一种适用于清洁能源消纳的负荷控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于清洁能源消纳的负荷控制系统和方法。所述一种适用于清洁能源消纳的负荷控制系统和方法包括配电网自动化系统接口模块、配电网络结构数据库模块、消纳清洁能源优化控制模块、控制对象选择模块、人机交互模块、操作命令下发通信接口模块，同时，本发明专利技术提出了基于支路电流方程和节点电压方程的电力系统电网计算模型及消纳清洁能源优化调控计算模型下的电力系统电网对多种清洁能源接入的负荷优化调控计算模型，并利用所述计算模型进行清洁能源优化调控计算，形成了大规模清洁能源接入背景下电力系统电网负荷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电力系统电网负荷优化调控策略，从而提高了所述清洁能源消纳的负荷控制系统的求解效率，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。

A load control system and method for clean energy consumption

【技术实现步骤摘要】
一种适用于清洁能源消纳的负荷控制系统和方法
本专利技术涉及清洁能源消纳
，特别是涉及一种适用于清洁能源消纳的负荷控制系统和方法。
技术介绍
近年来随着我国经济蓬勃发展，对煤、石油、天然气等能源需求日益增长的同时也造成了雾霾、温室效应等严重的环境污染问题。为解决能源、环境危机问题，走可持续发展的道路，我国积极推动节能减排以及绿色能源发展为主的战略政策。清洁、环保的清洁能源在这种趋势下呈现出蒸蒸日上的繁荣景象。我国清洁能源利用进入大规模并网阶段，然而，由于电网建设相对滞后等问题导致了清洁能源无法全部消纳，成为制约风电、光伏为代表的清洁能源持续、健康发展的瓶颈。电力系统是个实时动态平衡系统，发电、输电、用电必须时刻保持平衡，上述弃风、弃光现象出现的原因在于清洁能源具有随机性、波动性、间歇性与反调峰特性。电网对于清洁能源的消纳能力取决于系统中灵活可调资源的多少，常规来说主要由系统中非风电的常规机组担当调峰角色，但随着国家整体节能减排政策的推广，清洁能源发电的装机容量大幅度增多，相比较而言常规机组的相对装机容量势必会减少。传统电力行业一般通过增加装机容量来应对电力负荷的快速增长，但一味的增加装机容量不仅将对煤炭、石油等不可再生的一次能源造成极大的浪费，对自然环境造成极大的破坏，还将对电力网络自身的安全稳定运行带来一系列问题，由于负荷随时间、季节等波动，使得电力供应曲线峰谷差较大，负荷峰值较大但持续时间又通常较短，为保持系统稳定运行又必须为这部分负荷提供相应较大的备用容量，这个矛盾使得系统备用容量一直维持在较低水平，不利于电网安全稳定运行，负荷预测的难度越来越大，调度也越来越困难，电力的大规模、远距离传输也将使得网络损耗变得难以接受等。这些现象表明随着电力负荷需求的高速增长及负荷自身季节性、时段性的特征，原有的单纯依靠增加发电机组容量来应对负荷高峰的方法已经变得不再合理与实际，同时电网基础成本的增加也将分摊到用户侧，使用户的电力费用变得日益难以接受，对电力用户造成较大冲击，不利于电网合理经济运行。在此情况下，需求侧管理措施提上了电力公司及用户的日程。在目前的清洁能源接纳研究中，主要以电网负荷水平与特性、电源调峰能力、清洁能源出力特性为边界条件开展研究。考虑到风电的反调峰特性与光伏午间出力最大的特点，具体是富裕的电源调峰能力优先考虑接纳风电，然后从剩余调峰能力、负荷特性波动、风电光伏“互补”等方面分析光伏的接纳能力。风电消纳能力主要依靠电网调峰能力，光伏消纳能力主要依靠负荷特性。这种方法更适合以风电为主的清洁能源发展模式，而不适应以光伏为主的清洁能源发展模式。更重要的是，电网负荷特性基于用户用电行为，可采取需求侧管理、用户主动参与电网互动等手段进行优化，对于不同穿透率、不同风光配比的清洁能源而言，可通过优化电网负荷特性，提升电网清洁能源总体接纳能力，进而促使电网整体主动适应能源低碳发展的新形势。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的不足，本专利技术之目的在于提供一种适用于清洁能源消纳的负荷控制系统和方法，其可有效地提高在大规模可再生能源接入背景下提高电力系统对清洁能源消纳的优化调控系统计算的求解效率及解的准确度，从而提高了所述适用于清洁能源消纳的负荷控制系统的整体工作效果。为达到上述目的，本专利技术提供一种适用于清洁能源消纳的负荷控制系统，包括：配电网自动化系统，用于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，用于获取配电网支路参数；消纳清洁能源优化控制模块，接收该配电网自动化系统获取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清洁能源优化调控模块的电压初始计算值，利用基于支路电流方程和节点电压方程组成的电力系统网络计算模型及支路电压初始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、清洁能源优化模型求解的最优清洁能源控制结果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电力系统计算模型形成电力系统对多种清洁能源优化调控策略；控制对象选择模块，用于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，输出计算出的电力系统对多种清洁能源优化调控策略及各仿真信息；操作命令下发通信接口模块，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。进一步地，所述典型运行日下配电网历史运行数据包括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，所述配电网当前时刻下电网的实时运行数据包括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。进一步地，所述配电网支路参数包括配电网各节点类型、配电网各节点有功电源出力最大、最小值，各节点无功电源出力最大、最小值，节点编号，支路编号。进一步地，所述支路电流方程为：所述节点电压方程为：其中，表示支路集合；为节点集合；分别为支路电流的实部和虚部；为节点电压的实部和虚部；分别为支路的电阻和电抗；为支路对地的1/2电纳；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(不含对地支路电流)；。进一步地，该清洁能源优化控制模型为：约束条件为：其中：为配电网支路功率；为网络中的i,j节点之间的支路功率的上下限；为各节点电压的上下限。为达到上述目的，本专利技术还提供一种适用于清洁能源消纳的负荷控制研究方法，包括如下步骤：步骤一，利用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，利用配电网络结构数据库获得配电网支路参数，并设定优化迭代计算的终止判断参数值ε；步骤二，将获取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，传递给消纳清洁能源优化控制模块，作为消纳清洁能源优化控制模块电压初始计算值；步骤三，利用基于支路电流方程和节点电压方程的电力系统电网计算模型及步骤二中获得的电压初始值，计算电网各条支路的电流初始值；步骤四，利用电压初始值、电网各支路电流初始值求解消纳清洁能源优化控制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；步骤五，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，则转到步骤七，若差值大于给定的ε值，则转到步骤六；步骤六，将步骤四中各支路电流的新值作为消纳清洁能源优化控制模型中计算各支路电流的初始值，并利用基于支路电流方程和节点电压方程的电力系统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，转到步骤四；步骤七，依据基于支路电流方程和节点电压方程的电力系统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，并形成配电网清洁能源消纳的负荷优化调控策本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于清洁能源消纳的负荷控制系统，包括：/n配电网自动化系统，用于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；/n配电网络结构数据库，用于获取配电网支路参数；/n消纳清洁能源优化控制模块，接收该配电网自动化系统获取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清洁能源优化调控模块的电压初始计算值，利用基于支路电流方程和节点电压方程组成的电力系统网络计算模型及支路电压初始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、清洁能源优化模型求解的最优清洁能源控制结果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电力系统计算模型形成电力系统对多种清洁能源优化调控策略；/n控制对象选择模块，用于提供调度人员对操作对象进行选择，发出控制命令；/n人机交互模块，输出计算出的电力系统对多种清洁能源优化调控策略及各仿真信息；/n操作命令下发通信接口模块，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。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于清洁能源消纳的负荷控制系统，包括：
配电网自动化系统，用于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，用于获取配电网支路参数；
消纳清洁能源优化控制模块，接收该配电网自动化系统获取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清洁能源优化调控模块的电压初始计算值，利用基于支路电流方程和节点电压方程组成的电力系统网络计算模型及支路电压初始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、清洁能源优化模型求解的最优清洁能源控制结果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电力系统计算模型形成电力系统对多种清洁能源优化调控策略；
控制对象选择模块，用于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，输出计算出的电力系统对多种清洁能源...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫娜，王炜，魏磊，严欢，李宝昕，贾宏刚，井江波，王喆，郭锦程，
申请(专利权)人：国网陕西省电力公司经济技术研究院，上海交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61