一种中压柔性互联线路的分布式光伏消纳平衡控制方法与流程

1.本发明属于分布式光伏消纳技术领域，涉及基于中压柔性互联的中压线路分布式光伏消纳平衡控制技术，具体涉及一种中压柔性互联线路的分布式光伏消纳平衡控制方法。

背景技术：

2.随着配电网种分布式光伏比例不断提高，分布式光伏消纳和配电网安全稳定运行问题日益突出，目前对于分布式光伏消纳问题，国内外已经取得了大量关于主动配电网、源网荷储协调控制等方面的成果，对分布式光伏的消纳能力提升起到了技术支撑作用。但是由于传统配电网闭环设计、开环设计的自身结构限制，分布式光伏仅能在其所接入线路进行消纳，而不能互联传输至其他线路消纳，因此其消纳问题仍得不到根本性解决。
3.随着电力电子技术的不断发展，中压柔性互联装置在配电网的应用日益得到重视，具有广阔的应用前景，对于增强配电网的结构灵活性和调控能力具有重要意义。但是对于如何利用中压柔性互联装置提升分布式光伏的消纳能力，含中压柔性互联装置的中压线路如何进行分布式光伏消纳平衡控制等方面的问题还需要进一步研究；为解决上述问题，开发一种中压柔性互联线路的分布式光伏消纳平衡控制方法很有必要。

技术实现要素：

4.本发明针对含中压柔性互联装置的中压线路分布式光伏消纳平衡控制问题，考虑中压柔性互联装置对其所互联的两条线路间的负载传输调配能力，以分布式光伏最大化消纳、两条线路负载均衡为目标，以中压线路电压和潮流安全为约束，建立中压柔性互联功率调度模型，而提供一种中压柔性互联线路的分布式光伏消纳平衡控制方法，适用于含中压柔性互联装置的中压线路运行调控。
5.本发明的目的是这样实现的：一种中压柔性互联线路的分布式光伏消纳平衡控制方法，包括如下步骤：步骤a，建立以分布式光伏最大化消纳为目标的中压柔性互联功率一级调度模型；步骤b，建立以中压线路负载均衡为目标的中压柔性互联功率二级调度模型。
6.优选的，所述步骤a具体包括：步骤a1，判断中压线路分布式光伏是否存在出力受限情况，如果存在出力受限情况，转入步骤a2，否则跳过步骤a，进入步骤b进行中压线路负载均衡调度；其中，中压线路分布式光伏是否存在出力受限情况的判据如下：采集该中压线路接入的分布式光伏发电设备运行状态，如果存在任意一个发电设备运行状态为出力受限，则判定该中压线路分布式光伏存在出力受限情况；或者采集该中压线路首端功率及各分布式光伏并网点电压，如果首端功率倒送且越限，而且分布式光伏并网点电压越限，那么判定中压线路分布式光伏存在出力受限情况，判据公式分别为：
（1）其中，是中压线路j的分布式光伏出力受限标志，等于1表示出力受限，等于0表示不受限；si是第i个分布式光伏设备的出力受限标准位，为1表示出力受限，为0表示不受限；ij是中压线路j的分布式光伏的集合；（2）其中，pj是中压线路j的首端功率，正数表示功率从首端流向末端，负数表示功率从末端倒送至首端；p
nj
是中压线路j的额定功率；
△
ui是第i个分布式光伏并网点电压越限量；δu是电压允许越限率；步骤a2，基于该中压线路各分布式光伏站点的实测气象数据，按照分布式光伏发电模型，计算分布式光伏的理论最大出力，计算公式为：（3）其中，p
maxi
为分布式光伏i的理论最大出力；si为实际辐照度，ti为温度；s
ref
为iec标准条件下的辐照度，即为1000w/m2；t
ref
为标准条件下的温度，即为298k（25℃）；p
refi
即为标准条件下的最大输出功率；ki为功率温度系数；步骤a3，根据中压线路分布式光伏的理论最大出力，结合该中压线路各分布式光伏站点的实测出力，计算得到该中压线路分布式光伏的受限功率，计算公式为：（4）其中，为中压线路j的分布式光伏受限功率；pi为分布式光伏i的实测出力；步骤a4，根据当前中压线路分布式光伏受限功率，增加中压柔性互联装置向对端线路的传输功率，计算中压柔性互联装置的功率调度指令值，使得该中压线路分布式光伏出力不再受限，计算公式为；（5）其中，p
jk
为从中压线路j经中压柔性互联装置传输至中压线路k的实时功率，为其传输功率的目标值；步骤a5，校验对端线路是否存在出力受限情况，校验方式与步骤a1所述中压线路分布式光伏是否存在出力受限情况的判据一致。
7.进一步优选的，所述步骤b是在步骤a基础上，对互联的两条中压线路进行负载均衡，针对步骤a是否存在出力受限情况，分情况如下：步骤b1，情况一：通过步骤a不存在出力受限情况；在通过步骤a可实现分布式光伏全额消纳的情况下，可进一步在两条线路间实现负载均衡，提高两条线路的安全裕度和利用率，具体步骤如下：
步骤b11，根据两条线路的首端功率和分布式光伏实测出力，以及当前中压柔性互联装置的传输功率，计算两条线路的实际负荷，计算公式如下：（6）其中，p
dj
为中压线路j的实际负荷；步骤b12，以两条线路负载均衡为目标，计算中压柔性互联装置传输功率的目标值，计算公式如下：（7）根据公式（7）可计算得到中压柔性互联装置传输功率的目标值；其中，p
dk
为中压线路k的实际负荷，p
nk
是中压线路k的额定功率，ik是中压线路k的分布式光伏的集合；步骤b2，情况二：通过步骤a存在对端线路出力受限的情况；在通过步骤a依然存在分布式光伏出力受限情况下，也可通过调整中压柔性互联装置传输功率，降低两条线路的电压越限程度和潮流越限程度，具体步骤如下：步骤b21，判断受限功率较大的线路和对端线路的电压和功率越限情况，如果受限功率较大的线路的首端负载率和电压最大越限率均大于对端线路的首端负载率和电压最大越限率，那么执行步骤b22，否则结束；线路首端负载率计算公式为：（8）其中，ηj是中压线路j的首端负载率；分布式光伏并网点电压最大越限率计算公式为：（9）其中，
△umaxj
即为中压线路j的分布式光伏并网点电压最大越限率，u
nj
是中压线路j的额定电压；步骤b22，对受限功率较大的线路，例如中压线路j，将其受限功率等分成五段，计算公式为：（10）其中，
△
p
limj
为中压线路j的每段受限功率值；步骤b23，按分段功率增加中压柔性互联装置的传输功率，具体是令受限功率较大的线路至对端线路的中压柔性互联装置传输功率增加一段受限功率值，计算公式为：（11）执行完毕后，转入步骤b21。
8.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
（1）本发明建立以分布式光伏最大化消纳为目标的中压柔性互联功率一级调度模型，在中压线路电压和潮流安全约束基础上，以中压柔性互联功率调控为手段，实现分布式光伏在两条互联线路间进行消纳，从而提升分布式光伏消纳能力；（2）本发明建立以中压线路负载均衡为目标的中压柔性互联功率二级调度模型，是在一级调度模型的基础上，不管通过一级调度模型可实现分布式光伏全额消纳还是依然存在分布式光伏出力受限情况，均可对互联的两条中压线路进行负载均衡；（3）本发明考虑中压柔性互联装置对其所互联的两条线路间的负载传输调配能力，建立中压柔性互联功率调度模型，可有效解决含中压柔性互联装置的中压线路分布式光伏消纳平衡控制问题，可实现分布式光伏最大化消纳和中压线路负载均衡的目标。
附图说明
9.图1是本发明的总流程图。
10.图2是本发明的以分布式光伏最大化消纳为目标的中压柔性互联功率一级调度流程图。
11.图3是本发明的以中压线路负载均衡为目标的中压柔性互联功率二级调度（情况一）流程图。
12.图4是本发明的以中压线路负载均衡为目标的中压柔性互联功率二级调度（情况二）流程图。
具体实施方式
13.下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案做进一步具体的说明。
14.如图1、图2、图3和图4所示，本发明提供了一种中压柔性互联线路的分布式光伏消纳平衡控制方法，包括如下步骤：步骤a，建立以分布式光伏最大化消纳为目标的中压柔性互联功率一级调度模型。本步骤是在中压线路电压和潮流安全约束基础上，以中压柔性互联功率调控为手段，实现分布式光伏在两条互联线路间进行消纳，从而提升分布式光伏消纳能力，具体的，所述步骤a具体包括：步骤a1，判断中压线路分布式光伏是否存在出力受限情况，如果存在出力受限情况，转入步骤a2，否则跳过步骤a，进入步骤b进行中压线路负载均衡调度。
15.其中，中压线路分布式光伏是否存在出力受限情况的判据如下：采集该中压线路接入的分布式光伏发电设备运行状态，如果存在任意一个发电设备运行状态为出力受限，则判定该中压线路分布式光伏存在出力受限情况，判据公式为：（1）其中，是中压线路j的分布式光伏出力受限标志，等于1表示出力受限，等于0表示不受限；si是第i个分布式光伏设备的出力受限标准位，为1表示出力受限，为0表示不受限；ij是中压线路j的分布式光伏的集合。
16.实施例：某中压线路接入了5个分布式光伏，每个分布式光伏包括10台发电设备，
共50台发电设备，实时采集每台发电设备的运行状态，如果存在任一台的运行状态为出力受限，那么即可判定该中压线路分布式光伏存在出力受限情况。
17.或者，采集该中压线路首端功率及各分布式光伏并网点电压，如果首端功率倒送且越限，而且分布式光伏并网点电压越限，那么判定中压线路分布式光伏存在出力受限情况，判据公式为：（2）其中，pj是中压线路j的首端功率，正数表示功率从首端流向末端，负数表示功率从末端倒送至首端；p
nj
是中压线路j的额定功率；
△
ui是第i个分布式光伏并网点电压越限量；δu是电压允许越限率。
18.实施例：该中压线路额定功率为7mw，实时采集该线路首端功率为-7.4mw，即首端功率倒送且越限，而接入该线路的5个分布式光伏并网点电压偏差分别为0.7、0.6、0.75、0.67、0.55，允许电压偏差为0.7，存在0.75超过0.7，即存在分布式光伏并网点电压越限情况，那么可以判定该中压线路存在分布式光伏出力受限情况。
19.步骤a2，计算分布式光伏的理论最大出力；基于该中压线路各分布式光伏站点的实测气象数据，按照分布式光伏发电模型，计算分布式光伏的理论最大出力，计算公式为：（3）其中，p
maxi
为分布式光伏i的理论最大出力；si为实际辐照度，ti为温度；s
ref
为iec标准条件下的辐照度，即为1000w/m2；t
ref
为标准条件下的温度，即为298k（25℃）；p
refi
即为标准条件下的最大输出功率；ki为功率温度系数；步骤a3，计算中压线路分布式光伏受限功率；根据中压线路分布式光伏的理论最大出力，结合该中压线路各分布式光伏站点的实测出力，计算得到该中压线路分布式光伏的受限功率，计算公式为：（4）其中，为中压线路j的分布式光伏受限功率；pi为分布式光伏i的实测出力；实施例：中压线路接入的五个分布式光伏实测出力分别为2.3mw、1.2mw、1.5mw、3.1mw、2.6mw，而根据公式（3）计算得到的理论最大出力分别为2.35w、1.3mw、1.55mw、3.3mw、2.7mw，那么该中压线路分布式光伏的受限功率为（2.35-2.3）+（1.3-1.2）+（1.55-1.5）+（3.3-3.1）+（2.7-2.6）=0.5mw。
20.步骤a4，计算中压柔性互联装置的功率调度指令值；根据当前中压线路分布式光伏受限功率，增加中压柔性互联装置向对端线路的传输功率，使得该中压线路分布式光伏出力不再受限，计算公式为；（5）
其中，p
jk
为从中压线路j经中压柔性互联装置传输至中压线路k的实时功率，为其传输功率的目标值；实施例：若实际采集的从中压线路j经中压柔性互联装置传输至中压线路k的实时功率为1.6mw，那么中压柔性互联装置的传输功率目标值应为1.6+0.5=2.1mw。
21.步骤a5，校验对端线路是否存在出力受限情况，校验方式与步骤a1所述中压线路分布式光伏是否存在出力受限情况的判据一致。
22.步骤b，建立以中压线路负载均衡为目标的中压柔性互联功率二级调度模型。本步骤在步骤a建立的以分布式光伏最大化消纳为目标的中压柔性互联功率一级调度模型的基础上，不管通过一级调度模型可实现分布式光伏全额消纳还是依然存在分布式光伏出力受限情况，均可对互联的两条中压线路进行负载均衡。
23.具体的，所述步骤b是在步骤a基础上，对互联的两条中压线路进行负载均衡，针对步骤a是否存在出力受限情况，分情况如下：步骤b1，情况一：通过步骤a不存在出力受限情况；其中，不存在出力受限情况包括分布式光伏不存在出力受限和对端线路不存在出力受限两种情况。
24.在通过步骤a可实现分布式光伏全额消纳的情况下，可进一步在两条线路间实现负载均衡，提高两条线路的安全裕度和利用率，具体步骤如下：步骤b11，计算两条线路的实际负荷；根据两条线路的首端功率和分布式光伏实测出力，以及当前中压柔性互联装置的传输功率，计算两条线路的实际负荷，计算公式如下：（6）其中，p
dj
为中压线路j的实际负荷；实施例：上述实施例中，中压线路j的实际负荷=-7.4+2.3+1.2+1.5+3.1+2.6-1.6=1.7mw，对端线路k的实际负荷=2.3+0.8+1.3+1.6=6.0mw，其中2.3mw为该线路的首端功率，0.8mw和1.3mw分别为接入该线路的两个分布式光伏实际出力，1.6mw即为由中压线路j流入的功率。
25.步骤b12，计算中压柔性互联装置传输功率的目标值；以两条线路负载均衡为目标，计算中压柔性互联装置传输功率的目标值，计算公式如下：（7）根据公式（7）可计算得到中压柔性互联装置传输功率的目标值；其中，p
dk
为中压线路k的实际负荷，p
nk
是中压线路k的额定功率，ik是中压线路k的分布式光伏的集合。
26.实施例：以上述实施例中中压线路j和k的数据，计算如下：
那么，可计算出中压柔性互联装置传输功率的目标值为6.45mw。
27.步骤b2，情况二：通过步骤a存在对端线路出力受限的情况；在通过步骤a依然存在分布式光伏出力受限情况下，也可通过调整中压柔性互联装置传输功率，降低两条线路的电压越限程度和潮流越限程度，具体步骤如下：步骤b21，判断电压和功率越限情况；判断受限功率较大的线路和对端线路的电压和功率越限情况，如果受限功率较大的线路的首端负载率和电压最大越限率均大于对端线路的首端负载率和电压最大越限率，那么执行步骤b22，否则结束；线路首端负载率计算公式为：（8）其中，ηj是中压线路j的首端负载率；分布式光伏并网点电压最大越限率计算公式为：（9）其中，
△umaxj
即为中压线路j的分布式光伏并网点电压最大越限率，u
nj
是中压线路j的额定电压。
28.实施例：在上述步骤a的实施例中，中压柔性互联装置的传输功率目标值应为2.1mw，中压线路j的首端负载率为-7.4/7*100%=-105.7%，电压最大越限率为107.5%，假如对端中压线路k的首端负载率为-90%，电压最大越限率为101%，那么中压柔性互联装置的传输功率不能按照目标值执行，但是由于中压线路j的首端负载率和电压最大越限率均超过中压线路k，那么仍可以调整中压柔性互联装置传输功率，降低中压线路j的电压越限程度和潮流越限程度。
29.步骤b22，受限功率分段化处理；对受限功率较大的线路，例如中压线路j，将其受限功率等分成五段，计算公式为：（10）其中，
△
p
limj
为中压线路j的每段受限功率值。
30.实施例：在上述实施例中，中压柔性互联装置的传输功率的调整值应为0.5mw，中压线路j的每段受限功率值为0.5/5=0.1mw。
31.步骤b23，按分段功率增加中压柔性互联装置的传输功率；令受限功率较大的线路至对端线路的中压柔性互联装置传输功率增加一段受限功率值，计算公式为：（11）执行完毕后，转入步骤b21。
32.实施例：中压柔性互联装置的传输功率目标值调整为1.6+0.1=1.7mw，转入步骤b21继续。
33.中压柔性互联装置的传输功率增加0.1mw后，中压线路j的首端负载率下降为-7.3/7*100%=-104.3%，电压最大越限率降低为106.1%，对端中压线路k的首端负载率增加为-91.4%，电压最大越限率为102.4%，那么中压柔性互联装置的传输功率不能按照目标值执行，但是由于中压线路j的首端负载率和电压最大越限率均超过中压线路k，那么仍可以调整中压柔性互联装置传输功率，降低中压线路j的电压越限程度和潮流越限程度，按照步骤b23，继续增加一段受限功率值，即0.1mw，转入步骤b21继续。
34.中压柔性互联装置的传输功率继续增加0.1mw后，中压线路j的首端负载率下降为-7.2/7*100%=-102.9%，电压最大越限率降低为104.7%，对端中压线路k的首端负载率增加为-92.8%，电压最大越限率为103.8%，那么中压柔性互联装置的传输功率不能按照目标值执行，但是由于中压线路j的首端负载率和电压最大越限率均超过中压线路k，那么仍可以调整中压柔性互联装置传输功率，降低中压线路j的电压越限程度和潮流越限程度，按照步骤b23，继续增加一段受限功率值，即0.1mw，转入步骤b21继续。
35.中压柔性互联装置的传输功率再继续增加0.1mw后，中压线路j的首端负载率下降为-7.1/7*100%=-101.5%，电压最大越限率降低为103.3%，对端中压线路k的首端负载率增加为-94.2%，电压最大越限率为105.2%，那么中压柔性互联装置的传输功率不能按照目标值执行，而且此时中压线路k的电压最大越限率将超过中压线路j，因此，不宜继续调整中压柔性互联装置传输功率，避免中压线路k的电压最大越限率进一步扩增大，结束。
36.最终确定中压柔性互联装置的传输功率目标值为1.6+0.1+0.1=1.8mw。
37.综上，本发明通过考虑中压柔性互联装置对其所互联的两条线路间的负载传输调配能力，建立中压柔性互联功率调度模型，可有效解决含中压柔性互联装置的中压线路分布式光伏消纳平衡控制问题，可实现分布式光伏最大化消纳和中压线路负载均衡的目标。
38.最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：

1.一种中压柔性互联线路的分布式光伏消纳平衡控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤a，建立以分布式光伏最大化消纳为目标的中压柔性互联功率一级调度模型；步骤b，建立以中压线路负载均衡为目标的中压柔性互联功率二级调度模型。2.根据权利要求1所述的中压柔性互联线路的分布式光伏消纳平衡控制方法，其特征在于，所述步骤a具体包括：步骤a1，判断中压线路分布式光伏是否存在出力受限情况，如果存在出力受限情况，转入步骤a2，否则跳过步骤a，进入步骤b进行中压线路负载均衡调度；其中，中压线路分布式光伏是否存在出力受限情况的判据如下：采集该中压线路接入的分布式光伏发电设备运行状态，如果存在任意一个发电设备运行状态为出力受限，则判定该中压线路分布式光伏存在出力受限情况；或者采集该中压线路首端功率及各分布式光伏并网点电压，如果首端功率倒送且越限，而且分布式光伏并网点电压越限，那么判定中压线路分布式光伏存在出力受限情况，判据公式分别为：（1）其中，是中压线路j的分布式光伏出力受限标志，等于1表示出力受限，等于0表示不受限；s
i
是第i个分布式光伏设备的出力受限标准位，为1表示出力受限，为0表示不受限；i
j
是中压线路j的分布式光伏的集合；（2）其中，p
j
是中压线路j的首端功率，正数表示功率从首端流向末端，负数表示功率从末端倒送至首端；p
nj
是中压线路j的额定功率；
△
u
i
是第i个分布式光伏并网点电压越限量；δ
u
是电压允许越限率；步骤a2，基于该中压线路各分布式光伏站点的实测气象数据，按照分布式光伏发电模型，计算分布式光伏的理论最大出力，计算公式为：（3）其中，p
maxi
为分布式光伏i的理论最大出力；s
i
为实际辐照度，t
i
为温度；s
ref
为iec标准条件下的辐照度，即为1000w/m2；t
ref
为标准条件下的温度，即为298k（25℃）；p
refi
即为标准条件下的最大输出功率；k
i
为功率温度系数；步骤a3，根据中压线路分布式光伏的理论最大出力，结合该中压线路各分布式光伏站点的实测出力，计算得到该中压线路分布式光伏的受限功率，计算公式为：（4）其中，为中压线路j的分布式光伏受限功率；p
i
为分布式光伏i的实测出力；步骤a4，根据当前中压线路分布式光伏受限功率，增加中压柔性互联装置向对端线路的传输功率，计算中压柔性互联装置的功率调度指令值，使得该中压线路分布式光伏出力
不再受限，计算公式为；（5）其中，p
jk
为从中压线路j经中压柔性互联装置传输至中压线路k的实时功率，为其传输功率的目标值；步骤a5，校验对端线路是否存在出力受限情况，校验方式与步骤a1所述中压线路分布式光伏是否存在出力受限情况的判据一致。3.根据权利要求2所述的中压柔性互联线路的分布式光伏消纳平衡控制方法，其特征在于，所述步骤b是在步骤a基础上，对互联的两条中压线路进行负载均衡，针对步骤a是否存在出力受限情况，分情况如下：步骤b1，情况一：通过步骤a不存在出力受限情况；在通过步骤a可实现分布式光伏全额消纳的情况下，可进一步在两条线路间实现负载均衡，提高两条线路的安全裕度和利用率，具体步骤如下：步骤b11，根据两条线路的首端功率和分布式光伏实测出力，以及当前中压柔性互联装置的传输功率，计算两条线路的实际负荷，计算公式如下：（6）其中，p
dj
为中压线路j的实际负荷；步骤b12，以两条线路负载均衡为目标，计算中压柔性互联装置传输功率的目标值，计算公式如下：（7）根据公式（7）可计算得到中压柔性互联装置传输功率的目标值；其中，p
dk
为中压线路k的实际负荷，p
nk
是中压线路k的额定功率，i
k
是中压线路k的分布式光伏的集合；步骤b2，情况二：通过步骤a存在对端线路出力受限的情况；在通过步骤a依然存在分布式光伏出力受限情况下，也可通过调整中压柔性互联装置传输功率，降低两条线路的电压越限程度和潮流越限程度，具体步骤如下：步骤b21，判断受限功率较大的线路和对端线路的电压和功率越限情况，如果受限功率较大的线路的首端负载率和电压最大越限率均大于对端线路的首端负载率和电压最大越限率，那么执行步骤b22，否则结束；线路首端负载率计算公式为：（8）其中，η
j
是中压线路j的首端负载率；分布式光伏并网点电压最大越限率计算公式为：
（9）其中，
△
u
maxj
即为中压线路j的分布式光伏并网点电压最大越限率，u
nj
是中压线路j的额定电压；步骤b22，对受限功率较大的线路，例如中压线路j，将其受限功率等分成五段，计算公式为：（10）其中，
△
p
limj
为中压线路j的每段受限功率值；步骤b23，按分段功率增加中压柔性互联装置的传输功率，具体是令受限功率较大的线路至对端线路的中压柔性互联装置传输功率增加一段受限功率值，计算公式为：（11）执行完毕后，转入步骤b21。

技术总结

本发明属于分布式光伏消纳技术领域，具体公开了一种中压柔性互联线路的分布式光伏消纳平衡控制方法，包括如下步骤：步骤a，建立以分布式光伏最大化消纳为目标的中压柔性互联功率一级调度模型；步骤b，建立以中压线路负载均衡为目标的中压柔性互联功率二级调度模型；本发明考虑中压柔性互联装置对其所互联的两条线路间的负载传输调配能力，建立中压柔性互联功率调度模型，可有效解决含中压柔性互联装置的中压线路分布式光伏消纳平衡控制问题，可实现分布式光伏最大化消纳和中压线路负载均衡的目标。衡的目标。衡的目标。