一种低压配电网台区分布式光伏多层级调控方法及系统与流程

本发明涉及电力系统，尤其涉及一种低压配电网台区分布式光伏多层级调控方法及系统。

背景技术：

1、随着光伏在配电网中渗透率的提高，传统配电网潮流会出现变化，甚至产生反向潮流，导致配电网末端电压抬升，在负荷较少的农村配电网中，由于负荷总量少，光伏渗透率高，电压的抬升现象更为严重，当电压抬升过高时，会影响电网安全，容易发生损坏用电电器及光伏逆变器退出运行等问题，这也是阻碍提高电网中可再生能源所占比例的主要原因之一。

2、目前，对分布式光伏调控的研究，主要集中在区域级的群调群控，对于台区的过电压问题，以刚性控制及限制光伏并网接入为主。在一些相关技术中，公开号为cn115149586a的中国专利提出了一种分布式能源聚合调控与自主调控协同优化方法及系统，构建分布式光伏总出力成本和供电可靠性联合优化问题，其调控方法为光伏有功调节，调节范围为区域电网，无法解决台区光伏造成的过电压问题。在另一些相关技术中，公开号为cn114465358a的中国专利公开了分布式光伏逆变器控制系统及方法，给出了一种分布式光伏逆变器控制系统物理架构，只针对光伏逆变器进行调节，但未考虑家庭中的可调负荷及台区的可调负荷资源，且未给出调节量的计算方法及具体的调节流程，难以充分挖掘配电网多层级可控资源的调节能力，无法满足分布式光伏的多层级协调控制需求。

3、因此，研究利用家庭中的可调负荷及台区的可调负荷资源，转移用电负荷，消纳台区光伏发电，以及对光伏出力进行柔性调节，保证台区供电安全的前提下，最大限度的利用光伏等清洁能源，是学界和工业界亟待解决的重要问题。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种低压配电网台区分布式光伏多层级调控方法及系统，充分调动家庭负荷和台区资源的互动调节能力，以及光伏逆变器的无功调节和有功调节能力，可有效降低台区分布式光伏接入造成的过电压，保证供电安全，提升分布式光伏接入和消纳能力。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、第一方面，本发明提供一种低压配电网台区分布式光伏多层级调控方法，方法包括：

4、监测分布式光伏并网点电压是否大于等于设定的过电压阈值，如是，则按优先级顺序由低到高依次执行一到四级调控，并在每级调控后，判断当前电压是否低于所述过电压阈值，如低于，则不执行下一级调控，并继续监测并网点电压，若当前电压小于设定的恢复阈值，则按照所述优先级相反的顺序逐步退出之前的调控操作；所述恢复阈值低于过电压阈值；其中：

5、一级调控包括对用户家庭层中家用电器的负荷调节；

6、二级调控包括对低压配电台区层内各可调资源的负荷调节；

7、三级调控包括对光伏并网层中光伏逆变器的无功调节；

8、四级调控包括对光伏并网层中光伏逆变器的有功调节。

9、可选的，所述一级调控具体包括：

10、对于并网点电压超过所述过电压阈值的用户，判断其用电负荷是否小于该用户的光伏发电功率；若小于，则根据用户日前上报的家庭负荷可调节容量及用户舒适度因子，生成一级调控策略的需求响应调节计划，并发送至该用户；

11、用户按照下发的需求响应调节计划选择启动家庭中的可调节电器或调节所述可调节电器的运行功率，以降低分布式光伏并网点的电压。

12、可选的，所述需求响应调节计划包括响应时段及目标响应功率，其计算公式如下：

13、pi,dst1＝λi,1×pi,1,max

14、式中，pi,dst1表示对用户i下发的在t响应时段的目标响应功率；pi,t,max表示用户i上报的可调节容量；λi,1表示用户i上报的舒适度因子，0≤λi,1≤1。

15、可选的，所述二级调控具体包括：

16、根据过电压光伏并网点的位置信息以及各可调节资源的位置信息，结合台区线路拓扑关系，聚合各所述可调节资源；

17、根据各所述可调节资源上报的可调节负荷容量及可调度比例系数，分别生成各所述可调节资源对应的柔性调节功率；其中，各所述可调节资源包括储能投入、电动汽车充电、改变工商业负荷设备运行模式增加运行功率和转移负荷运行到当前时段；

18、基于各所述可调节资源对应的柔性调节功率，按照距离台区拓扑末端由近到远的顺序依次轮询台区内各所述可调节资源并进行对应的负荷调节，以降低分布式光伏并网点的电压。

19、可选的，所述柔性调节功率的计算公式如下：

20、

21、式中,pj,2task表示可调节资源j的柔性调节功率；pj表示可调节资源j的单个可调节负荷容量；fj是可调节资源j的可调度比例系数，fj≤1。

22、可选的，所述三级调控具体包括：

23、按照距离台区拓扑末端由近到远的顺序依次轮询台区内各光伏逆变器并进行对应的无功调节；其中，对各所述光伏逆变器进行无功调节的单次调增量的表达式如下：

24、qi,调节＝nqi×qi,pvmax

25、

26、式中，qi,调节表示对用户i的光伏逆变器的单次无功功率调增量；nqi为用户i的光伏逆变器的无功调节比例系数，nqi≤1；qi,pvmax表示用户i的光伏逆变器可输出的最大刚性无功功率；si,pv为用户i的光伏逆变器的容量，pi,pv为用户i的光伏逆变器当前输出的有功功率。

27、可选的，所述四级调控具体包括：

28、按照距离台区拓扑末端由近到远的顺序依次轮询台区内各光伏逆变器并进行对应的有功调节；其中，对各所述光伏逆变器进行有功调节的单次调减量的表达式如下：

29、

30、式中，δpi,4表示对用户i的光伏逆变器的单次有功功率调减量，sreference为台区内所有光伏逆变器的平均申报容量，si,pv为用户i的光伏申报容量，δpreference为设定的有功功率调节值，αi为用户i的光伏逆变器的加权调节因子。

31、可选的，所述加权调节因子，αi的计算公式如下：

32、

33、式中，ui表示用户i的光伏逆变器的并网电压，uover表示过电压阈值。

34、第二方面，本发明提供一种低压配电网台区分布式光伏多层级调控系统，运行如本发明第一方面中任一项所述方法的步骤，系统包括：

35、监测电压模块，用于监测分布式光伏并网点电压是否大于等于设定的过电压阈值；

36、分级调控模块，用于当监测模块的监测结果为是时，按优先级顺序由低到高依次执行一到四级调控，并在每级调控后，判断当前电压是否低于所述过电压阈值，如低于，则不执行下一级调控，并继续监测并网点电压，若当前电压小于设定的恢复阈值，则按照所述优先级相反的顺序逐步退出之前的调控操作；所述恢复阈值低于过电压阈值；其中，所述分级调控模块包括：

37、一级调控单元，用于对用户家庭层中家用电器进行负荷调节；

38、二级调控单元，用于对低压配电台区层内各可调资源进行负荷调节；

39、三级调控单元，用于对光伏并网层中光伏逆变器进行无功调节；

40、四级调控单元，用于对光伏并网层中光伏逆变器进行有功调节。

41、第三方面，本发明还提供一种低压配电网台区分布式光伏多层级调控系统，其特征在于，系统包括：

42、家庭能源网关，用于监测单个光伏并网点及家庭电器运行状态；其中，所述家庭能源网关与光伏逆变器、智能家用电器及智能插座通信连接，以实现对光伏逆变器、智能家用电器和智能插座的控制；

43、台区智能终端，用于将获取的台区内各用户用电、光伏发电及可调节资源的运行信息上报值主站，并将主站生成的调控策略下发至台区内家庭能源网关、储能及各可调节资源；

44、所述主站内设有处理器，用于根据本发明第一方面任一项所述方法的步骤生成所述调控策略。

45、本发明的有益效果在于，与现有技术相比：

46、本发明将家庭可调电器及台区的可调负荷资源纳入台区灵活资源包中，大幅提高了台区可调节潜力，通过多层级调控的方式进行柔性调节，并基于台区线路拓扑关系对光伏逆变器进行无功调节和有功出调节，在保证供用电安全的前提下，最大限度的实现了分布式光伏的并网及消纳；解决了目前分布式光伏大量接入的台区，出现过电压，损坏用电电器，引起供用电安全及光伏逆变器退出运行等问题，实现了台区侧源荷自治平衡，保证了配电网的供电安全，适合推广运用。