基于能源互联网的城市电网调控系统和调控方法技术方案

本发明专利技术公开一种基于能源互联网的城市电网调控系统，包含：配电网自动化系统、配电网络结构数据库、城市电网对多种分布式电源的优化调控模块、控制对象选择模块、人机交互模块和通信接口模块。本发明专利技术提出了基于阻抗方程和对地方程的配电网计算模型及电网最优调控计算模型下的城市电网分对多种分布式电源优化调控计算模型，并利用计算模型进行分布式电源优化调控计算，形成能源互联网背景下城市电网调控优化控制策略的调控方法，以此调控方法可使本发明专利技术快速计算并形成能源互联网背景下城市电网优化调控策略，提高能源互联网背景下城市电网调控系统的求解效率，提高运算速度，最终达到降低网络损耗，提高配电系统安全经济运行的目的。

【技术实现步骤摘要】
基于能源互联网的城市电网调控系统和调控方法
本专利技术涉及能源互联网
，特别是涉及基于能源互联网的城市电网调控系统和调控方法。
技术介绍
近年来，随着环境污染问题的日益严重，传统依赖于不可再生资源的增长方式已经不能维持我国经济社会发展，以石油和煤炭为核心的化石能源时代即将结束，我国将要面临的是新能源和化石能源互补的“混合能源时代”。在这种情况下，我国亟需以新一轮技术革命、产业革命为支点，从以往粗放的发展模式转变为更为集约、可持续的发展模式。从能源角度讲，未来的能源互联网不仅包括电能及电力系统，还包括煤、石油、天然气等传统化石能源以及风、光等清洁能源；从网络角度讲，不仅包括电网，还包括油气网、供热网等多种形式的网络结构。能源互联网应当是以互联网技术为基础，以电力系统为中心，将电力系统与天然气网络、供热网络以及工业、交通、建筑系统等紧密耦合，横向实现电、气、热、可再生能源等“多源互补”，纵向实现“源网荷储”各环节高度协调，生产和消费双向互动，集中与分布相结合的能源服务网络。目前国内外针对能源互联网的研究已经取得了一些成果：有文献探讨了能源互联网下的新型配电网及其相关控制，并从基本功能、系统结构、通信要求3个方面分析了新型配电网的特点；以分布式可再生能源发电为基础，建立了包含分布式能源、储能装置、智能终端等构成的能源互联网系统；建立能量路由器的基本模型，指出柔性直流输电、直流配电等技术是发展能源互联网亟需突破的方向；对能源互联网的需求推动作用和研究现状进行分析，并建立能源互联网的技术框架模型；对柔性直流技术在能源互联网中的应用价值进行探讨，并提出柔性直流技术在未来能源互联网中的2种应用方案；利用复杂网络理论，从宏观结构角度建立能源互联网拓扑模型，为后续研究能源互联网系统的设计与优化提供参考。现有的研究大部分都是在分析国内外具有代表意义的能源互联网雏形的基础上，讨论能源互联网的概念、技术框架、拓扑模型以及发展能源互联网的必要性，但是还没有从能源互联网背景下的电网运行管理的角度去研究能源互联网可能带来的影响和问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于能源互联网的城市电网调控系统和调控方法，提高在能源互联网背景下城市电网对多种分布式电源优化调控系统计算的求解效率及解的准确度，提高城市电网多种分布式电源优化调控系统的整体工作效果。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于能源互联网的城市电网调控系统，其特点是，该系统包含：配电网自动化系统，其获取典型运行日下配电网历史运行数据值及当前时刻下配电网的实时运行数据；配电网络结构数据库，其获取配电网支路参数；优化调控模块，其接收配电网自动化系统输出的典型运行日下配电网各节点电压历史数据值、各节点注入的有功功率值及无功功率值作为城市电网对多种分布式电源优化调控的电压初始计算值，利用基于阻抗方程和对地方程组成的配电网络计算模型及电压初始计算值计算配电网各条支路的电流初始值，利用电压初始值、各支路电流初始值、分布式电源优化模型求解的最优分布式电源调控及牛顿拉夫逊迭代算法计算出各支路电流的新值，并依据各支路电流新值与各支路电流初始值之间的差值利用基于阻抗方程和对地方程的城市电网计算模型形成城市电网对多种分布式电源优化调控策略；控制对象选择模块，其连接优化调控模块输出端，提供调度人员对操作对象进行选择，发出控制命令；人机交互模块，其连接控制对象选择模块输出端，输出计算出的城市电网对多种分布式电源优化调控策略及各仿真信息；通信接口模块，其连接人机交互模块输出端，提供与配电网自动化系统之间的通信接口，将控制命令传递给该配电网自动化系统。上述典型运行日下配电网历史运行数据值包含：典型运行日典型时刻对应的配电网各节点电压历史运行值、配电网各节点注入有功功率值和无功功率值；上述配电网当前时刻下电网的实时运行数据包含：当前时刻下配电网各节点电压运行值和各节点注入有功功率数值。上述配电网支路参数包含：配电网各节点类型、配电网各节点有功电源出力最大值和最小值、各节点无功电源出力最大值和最小值、节点编号，以及支路编号。一种上述基于能源互联网的城市电网调控系统的调控方法，其特点是，该调控方法包含：S1、配电网自动化系统获取典型运行日下配电网历史运行数据值及当前时刻下配电网的实时运行数据，配电网络结构数据库获取配电网支路参数，设定优化迭代计算的终止判断参数值ε；S2、优化调控模块接收典型运行日下配电网各节点电压历史数据值、各节点注入的有功功率值及无功功率值，作为城市电网对多种分布式电源优化调控的电压初始计算值；S3、优化调控模块通过基于阻抗方程和对地方程的城市电网计算模型及电压初始计算值，计算电网各条支路的电流初始值；S4、优化调控模块通过电压初始值、电网各支路电流初始值、电网优化调控模型求解的城市电网对多种分布式电源优化调控计算模型及牛顿拉夫逊迭代算法计算出各支路电流的新值；S5、优化调控模块计算各支路电流新值与各支路电流初始值之间的差值，判断该差值是否小于给定的ε值，如果差值小于给定的ε值，则转到S7，若差值大于给定的ε值，则转到S6；S6、将各支路电流的新值作为城市电网对多种分布式电源优化调控计算各支路电流的初始值，并利用基于阻抗方程和对地方程的电网计算模型计算出对应于各支路电流初始值的节点电压的初始值，转到S4；S7、依据基于阻抗方程和对地方程的电网计算模型计算出对应于各支路电流的各节点电压及各节点的优化潮流，并形成城市电网对多种分布式电源的优化调控模型。上述调控方法还包含：S7后，依据获取的配电网实时运行电网各节点电压数据、各节点注入的有功功率、无功功率数值对城市电网对多种分布式电源优化调控策略进行配电网潮流计算、网损计算，从而对调制策略进行安全性及配电网经济性校验，并将调控策略及校验结果输出；通过控制命令下发通信接口模块将调控命令传递给配电网自动化系统，由配电网自动化系统传递控制信息到控制对象，从而完成城市电网对多种分布式电源优化调控的执行工作。上述典型运行日下电网历史运行数据包含：典型运行日典型时刻对应的配电网各节点电压历史运行值、配电网各节点注入有功功率值、无功功率值；上述配电网当前时刻下电网的实时运行数据包含当前时刻下配电网各节点电压运行值、各节点注入有功功率数值；上述配电网支路参数包含：配电网各节点类型、配电网各节点有功电源出力最大值和最小值、各节点无功电源出力最大值和最小值、节点编号，以及支路编号。上述基于阻抗方程和对地方程的城市电网计算模型包含：阻抗方程和对地方程；所述阻抗方程如式(1)：所述对地方程如式(2)：其中，l＝1,2,…,L表示支路集合；i,j＝1,2,…,N为节点集合；分别为支路l电流的实部和虚部；ei,fi为节点i电压的实部和虚部；Rij,Xij分别为支路l的电阻和电抗；Bl为支路l对地的1/2电纳；pi,qi为节点注入的有功和无功功率；令分别表示节点注入电流的实部和虚部；上述优化调控模型如式(3)：约束条件如式(4)和(5)：Vmin≤V≤Vmax(5)其中：I为配电网支路电流；为网络中的i，j节点之间的支路电流的上下限；Vmax,Vmin为各节点电压的上下限。本专利技术一种基于能源互联网的城市电网调控系统和调控方法和现有技术相比，其优点在于，本专利技术能源互联网背本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于能源互联网的城市电网调控系统，其特征在于，该系统包含：配电网自动化系统，其获取典型运行日下配电网历史运行数据值及当前时刻下配电网的实时运行数据；配电网络结构数据库，其获取配电网支路参数；优化调控模块，其接收配电网自动化系统输出的典型运行日下配电网各节点电压历史数据值、各节点注入的有功功率值及无功功率值作为城市电网对多种分布式电源优化调控的电压初始计算值，利用基于阻抗方程和对地方程组成的配电网络计算模型及电压初始计算值计算配电网各条支路的电流初始值，利用电压初始值、各支路电流初始值、分布式电源优化模型求解的最优分布式电源调控及牛顿拉夫逊迭代算法计算出各支路电流的新值，并依据各支路电流新值与各支路电流初始值之间的差值利用基于阻抗方程和对地方程的城市电网计算模型形成城市电网对多种分布式电源优化调控策略；控制对象选择模块，其连接优化调控模块输出端，提供调度人员对操作对象进行选择，发出控制命令；人机交互模块，其连接控制对象选择模块输出端，输出计算出的城市电网对多种分布式电源优化调控策略及各仿真信息；通信接口模块，其连接人机交互模块输出端，提供与配电网自动化系统之间的通信接口，将控制命令传递给该配电网自动化系统。...

【技术特征摘要】
1.一种基于能源互联网的城市电网调控系统，其特征在于，该系统包含：配电网自动化系统，其获取典型运行日下配电网历史运行数据值及当前时刻下配电网的实时运行数据；配电网络结构数据库，其获取配电网支路参数；优化调控模块，其接收配电网自动化系统输出的典型运行日下配电网各节点电压历史数据值、各节点注入的有功功率值及无功功率值作为城市电网对多种分布式电源优化调控的电压初始计算值，利用基于阻抗方程和对地方程组成的配电网络计算模型及电压初始计算值计算配电网各条支路的电流初始值，利用电压初始值、各支路电流初始值、分布式电源优化模型求解的最优分布式电源调控及牛顿拉夫逊迭代算法计算出各支路电流的新值，并依据各支路电流新值与各支路电流初始值之间的差值利用基于阻抗方程和对地方程的城市电网计算模型形成城市电网对多种分布式电源优化调控策略；控制对象选择模块，其连接优化调控模块输出端，提供调度人员对操作对象进行选择，发出控制命令；人机交互模块，其连接控制对象选择模块输出端，输出计算出的城市电网对多种分布式电源优化调控策略及各仿真信息；通信接口模块，其连接人机交互模块输出端，提供与配电网自动化系统之间的通信接口，将控制命令传递给该配电网自动化系统。2.如权利要求1所述的基于能源互联网的城市电网调控系统，其特征在于：所述典型运行日下配电网历史运行数据值包含：典型运行日典型时刻对应的配电网各节点电压历史运行值、配电网各节点注入有功功率值和无功功率值；所述配电网当前时刻下电网的实时运行数据包含：当前时刻下配电网各节点电压运行值和各节点注入有功功率数值。3.如权利要求1所述的基于能源互联网的城市电网调控系统，其特征在于：所述配电网支路参数包含：配电网各节点类型、配电网各节点有功电源出力最大值和最小值、各节点无功电源出力最大值和最小值、节点编号，以及支路编号。4.一种如权利要求1至3中任意一项权利要求所述基于能源互联网的城市电网调控系统的调控方法，其特征在于，该调控方法包含：S1、配电网自动化系统获取典型运行日下配电网历史运行数据值及当前时刻下配电网的实时运行数据，配电网络结构数据库获取配电网支路参数，设定优化迭代计算的终止判断参数值ε；S2、优化调控模块接收典型运行日下配电网各节点电压历史数据值、各节点注入的有功功率值及无功功率值，作为城市电网对多种分布式电源优化调控的电压初始计算值；S3、优化调控模块通过基于阻抗方程和对地方程的城市电网计算模型及电压初始计算值，计算电网各条支路的电流初始值；S4、优化调控模块通过电压初始值、电网各支路电流初始值、电网优化调控模型求解的城市电网对多种分布式电源优化调控计算模型及牛顿拉夫逊迭代算法计算出各支路电流的新值；S5、优化调控模块计算各支路电流新值与各支路电流初始值之间的差值，判断该差值是否小于给定的ε值，如果差值小于给定的ε值，则转到S7，若差值大于给定的ε值，则转到S6；S6、将各支路电流的新值作为城市电网对多种分布式电源优化调控计算各支路电流的初始值，并利用基于阻抗方程和对地...

【专利技术属性】
技术研发人员：费思源，顾黎强，王沁，沈健，赵文恺，陈志樑，吴世敏，孙立明，盛佳蓉，计翔，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，上海博英信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31