对该节点电压的影响程度；

33、对所有施加干扰的节点的灵敏度指标进行比较和排序，筛选得到对光伏功率波动最敏感的节点，并作为无功补偿节点。

34、作为优选方案，根据无功补偿节点为区域配电网模型配置无功补偿装置，实时监控无功补偿节点的电压，根据预设的无功控制策略发出无功补偿指令，抑制电压波动，具体为：

35、根据选定的无功补偿节点的光伏容量、负荷容量和无功需求，确定每个节点所需的无功补偿容量，根据无功补偿容量需求，选择区域配电网模型的补偿装置类型；

36、根据无功补偿节点的电压实时反馈信号，调整无功功率，将电压控制在预设范围内；

37、使用pid控制算法，建立无功补偿节点的电压与无功补偿量之间的动态模型，确定控制器参数，控制器参数至少包括pid控制器的比例系数、积分时间常数和微分时间常数；

38、通过通信网络将采集到的电压数据与预设的电压标准值进行比对，计算电压偏差，根据动态模型调用pid控制算法，根据电压偏差计算出所需的无功补偿量；

39、通过通信网络向无功补偿装置下发控制指令，指示增减预设数量的无功输出，以抑制节点电压偏差，将电压控制在预设范围内。

40、作为优选方案，根据预设的线损最小化目标、光伏消纳最大化目标、负荷平衡目标，利用配网重构软件确定刀闸重构方案，根据刀闸重构方案，制定刀闸操作计划并执行，完成线路重构，包括：

41、基于获取的配电网数据，建立配电网数据库，其中，配电网数据库至少包括线路参数、负荷数据、分布式电源数据；

42、建立配网ac功率流模型，配网ac功率流模型包含线路、负荷、分布式电源组件；

43、设定配网重构的优化目标和约束条件，优化目标包括线损最小化目标、光伏消纳最大化目标、负荷平衡目标，约束条件包括电压质量要求、装机容量限制、网络安全和可靠性；

44、根据线损最小化、光伏消纳最大化、负荷平衡目标，使用混合整数线性规划算法，确定电网中刀闸的状态、负荷分布、发电量，在满足约束条件下，运用混合整数线性规划算法计算并确定最优的刀闸重构方案，刀闸重构方案包括刀闸实施计划、拓扑结构变化、预期的功率流分布；

45、利用配网重构软件根据刀闸重构方案输出重构后的拓扑结构、功率流结果，并提供刀闸操作实施计划。

46、根据本公开的另一方面，提供一种区域配电网节能降碳控制装置，包括：

47、模型构建模块，用于根据区域配电网的运行数据建立区域配电网模型，并对区域配电网模型进行潮流计算，得到基准工作条件下和预设的扰动光伏发电功率条件下的电压和功率分布；

48、第一无功补偿模块，用于基于电压和功率分布的变化数据进行灵敏度分析，以确定光伏发电功率波动对节点电压的影响程度，根据灵敏度分析结果，选择敏感节点作为无功补偿节点；

49、第二无功补偿模块，用于根据无功补偿节点为区域配电网模型配置无功补偿装置，实时监控无功补偿节点的电压，根据预设的无功控制策略发出无功补偿指令，抑制电压波动；

50、线路重构模块，用于根据预设的线损最小化目标、光伏消纳最大化目标、负荷平衡目标，利用配网重构软件确定刀闸重构方案，根据刀闸重构方案，制定刀闸操作计划并执行，完成线路重构。

51、根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备，包括：

52、至少一个处理器；以及

53、与该至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

54、该存储器存储有可被该至少一个处理器执行的指令，该指令被该至少一个处理器执行，以使该至少一个处理器能够执行本公开实施例中任一区域配电网节能降碳控制方法。

55、根据本公开的另一方面，提供了一种存储有计算机指令的非瞬时计算机可读存储介质，其中，计算机指令用于使计算机执行本公开实施例中任一区域配电网节能降碳控制方法。

56、根据本公开的技术，在面对光伏发电等高渗透率分布式电源时能有效优化配电网的运行效能，通过建立区域配电网模型和执行潮流计算，可以准确预测和管理电压与功率分布，这对于理解和预测网络行为至关重要。灵敏度分析揭示光伏发电功率波动对节点电压的影响，允许选择最敏感节点作为无功补偿节点。配备无功补偿装置并设计有效的控制策略和算法，增强系统对电压波动的应对能力，保障电网稳定。实时监控敏感节点电压并根据控制策略及时调整，进一步提升系统对电压波动的抑制能力，确保电网稳定可靠。配网重构软件的应用最小化线路损耗、最大化光伏消纳能力，同时实现负荷间的平衡。这些步骤不仅提高了电网运行效率，还增强了电网对分布式电源挑战的应对能力。本发明显著提升配电网在面对分布式电源接入时的电压稳定性和运行效率，减少线损，提高光伏等分布式电源的消纳能力，为实现更高效、稳定的电力供应提供了重要支持。

57、应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本公开的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。