一种分布式新能源参与省地协调的电网有功控制方法、系统与流程

本发明属于电网调度运行与控制领域，具体涉及一种分布式新能源参与省地协调的电网有功控制方法、系统。

背景技术：

1、伴随着海量分布式新能源大规模接入低压电网，电力系统的复杂性程度加深、脆弱性影响加剧、调控难度加大。对电网的安全运行和经济消纳提出了新的挑战。分布式发电集群并网消纳关键技术的突破，可有效解决大规模、高渗透率分布式的绿色能源有序、高效消纳的需求。

2、专利zl201710639531.9公开了一种分布式能源系统与电网交换功率的控制方法，针对分布式能源系统与电网功率交换波动控制问题，提出调度指令为基础的分布式新能源系统功率浮动控制，以减小对大电网的冲击，从而提高分布式能源系统与大电网系统的安全性和可靠性。

3、专利zl202110852820.3公开了一种多源协同主动配电网多时间级有功-无功调控方法，通过从配电scada系统获取电网运行状态、分布式电源可调容量等信息，利用预测信息与历史数据对比提取二次控制需求信号，为配电网运行控制提供辅助。

4、专利zl202210401812.1公开了一种分布式灵活资源聚合控制装置及控制方法，针对缺乏灵活资源柔性接入与聚合调控能力，导致电网难以充分挖掘海量用户侧零散资源的潜力的问题，通过能流调控方法，统一聚合与精细化处理多类型分布式资源，有效提高分布式灵活资源的规模化接入能力，改善高比例新能源接入下电网的平衡调节能力。

5、但是，现有的技术方案未考虑配电网分布式新能源网络规模巨大的现状，且无法面向所有调控资源做到实时决策计算；同时，由于未考虑多种发电资源空间和调节互补特性，无法兼顾新能源最大化消纳和电网安全运行的双重要求。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的在于一种分布式新能源参与省地协调的电网有功控制方法、系统、电子设备及存储介质，以解决现有技术中存在的一个或多个问题。

2、技术方案：本发明的一种分布式新能源参与省地协调的电网有功控制方法，包括：

3、当收到省-地协调控制请求时，获取当前时刻的全网运行数据；

4、计算参与调控的分布式新能源电站、集中式新能源电站及常规发电厂对各关键输电通道的有功灵敏度，以及参与调控的分布式新能源电站、集中式新能源电站及常规发电厂的控制性能指标及有功实时调节空间；

5、针对参与调控的各分布式新能源电站，依据其控制性能指标和对各关键输电通道的有功灵敏度进行分群，形成多个分布式新能源群，对多个分布式新能源群聚合，并计算多个分布式新能源群聚合后的有功实时调节空间；

6、综合考虑各类安全运行约束及参与调控的分布式新能源群、集中式新能源电站及常规发电厂的有功实时调节空间，在省调侧建立以分布式新能源群及集中式新能源电站有功优化指令的和最大为目标的决策模型，计算得到参与调控的分布式新能源群、集中式新能源电站及常规发电厂的有功指令；

7、在地调侧以分布式新能源电站有功指令和最大为目标，建立考虑分布式新能源发电空间的指令分解模型，计算得到各分布式新能源电站的有功指令；

8、实现计及省-地多层级协同的电网有功控制，进入等待周期。

9、进一步的，所述全网运行数据包括当前时刻电网运行状态数据、安全稳定输电通道限额、参与协控的分布式新能源电站、集中式新能源电站、常规发电厂有功调节速度、不参与调控的新能源电站、常规发电厂有功计划值、预测值及有功调节速度。

10、进一步的，所述计算参与调控的分布式新能源电站、集中式新能源电站及常规发电厂对各关键输电通道的有功灵敏度，包括：

11、如果在状态估计数据最近生成周期内未发生运行方式变化，基于最近一轮状态估计数据，计算参与调控的各类分布式新能源电站、集中式新能源电站及常规发电厂对各关键输电通道的有功灵敏度；反之，触发生成电网当前运行方式下的状态估计数据后，基于电网的最新状态估计数据，计算参与调控的各类分布式新能源电站、集中式新能源电站及常规发电厂对各关键输电通道的有功灵敏度。

12、进一步的，所述参与调控的分布式新能源电站、集中式新能源电站及常规发电厂的控制性能指标，其表达式如下：

13、

14、其中，ni表示第i个电站在当前时刻之前的n*t时间段内限电抽样点总数；n表示设定的数据统计轮次数；t表示控制周期，pc.i.k-1表示第i个电站第k-1个数据抽样点的实时发电指令；pr.i.k和si.k分别表示第i个电站第k个数据抽样点的并网有功功率实际值和并网容量；α'i、α'max分别表示第i个电站的控制性能指标初始值、所有受控电站的控制性能指标初始最大值；αi表示第i个电站的控制性能指标修正后的最终值。

15、进一步的，所述参与调控的分布式新能源电站、集中式新能源电站及常规发电厂的有功实时调节空间，其表达式如下：

16、pn,i,max＝min[pn,r.i+vn,i,ut，pn,r,i+pn,i,s,u,pn,i,pre,pn,i,c],i∈n

17、pn,i,min＝max[pn,r.i-vn,i,dt，pn,r,i-pn,i,s,d],i∈n

18、pc,i,max＝min[pc,i,r+vc,i,ut，pc,i,r+pc,i,s,u,pc,i,c],i∈c

19、pc,i,min＝max[pc,r,i-vc,i,dt，pc,r,i-pc,i,s,d,pc,i,b],i∈c

20、式中，n、c分别表示参与控制的新能源电站集合和常规发电厂集合；pn,i,max、pn,i,min分别表示t1时刻n中新能源电站i有功实时可调上限、有功实时可调下限；pn,r.i、vn,i,u、pn,i,s,u分别表示当前时刻n中新能源电站i有功出力、有功上调速率和有功下调速率；t表示控制周期；pn,i,pre、pn,i,c分别表示当前时刻n中新能源电站i的预测出力及并网容量；pc,i,max、pc,i,min分别表示t1时刻c中常规发电厂i有功实时可调上限、有功实时可调下限；pc,r.i、vc,i,u、pc,i,s,u分别表示当前时刻c中常规发电厂i有功出力、有功上调速率和有功下调速率；pc,i,c、pc,i,b分别表示当前时刻c中常规发电厂i的并网容量和最小开机容量。

21、进一步的，所述分群和聚合的过程如下：

22、依据分布式新能源电站的发电类型对所有参与调控的分布式新能源电站进行第一次分群，生成初始分群集合s1、s2...sm；

23、针对初始分群集合，基于群内各分布式新能源电站对关键电压节点的有功灵敏度、无功灵敏度及分布式新能源电站的控制性能指标进行二次分群，如下式所示：

24、

25、式中，分别表示群dk内分布式新能源电站有功功率变化率和无功功率变化率；表示关键节点g的电压变化率；a、b分别表示有功、无功分群筛选系数，满足0<a<1且0<b<1；αi、αj分别表示分布式新能源电站i和j的控制性能指标；ε表示控制性能指标分档系数，满足0<ε<1；k表示电网关键电压节点集合。

26、进一步的，所述多个分布式新能源群聚合后的有功实时调节空间，其表达式如下：

27、

28、

29、式中，pd,i,max、pd,i,min分别表示聚合后的分布式新能源电站群i的有功实时可调上限及有功实时可调空间下限；pn,i,max、pn,i,min分别表示t1时刻n中新能源电站i有功实时可调上限、有功实时可调下限；n2表示参与调控的分布式新能源电站集合，n2∈n，n表示参与控制的新能源电站集合。

30、进一步的，所述省调侧建立以分布式新能源群及集中式新能源电站有功优化指令和最大为目标的决策模型，包括：

31、

32、其中，n1、c、d分别表示参与协控的集中式新能源电站集合、常规发电厂集合、聚合后的分布式新能源电站群集合，同时满足n1∈n；t、l、j分别表示电网中对外联络线集合、负荷集合及关键断面集合；p’n.i、p’d,i、p’c,i分别表示参与调控的集中式新能源电站、聚合后的分布式新能源电站群及常规发电厂的有功指令值；p't.i表示t中联络线i注入内网的有功计划值；p'l.i表示l中负荷i上的有功出力计划值；pn,i,r、pd,i,r、pc,i,r、pt,i,r分别表示参与调控的集中式新能源电站、聚合后的分布式新能源电站群、常规发电厂及外送联络线的当前有功功率；αn,i、αd,i、αc,i分别表示参与调控的集中式新能源电站、聚合后的分布式新能源电站群及常规发电厂的控制性能指标；pn,i.min、pd,i.min、pc,i.min分别表示参与调控的集中式新能源电站、聚合后的分布式新能源电站群及常规发电厂的有功实时可调下限；pn,i.max、pd,i.max、pc,i.max分别表示参与调控的集中式新能源电站、聚合后的分布式新能源电站群及常规发电厂的有功实时可调上限；b表示根据实际应用与策略变化更改的实时控制系数，s0.j.i表示n中集中式新能源电站i的并网有功对j中关键断面j的有功灵敏度；s1.j.i表示c中常规电厂i的并网有功对j中关键断面j的有功灵敏度；s2.j.i表示l中联络线i注入内网有功对j中关键断面j的有功灵敏度；s3.j.i表示d中聚合后的分布式新能源场站群i的并网有功对j中关键断面j的有功灵敏度；pj表示j中关键断面j的当前潮流；pj,min、pj,max分别表示j中关键断面j的反向稳定限额及正向稳定限额；ppre,i表示参与调控的的新能源场站；i的预测出力值；c1、c2分别表示预设有功正备用容量系数及负备用容量系数；d1、d2分别表示参与调控的集中式新能源电站及聚合后的分布式新能源电站群i的有功调整系数。

33、进一步的，所述在地调侧建立分布式新能源电站群指令分解模型，包括：

34、

35、式中，pi'、pi,r分别表示地调管辖范围内参与调控的分布式新能源电站i的有功控制指令及当前实际有功出力；dk表示地调管辖范围内聚合后的分布式新能源电站群集合，k＝1,2,3...；αi表示参与调控的分布式新能源场站的控制性能指标；pn,i,min、pn,i,max分别表示参与调控的分布式新能源电站i的实时可调下限及上限；pd',k表示聚合后的分布式新能源电站群中属于地调管辖范围的k的决策指令空间；γ表示允许的指令空间偏差门槛；vj,r、vj,min、vj,max分别表示关键节点j的当前电压、节点安全范围的最小电压和最大电压幅值；sv,j,i表示分布式新能源场站i的关键节点j处电压的有功灵敏度。

36、基于相同的发明构思，本发明的一种分布式新能源参与省地协调的电网有功控制系统，包括：

37、数据获取模块，用于当收到省-地协调控制请求时，获取当前时刻的全网运行数据；

38、计算模块，用于计算参与调控的分布式新能源电站、集中式新能源电站及常规发电厂对各关键输电通道的有功灵敏度，以及参与调控的分布式新能源电站、集中式新能源电站及常规发电厂的控制性能指标及有功实时调节空间；

39、分群聚合模块，用于针对参与调控的各分布式新能源电站，依据其控制性能指标和对各关键输电通道的有功灵敏度进行分群，形成多个分布式新能源群，对多个分布式新能源群聚合，并计算多个分布式新能源群聚合后的有功实时调节空间；

40、决策模型建立模块，用于计及各类安全运行约束及参与调控的分布式新能源群、集中式新能源电站及常规发电厂的有功实时调节空间，在省调侧建立以分布式新能源群及集中式新能源电站有功优化指令的和最大为目标的决策模型，计算得到参与调控的分布式新能源群、集中式新能源电站及常规发电厂的有功指令；

41、指令分解模型建立模块，用于在地调侧以分布式新能源电站有功指令和最大为目标，建立考虑分布式新能源发电空间的指令分解模型，计算得到各分布式新能源电站的有功指令；

42、电网有功控制模块，用于实现计及省-地多层级协同的电网有功控制，进入等待周期。

43、基于相同的发明构思，本发明的一种分布式新能源参与省地协调的电网有功控制设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该电子设备实现如上述分布式新能源参与省地协调的电网有功控制方法的步骤。

44、基于相同的发明构思，本发明的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如上述分布式新能源参与省地协调的电网有功控制方法的步骤。

45、有益效果：与现有技术相比，本发明的显著技术效果为：

46、综合考虑分布式新能源电站有功变化对关键节点电压灵敏度、关键断面有功灵敏度及控制性能指标，实现配电网海量分布式电源的有效分群和聚合，减少计算变量，大幅度提升决策计算的效率。

47、在省级电网层面，通过建立兼顾电网安全运行和新能源最大化消纳的优化模型，依据各电源的调节空间及控制性能指标计算全网所有电源及配电网聚合资源的指令空间，实现电源的互补协调，有效提升了全网多层级控制范围和效能。

48、在地级电网建立综合考虑各分布式新能源电站调节能力及分布式新能源电站有功变化对关键节点电压影响的指令空间分解模型，最终得到各分布式新能源电站的决策指令，通过与省级电网决策的联合计算实现对配电网海量分布式电源的快速分配与控制。