考虑电能质量问题的碳排放流分析计算方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑电能质量问题的碳排放流分析计算方法。根据三相基波潮流与谐波潮流计算结果，通过矩阵综合运算构建三相潮流功率分布矩阵，分析计算节点、线路中的功率流占发电机组出力的占比，实现对每相基波、谐波潮流分布与碳排放的追踪；接着通过谐波潮流与基波潮流的损耗差额得到电能质量问题造成的网损，基于sobol'法分析谐波源与损耗的影响关系，建立电能质量网损部分的碳流追踪与分摊机制，将电能质量网损部分分摊至谐波源，实现电力系统的精细化碳流追踪。力系统的精细化碳流追踪。力系统的精细化碳流追踪。

【技术实现步骤摘要】
考虑电能质量问题的碳排放流分析计算方法


[0001]本专利技术涉及一种考虑电能质量问题的碳排放流分析计算方法。

技术介绍

[0002]当前世界各国正面临着大量二氧化碳排放导致的生态环境问题，据国际能源署统计数据显示，能源电力系统是二氧化碳排放的主要来源。为实现电力行业的低碳发展，针对电力系统的碳排放追踪、计量、分析方法的研究显得尤为重要。
[0003]目前针对电力系统碳排放计算的方法主要有两种：一种是宏观统计法，该方法统计一段时间内的发电能源消耗量进行碳排放计算，方法简单方便，但该方法只能整体分析电网系统碳排，无法进行碳排放的细致化分析，无法实现碳排放的追踪；另一种是碳流分析法，将碳排放流认为是一种虚拟网络流，依附于潮流功率流而存在，可根据电网中的功率分布结合机组碳排放强度实现对碳排放的责任分摊，该方法从传输机理层面对碳排的分布计量进行分析。但当前针对碳排放流的分析方法主要集中在输电网中，针对配电网点多面广且存在大量电能质量问题的情况进行碳排分析的研究较少，而配电网的碳排放的分析计量方法对电力系统的绿色转型及低碳优化具有重大意义。
[0004]近年来许多研究对碳排放流分析方法进行了完善和发展。首次提出的碳排放流分析方法仅适用于无损网络的分析，虽然近年来考虑网损分摊的碳流计算方法逐步发展，且根据碳流依附对象分别在有功功率和复功率追踪上进行了研究，但当前的碳排放流分析主要集中在输电网上，针对配电网的碳排放流分析方法研究较少，并且碳流分析方法中的网络损耗只考虑功率传输过程中的线路损耗，并没有考虑到由电能质量等问题带来的微量损耗，而当前大量分布式能源、变频负荷以及不对称负荷接入配电网，给电网带来了大量的电能质量问题，尤其是谐波和三相不平衡问题，且谐波问题使电网中的电气设备产生额外的功率损耗，从这方面考虑碳流追踪的精细化分析仍有较大的提升空间，同时，当前的方法针对网损分摊的分摊原则与机理关系的构建并不明确。因此，结合电能质量问题在配电网考虑电力系统的精细化碳流追踪的同时构建明确的分摊机制，在未来分布式能源接入的情况下，对实现碳减排具有更加重大的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对电网中的电能质量问题，提供一种考虑电能质量问题的碳排放流分析计算方法，
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种考虑电能质量问题的碳排放流分析计算方法，根据三相基波潮流与谐波潮流计算结果，通过矩阵综合运算构建三相潮流功率分布矩阵，分析计算节点、线路中的功率流占发电机组出力的占比，实现对每相基波、谐波潮流分布与碳排放的追踪；接着通过谐波潮流与基波潮流的损耗差额得到电能质量问题造成的网损，基于sobol'法分析谐波源与损耗的影响关系，建立电能质量网损部分的碳流追踪与分摊机制，将电能质量网损部分分摊至谐波源，实现电力系统的精细化碳流追踪；该方
法实现步骤如下：
[0007]1)根据三相谐波潮流与基波潮流的计算结果，得到各节点的流入功率以及电压计算结果，根据网架结构与基波、谐波电压分别计算网架上的功率损耗量；
[0008]2)基于比例共享原则，分析潮流在电网中的流动方向，结合潮流过程运用矩阵综合运算构建三相潮流功率分布矩阵；
[0009]3)根据三相潮流功率分布矩阵，构建三相功率流追踪的矩阵运算形式，确定电源发出的每相功率的流向和分布，实现三相功率流的追踪溯源；
[0010]4)基于sobol
’
法构建电能质量损耗分摊机制，并根据发电机的不同类型，考虑其碳排放因素，构建火电机组碳排放模型，分析碳排放流的依附特性，并结合三相潮流功率分布矩阵，将火电机组的碳排放量分配到各节点、线路的每一相，构建更加精细化的碳排放流追踪模型。
[0011]在本专利技术一实施例中，所述三相潮流功率分布矩阵的构建方式具体如下：
[0012]假设功率分布模型的功率为节点i流向节点j，i侧接有负荷，j侧接有发电装置，其中i流向j为正方向；功率关系表示为
[0013][0014][0015]式中，S
ij
表示节点i流向节点j中的三相功率，为正值；S
ji
表示节点j流向节点i中的三相功率，为负值；S
Li
表示节点i处的负荷大小；S
Gj
表示节点j处的发电机功率大小；表示a相功率流从节点i流向节点j的过程中产生的线路损耗；
[0016]基于功率守恒定理，节点的流过功率即为所有流入节点的功率总和，对于节点j的a相，其a相流过功率表述为：
[0017][0018]式中，Ω
i
表示与节点j相连且功率流向为流入节点j的节点集合；
[0019]变换上式得到
[0020][0021]构建节点j发电机发出a相功率的功率分布矩阵将上式变换得到
[0022][0023](A)
ji
ꢀꢀꢀꢀ
(A)
jj
[0024][0025][0026][0027]则各节点a相的功率分布关系为：
[0028][0029][0030][0031]式中，为各节点发电机a相的发电功率；A
a
为发电机的功率分布矩阵；S
a
为各节点流入功率；b、c两相同理，即完成三相潮流功率分布矩阵的构建。
[0032]在本专利技术一实施例中，所述三相功率流的追踪溯源计算方式如下：
[0033](1)节点流过功率追踪溯源
[0034]根据所构建的发电机a、b、c各相功率分布矩阵A
a
、A
b
、A
c
，引入元素全为0的N
×
N维矩阵L
N
及元素全为0的N维列向量L
P
，构建三相功率分布矩阵A；根据各节点a、b、c三相流入功率S
a
、S
b
、S
c
构建节点三相流入功率矩阵S；根据各发电机节点a、b、c三相发出功率构建节点三相流入功率矩阵S；根据各发电机节点a、b、c三相发出功率构建发电机功率矩阵S
G
：
[0035][0036][0037][0038]则基于式(1)得到发电机三相功率分摊至各节点的关系如下：
[0039]S＝A
‑1S
G
[0040](2)负荷、线路三相功率与无谐波源网损的追踪溯源
[0041]按比例分配原则，各节点负荷S
L
表示为各发电机功率按贡献度分配的关系，对于节点i的a相负荷即有
[0042][0043]式中，e
i
为第i个元素为1其他元素为0的N维列向量；
[0044]分析每个发电机组对节点a相负荷的功率贡献度，节点j的发电机组的a相对节点i的a相负荷为：
[0045][0046]式中，e
i
为第i个元素为1其他元素为0的N维列向量；.*表式数学上的向量点乘运算；
[0047]将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑电能质量问题的碳排放流分析计算方法，其特征在于，根据三相基波潮流与谐波潮流计算结果，通过矩阵综合运算构建三相潮流功率分布矩阵，分析计算节点、线路中的功率流占发电机组出力的占比，实现对每相基波、谐波潮流分布与碳排放的追踪；接着通过谐波潮流与基波潮流的损耗差额得到电能质量问题造成的网损，基于sobol'法分析谐波源与损耗的影响关系，建立电能质量网损部分的碳流追踪与分摊机制，将电能质量网损部分分摊至谐波源，实现电力系统的精细化碳流追踪。2.根据权利要求1所述的考虑电能质量问题的碳排放流分析计算方法，其特征在于，该方法实现步骤如下：1)根据三相谐波潮流与基波潮流的计算结果，得到各节点的流入功率以及电压计算结果，根据网架结构与基波、谐波电压分别计算网架上的功率损耗量；2)基于比例共享原则，分析潮流在电网中的流动方向，结合潮流过程运用矩阵综合运算构建三相潮流功率分布矩阵；3)根据三相潮流功率分布矩阵，构建三相功率流追踪的矩阵运算形式，确定电源发出的每相功率的流向和分布，实现三相功率流的追踪溯源；4)基于sobol
’
法构建电能质量损耗分摊机制，并根据发电机的不同类型，考虑其碳排放因素，构建火电机组碳排放模型，分析碳排放流的依附特性，并结合三相潮流功率分布矩阵，将火电机组的碳排放量分配到各节点、线路的每一相，构建更加精细化的碳排放流追踪模型。3.根据权利要求2所述的考虑电能质量问题的碳排放流分析计算方法，其特征在于，所述三相潮流功率分布矩阵的构建方式具体如下：假设功率分布模型的功率为节点i流向节点j，i侧接有负荷，j侧接有发电装置，其中i流向j为正方向；功率关系表示为流向j为正方向；功率关系表示为式中，S
ij
表示节点i流向节点j中的三相功率，为正值；S
ji
表示节点j流向节点i中的三相功率，为负值；S
Li
表示节点i处的负荷大小；S
Gj
表示节点j处的发电机功率大小；表示a相功率流从节点i流向节点j的过程中产生的线路损耗；基于功率守恒定理，节点的流过功率即为所有流入节点的功率总和，对于节点j的a相，其a相流过功率表述为：式中，Ω
i
表示与节点j相连且功率流向为流入节点j的节点集合；变换上式得到
构建节点j发电机发出a相功率的功率分布矩阵将上式变换得到(A)
ji
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(A)
jjjjjj
则各节点a相的功率分布关系为：则各节点a相的功率分布关系为：则各节点a相的功率分布关系为：式中，为各节点发电机a相的发电功率；A
a
为发电机的功率分布矩阵；S
a
为各节点流入功率；b、c两相同理，即完成三相潮流功率分布矩阵的构建。4.根据权利要求3所述的考虑电能质量问题的碳排放流分析计算方法，其特征在于，所述三相功率流的追踪溯源计算方式如下：(1)节点流过功率追踪溯源根据构建的发电机a、b、c各相功率分布矩阵A
a
、A
b
、A
c
，引入元素全为0的N
×
N维矩阵L
N
及元素全为0的N维列向量L
P
，构建三相功率分布矩阵A；根据各节点a、b、c三相流入功率S
a
、S
b
、S
c
构建节点三相流入功率矩阵S；根据各发电机节点a、b、c三相发出功率构建节点三相流入功率矩阵S；根据各发电机节点a、b、c三相发出功率构建发电机功率矩阵S
G
：：：则基于式(1)得到发电机三相功率分摊至各节点的关系如下：S＝A
‑1S
G
(2)负荷、线路三相功率与无谐波源网损的追踪溯源
按比例分配原则，各节点负荷S
L
表示为各发电机功率按贡献度分配的关系，对于节点i的a相负荷即有式中，e
i
为第i个元素为1其他元素为0的N维列向量；分析每个发电机组对节点a相负荷的功率贡献度，节点j的发电机组的a相对节点i的a相负荷为：式中，e
i
为第i个元素为1其他元素为0的N维列向量；.*表式数学上的向量点乘运算；将其转换成三相矩阵计算形式，即有：将其转换成三相矩阵计算形式，即有：式中，表示克罗内克积；I3为3维单位矩阵；至此将发电机功率分摊至负荷部分已完成；同理，发电机组对于支路的传输功率的贡献度也根据比例共享的原则进行分析，考虑线路中的传输功率为来自于节点i的流出功率，则与式(2)～(3)同理，节点j的发电机组的a...

【专利技术属性】
技术研发人员：张逸，蓝天，林金榕，向梦如，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：