一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统的制作方法

    技术2024-12-03  14


    本发明涉及主动配电网、分布式光伏协同控制系统领域,具体地说是一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统。


    背景技术:

    1、主动配电网是具备组合控制分布式光伏能力的先进配电网络,在满足监管和接入准则基础上承担对系统一定的支撑作用,其目的是加大配电网对于可再生能源的接纳能力、提升配电网资产的利用率、延缓配电网的升级投资,以及提高用户的用电质量和供电可靠性,是未来配电网的发展方向。

    2、分布式光伏发电特指在用户场地附近建设,运行方式以用户侧自发自用、多余电量上网,且在配电系统平衡调节为特征的光伏发电设施。分布式光伏发电遵循因地制宜、清洁高效、分散布局、就近利用的原则,充分利用当地太阳能资源,替代和减少化石能源消费。

    3、二者结合配合现有协同控制系统已经可以实现智能的电力供应和管理。然而,随着分布式光伏设施的不断增加和电网的日益复杂,现有背景技术中仍有以下缺点:

    4、1.分布式光伏设施与主动配电网之间缺乏有效的协同控制机制,导致光伏设施的运行效率和稳定性不高,同时增加了配电网的运行风险。

    5、2.现有协同控制系统缺乏对光伏设施运行状态的实时监测和故障记录功能,无法为运维人员提供及时、准确的设施运行状态信息,导致故障处理效率低下。

    6、3.现有协同控制系统缺乏对分布式光伏设施出力特性的深入分析和优化,无法充分利用当地太阳能资源,提高光伏设施的发电效率和经济效益。


    技术实现思路

    1、为了解决上述技术问题,本发明提供一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统,包括:

    2、光伏监控模块,所述光伏监控模块用于实时监测光伏设施并采集相关数据;

    3、光伏并网模块,所述光伏并网模块用于制定分布式光伏并网优化策略;

    4、主动配电网模块,所述主动配电网模块用于构建运行场景数据集,进行配电网运行风险评估;

    5、协同控制模块,所述协同控制模块用于根据风险评估和并网优化策略制定综合优化的管控指令;

    6、管控插件模块,所述管控插件模块用于执行管控指令,调节分布式光伏设施的运行;

    7、智能终端模块,所述智能终端模块用于记录光伏设施的数据情况和处理过程;

    8、所述一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统模块之间的功能交互关系如下:

    9、光伏监控模块将实时监测到的光伏设施的数据传输给光伏并网模块和主动配电网模块,光伏并网模块根据这些数据制定分布式光伏并网优化策略并输出给协同控制模块,同时,主动配电网模块根据分布式光伏设施的数据构建运行场景数据集并进行风险评估后输出给协同控制模块,协同控制模块接收风险评估和并网优化策略生成管控指令传输给管控插件模块用于对光伏设施进行调整,智能终端模块则将系统可视化并对相关数据进行存储。

    10、作为本发明的一种技术方案,所述光伏监控模块包括传感器和监控装置,实时采集光伏设施的发电数据、环境数据以及设备状态数据;

    11、所述环境数据包括温度、阴影面积、光照强度和最大功率点信息;

    12、所述发电数据包括负荷波动指标:负荷均值、负荷标准差和负荷峰值;

    13、分布式电源出力波动指标:出力均值、出力标准差和出力峰值;

    14、电压波动指标:电压均值、电压标准差和电压偏差;

    15、线损功率、供电可用性、故障发生率、电力质量指标谐波含量、功率因数、发电量和发电功率;

    16、所述设备状态数据包括设备型号、运行时间、地理位置和故障信息。

    17、作为本发明的一种技术方案,所述光伏并网模块根据光伏监控模块传输的监控数据分析出力特性,以下是用遗传算法实现:

    18、步骤一:初始化种群:种群大小:c

    19、初始解集合:s={s1,s2,…,sc},其中每个s表示一种参数配置

    20、步骤二:适应度评估:

    21、适应度函数:用于评估解s的适应度,总发电功率设为适应度评估函数;

    22、步骤三:选择操作,根据适应度函数f(s)选择部分适应度较高的解作为下一代种群;

    23、步骤四:交叉和变异,将两个解s1和s2交叉生成新解s’,其中s’的参数配置可以根据交叉率进行调整,选用不同的交叉率,观察优化算法的收敛速度进行调整,收敛速度与交叉率成反比;

    24、变异操作:对解s进行变异,生成新解s’,其中s’的参数配置可以根据变异率进行调整,选用不同的变异率,观察优化算法的收敛速度进行调整,收敛速度与变异率成反比;

    25、重复执行步骤二至四,直到达到停止条件:

    26、停止条件:达到最大迭代次数或找到最优解;

    27、输出最优解:输出适应度最高的解作为优化的结果,即最佳的分布式光伏并网策略;

    28、作为本发明的一种技术方案,所述主动配电网模块包括场景数据集单元、风险评估单元;

    29、所述场景数据集单元用于根据光伏监控模块建立数据集合并进行存储;

    30、风险评估单元用于根据数据集合进行风险评估;

    31、作为本发明的一种技术方案,场景数据集单元根据光伏监控模块传输的光伏设施数据,构建多种运行场景数据集,包括正常运行场景、光照不足场景、阴影遮挡场景、设备故障场景。

    32、作为本发明的一种技术方案,风险评估单元根据相应监控指标对主动配电网的运行风险进行量化评估;数学算法方案如下:

    33、目标函数:f=α1u+α2p+α3q+α4r

    34、其中,u表示电压波动指标,p表示负荷波动指标,q表示分布式电源出力波动指标,r表示线损指标,α1、α2、α3、α4为各指标的权重系数。

    35、电压波动指标:

    36、

    37、其中,n为电压监测点数量,ui为第i个监测点的电压值,为电压均值。

    38、负荷波动指标:

    39、

    40、其中,m为负荷监测点数量,pj为第j个负荷监测点的功率值,为负荷均值;

    41、分布式电源出力波动指标:

    42、

    43、其中,l为分布式电源监测点数量,qk为第k个分布式电源监测点的出力值,为分布式电源出力均值;

    44、线损指标:

    45、

    46、其中a为线路数量,rb为第b条线路的线损值;

    47、权重系数的设置和确定由相关专业人员在智能终端模块进行输入设置;

    48、根据上述计算求出目标函数的最小值为最低风险评估进行输出。

    49、作为本发明的一种技术方案,所述协同控制模块用于根据分布式并网策略和风险评估生成管控指令,所述管控指令参数集合即为满足最低风险评估f下的最优分布式并网策略s。

    50、作为本发明的一种技术方案,所述管控插件模块根据管控指令调节分布式光伏设施,包括更改光伏设施连接状态和运行状态。

    51、作为本发明的一种技术方案,所述智能终端模块包括操作界面和记录单元,所述记录单元根据分布式光伏设施地理位置和数据收集时间进行分类存储。

    52、作为本发明的一种技术方案,所述操作界面包括风险评估权重设置和分布式光伏设施动态变化。

    53、与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:

    54、1、本发明通过引入光伏并网模块,实现了对分布式电源的有效管理和优化,利用遗传算法,该模块能够深入分析分布式电源的出力特性,从而找到最佳的配置策略。这不仅提高了分布式电源的利用效率,降低了系统的运维成本,而且有助于推动绿色能源的广泛应用,符合当前社会对可持续发展的追求。

    55、2、本发明通过主动配电网模块,实现了对电网运行风险的评估。利用数学算法对电压波动、负荷波动、分布式电源出力波动以及线损等指标进行量化评估。相较于现有技术,将风险评估数据化,为电力企业的决策提供了有力支持,有助于提升企业的运营效率和经济效益。

    56、3、本发明通过管控插件模块,实现了对分布式光伏设施的管控。该模块根据管控指令对光伏设施的连接状态和运行状态的调节。相较于现有技术人调节,这不仅提高了光伏设施的运行效率,延长了设备的使用寿命。


    技术特征:

    1.一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统,其特征在于:包括:

    2.如权利要求1所述一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统,其特征在于:所述光伏监控模块包括传感器和监控装置,实时采集光伏设施的发电数据、环境数据以及设备状态数据;

    3.如权利要求2所述一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统,其特征在于:所述光伏并网模块根据光伏监控模块传输的监控数据分析出力特性,以下是用遗传算法实现:

    4.如权利要求1所述一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统,其特征在于:所述主动配电网模块包括场景数据集单元、风险评估单元;

    5.如权利要求4所述一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统,其特征在于:所述场景数据集单元根据光伏监控模块传输的光伏设施数据,构建多种运行场景数据集。

    6.如权利要求4所述一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统,其特征在于:所述风险评估单元对主动配电网的运行风险进行量化评估;

    7.如权利要求1所述一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统,其特征在于:所述协同控制模块用于根据分布式并网策略和风险评估生成管控指令,所述管控指令参数集合即为满足最低风险评估下的最优分布式并网策略。

    8.如权利要求1所述一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统,其特征在于:所述管控插件模块根据管控指令调节分布式光伏设施,包括更改光伏设施与主动配电网的连接状态和运行状态。

    9.如权利要求1所述一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统,其特征在于:所述智能终端模块包括操作界面和记录单元,所述记录单元根据分布式光伏设施地理位置和数据收集时间进行分类存储更好地了解区域差异和时间变化规律:有助于发现不同地区的光伏设施表现差异以及随时间推移的性能变化趋势;


    技术总结
    本发明涉及分布式光伏协同控制技术领域,具体地说是一种基于主动配电网的分布式光伏协同控制系统。光伏监控模块将实时监测到的光伏设施的数据传输给光伏并网模块和主动配电网模块,光伏并网模块根据数据制定分布式光伏并网优化策略并输出至协同控制模块,主动配电网模块根据分布式光伏设施的数据构建运行场景数据集并进行风险评估后输出至协同控制模块,协同控制模块接收风险评估和并网优化策略生成管控指令传输给管控插件模块用于对光伏设施进行调整;本发明通过遗传算法和风险评估通过管控插件对分布式光伏进行调节,提高了分布式电源的利用效率,保障电力系统的安全稳定运行。

    技术研发人员:段雪松,张晋嘉,李宏博,牛森,李豫豪,权强,陈彦涛,王晓雷,慕远森
    受保护的技术使用者:国网河南省电力公司镇平县供电公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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