CN110311422B - 一种分布式电源并网功率的控制方法、装置及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分布式电源并网功率的控制方法、装置及设备，可以预先根据分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，并结合分布式电源的并网约束条件，确定出在不同的并网约束条件下的最大并网功率的预估方程，然后可以将电能数据代入预估方程进行预估，可以方便快捷的由电能数据预估得到最大并网功率，工作人员便可以根据预估结果控制分布式电源的功率，不会出现实际并网功率超过电网所能承受的最大并网功率的情况，消除了安全隐患。

Description

一种分布式电源并网功率的控制方法、装置及设备
技术领域
本发明涉及分布式电源领域，特别是涉及一种分布式电源并网功率的控制方法，本发明还涉及一种分布式电源并网功率的控制装置及设备。
背景技术
分布式电源在并网运行过程中，若并网功率过大，不仅会使得电网产生电压偏差、以及线路容量越限等问题，还有可能导致线路首端的潮流倒送至高电压等级电网的严重问题，因此要对分布式电源的最大并网功率进行预估，以防实际并网功率超过电网所能承受的并网功率，现有技术中并没有一种成熟的控制并网功率的方法，工作人员仅仅能够凭借经验来预估最大并网功率，若预估不准确，那么工作人员很可能将分布式电源的实际并网功率设置的过大，存在安全隐患。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式电源并网功率的控制方法，可以方便快捷的由电能数据预估得到最大并网功率，可以根据预估结果控制分布式电源的功率，不会出现实际并网功率超过电网所能承受的最大并网功率的情况，消除了安全隐患；本发明的另一目的是提供一种分布式电源并网功率的控制装置及设备，可以方便快捷的由电能数据预估得到最大并网功率，可以根据预估结果控制分布式电源的功率，不会出现实际并网功率超过电网所能承受的最大并网功率的情况，消除了安全隐患。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种分布式电源并网功率的控制方法，包括：
可以预先根据分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，确定出在不同的所述并网约束条件下的所述最大并网功率的预估方程；
获取电网预设类型的电能数据；
将所述电能数据代入所述预估方程，得到所述最大并网功率的预估值；
根据所述预估值对所述分布式电源的并网功率进行控制。
优选地，所述预先根据所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，确定出在不同的所述并网约束条件下的所述最大并网功率的预估方程具体为：
根据所述分布式电源的无功功率约束条件、所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、所述分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件，确定出在所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及所述电压偏差已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程；
根据所述分布式电源的潮流不倒送约束条件，确定出在所述第一比值以及所述第二比值已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第二预估子方程；
根据所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，以及所述分布式电源的线路容量约束条件，确定出在所述第一比值、所述第二比值以及所述线路负荷已知的条件下，所述最大并网功率的第三预估子方程；
则所述电能数据具体为：
所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值、所述电压偏差、所述线路负荷以及线路阻抗参数。
优选地，所述根据所述分布式电源的无功功率约束条件、所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、所述分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件，确定出在所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及所述电压偏差已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程具体为：
根据所述分布式电源的无功功率约束条件以及所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系，得到最小无功功率的表达方程；
将所述最小无功功率的表达方程代入所述分布式电源接入节点的电压偏差关系式，并结合节点电压偏差约束条件，确定出在所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及所述电压偏差已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程。
优选地，所述最小无功功率的表达方程具体为：
Figure GDA0003688148470000031
其中，QDGk为节点k处分布式电源发出的无功功率，PDGk,max为分布式电源最大输出功率，
Figure GDA0003688148470000032
为功率因数取变化范围内滞后的极值。
优选地，所述第一预估子方程具体为：
Figure GDA0003688148470000033
其中，N为节点总数，Pi以及Qi分别为节点i能带的最大有功和无功负荷，如果节点i存在分支线，则包括分支线所有负荷，Rm以及Xm为线路m上的阻抗参数，PDG以及QDG分别为分布式电源发出的最大的有功和无功出力，ηDG为所述第一比值，ηLoad为所述第二比值，Ue为额定电压，ΔUk％为电压偏差。
优选地，所述第二预估子方程具体为：
Figure GDA0003688148470000034
其中，PDGmax(ds)为所述分布式电源的最大并网功率，PLoad,max为电网最大承载负荷。
优选地，所述第三预估子方程具体为：
Figure GDA0003688148470000041
其中，Si为用户总容量，
Figure GDA0003688148470000042
为接入点处线路允许通过的容量。
优选地，所述将所述电能数据代入所述预估方程，对所述最大并网功率进行预估，并得到预估结果具体为：
若同时考虑所述无功功率约束条件、所述节点电压偏差约束条件、所述潮流不倒送约束条件以及所述线路容量约束条件，则将所述第一预估子方程、所述第二预估子方程以及所述第三预估子方程的预估结果中的最小值作为所述最大并网功率的最终预估结果。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种分布式电源并网功率的控制装置，包括：
确定模块，用于预先根据所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，确定出在不同的所述并网约束条件下的所述最大并网功率的预估方程；
获取模块，用于获取电网预设类型的电能数据；
预估模块，用于将所述电能数据代入所述预估方程，得到所述最大并网功率的预估值；
控制模块，用于根据所述预估值对所述分布式电源的并网功率进行控制。
优选地，所述确定模块包括：
第一确定子模块，用于根据所述分布式电源的无功功率约束条件、所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、所述分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件，确定出在所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及所述电压偏差已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程；
第二确定子模块，用于根据所述分布式电源的潮流不倒送约束条件，确定出在所述第一比值以及所述第二比值已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第二预估子方程；
第三确定子模块，用于根据所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，以及所述分布式电源的线路容量约束条件，确定出在所述第一比值、所述第二比值以及所述线路负荷已知的条件下，所述最大并网功率的第三预估子方程；
则所述电能数据具体为：
所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值、所述电压偏差、所述线路负荷以及所述线路阻抗参数。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种分布式电源并网功率的控制设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上任一项所述分布式电源的最大并网功率的控制方法的步骤。
本发明提供了一种分布式电源并网功率的控制方法，可以预先根据分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，并结合分布式电源的并网约束条件，确定出在不同的并网约束条件下的最大并网功率的预估方程，然后可以将电能数据代入预估方程进行预估，可以方便快捷的由电能数据预估得到最大并网功率，工作人员便可以根据预估结果控制分布式电源的功率，不会出现实际并网功率超过电网所能承受的最大并网功率的情况，消除了安全隐患。
本发明还提供了一种分布式电源并网功率的控制装置以及设备，具有如上控制方法相同的有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种分布式电源并网功率的控制方法的流程示意图；
图2为本发明提供的一种分布式电源即插即用的配电网模型图；
图3为本发明提供的一种分布式电源并网功率的控制装置的结构示意图；
图4为本发明提供的一种分布式电源并网功率的控制设备的结构示意图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种分布式电源并网功率的控制方法，可以方便快捷的由电能数据预估得到最大并网功率，可以根据预估结果控制分布式电源的功率，不会出现实际并网功率超过电网所能承受的最大并网功率的情况，消除了安全隐患；本发明的另一目的是提供一种分布式电源并网功率的控制装置及设备，可以方便快捷的由电能数据预估得到最大并网功率，可以根据预估结果控制分布式电源的功率，不会出现实际并网功率超过电网所能承受的最大并网功率的情况，消除了安全隐患。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，图1为本发明提供的一种分布式电源并网功率的控制方法的流程示意图，包括：
步骤S1：预先根据分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，确定出在不同的并网约束条件下的最大并网功率的预估方程；
具体的，在分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系的基础上，结合并网约束条件对于分布式电源并网过程中某些电能参数的边界限定，可以确定出在不同的并网约束条件下，最大并网功率的预估方程，通过该预估方程最终得到的预估值可能不是最准确的，但是其可以保证预估值不会过大，以防真实的并网功率超过电网所能承受的最大并网功率。
其中，本步骤仅需执行一次即可。
具体的，根据分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，确定出的在不同的并网约束条件下的最大并网功率的预估方程可能有多种不同的过程以及结果，本发明实施例在此不做限定。
其中，并网功率指的是分布式电源并入电网中的有功功率，并不包含无功功率。
其中，分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系可以指的是同一个对应关系，本发明实施例在此不做限定。
步骤S2：获取电网预设类型的电能数据；
具体的，想要最大并网功率进行预估，需要用到电网中预设类型的电能数据作为输入，以此来在作为后续步骤中的数据基础，预设类型可以根据前述步骤中得到的预估方程进行自主设定，本发明实施例在此不做限定。
步骤S3：将电能数据代入预估方程，得到最大并网功率的预估值；
具体的，将电能数据代入预估方程，便可以输出最大并网功率的预估值，由于本步骤中仅需要执行代入预估方程的动作便可以快速得到预估值，预估的过程快捷方便。
其中，在对于电网的最大并网功率进行预估时，便可以随时获取预设类型的电能数据并将其代入预估方程进行最大并网功率的预估。
步骤S4：根据预估值对分布式电源的并网功率进行控制。
具体的，预估值可以小于电网所能承受的最大并网功率，此种情况下，工作人员可以将分布式电源实际的并网功率控制地小于预估值，实际的并网功率也就小于电网所能承受的最大并网功率，因此分布式电源的并网并不会使得电网产生如上述背景技术中提到的一系列问题，消除了安全隐患。
当然，除了将实际并网功率控制地小于预估值外，还可以将其控制地稍微大于预估值，同样也不会造成并网功率越限，本发明实施例在此不做限定。
本发明提供了一种分布式电源并网功率的控制方法，可以预先根据分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，并结合分布式电源的并网约束条件，确定出在不同的并网约束条件下的最大并网功率的预估方程，然后可以将电能数据代入预估方程进行预估，可以方便快捷的由电能数据预估得到最大并网功率，工作人员便可以根据预估结果控制分布式电源的功率，不会出现实际并网功率超过电网所能承受的最大并网功率的情况，消除了安全隐患。
在上述实施例的基础上：
作为一种优选的实施例，预先根据分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，确定出在不同的并网约束条件下的最大并网功率的预估方程具体为：
根据分布式电源的无功功率约束条件、分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件，确定出在分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及电压偏差已知的条件下，分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程；
具体的，分布式电源的无功功率约束条件、分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件之间存在相互关联的参数，因此可以通过对于上述关系式的进行一系列变换，得到在分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及电压偏差已知的条件下，分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程。
其中，根据上述关系式确定出第一预估子方程的过程可以为多种，本发明实施例在此不做限定。
其中，第一预估子方程必须要有第一比值、第二比值以及电压偏差这三类电能数据作为输入，才能够预测出预估值。
根据分布式电源的潮流不倒送约束条件，确定出在第一比值以及第二比值已知的条件下，分布式电源的最大并网功率的第二预估子方程；
具体的，分布式电源的潮流不倒送约束条件中本身就包含最大并网功率这个参数，因此对于潮流不倒送约束条件的等式进行变换，便可以直接求得第二预估子方程，第二预估子方程需要第一比值以及第二比值作为输入。
根据分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，以及分布式电源的线路容量约束条件，确定出在第一比值、第二比值以及线路负荷已知的条件下，最大并网功率的第三预估子方程；
具体的，分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系中本身也包含并网功率这个参数，因此通过对该对应关系进行变换，并且依据线路容量约束条件可以作为该对应关系的一个约束条件，以此来得到第三预估子方程。
其中，第三预估子方程需将第一比值、第二比值以及线路负荷作为输入。
则电能数据具体为：
分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值、电压偏差、线路负荷以及线路阻抗参数。
具体的，电能数据可以为上述类型，但是在具体选择使用的过程中，需要选择与上述预估子方程相对应的电能数据进行使用，本发明实施例在此不做限定。
作为一种优选的实施例，根据分布式电源的无功功率约束条件、分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件，确定出在分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及电压偏差已知的条件下，分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程具体为：
根据分布式电源的无功功率约束条件以及分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系，得到最小无功功率的表达方程；
具体的，分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系本身就包含分布式电源并网的有功功率，在分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系的基础上，将无功功率约束条件作为约束条件，便可以得到最小无功功率的表达方程，并将其作为后续步骤中的数据处理基础。
将最小无功功率的表达方程代入分布式电源接入节点的电压偏差关系式，并结合节点电压偏差约束条件，确定出在分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及电压偏差已知的条件下，分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程。
具体的，将最小无功功率的表达方程代入电压偏差关系式，便能够得到最大有功功率与电压偏差的关系式，因此电压偏差应该作为其中一个输入，且在第一预估子方程中，还需要将第一比值以及第二比值作为输入。
作为一种优选的实施例，最小无功功率的表达方程具体为：
Figure GDA0003688148470000101
其中，QDGk为节点k处分布式电源发出的无功功率，PDGk,max为分布式电源最大输出功率，
Figure GDA0003688148470000102
为功率因数取变化范围内滞后的极值；
第一预估子方程具体为：
Figure GDA0003688148470000111
其中，N为节点总数，Pi以及Qi分别为节点i能带的最大有功和无功负荷，如果节点i存在分支线，则包括分支线所有负荷，Rm以及Xm为线路m上的阻抗参数，PDG以及QDG分别为分布式电源发出的最大的有功和无功出力，ηDG为第一比值，ηLoad为第二比值，Ue为额定电压，ΔUk％为电压偏差。
其中，Rm可以为线路m上的电阻，Xm可以为线路m上的电抗。
具体的，分布式电源的无功功率约束条件为
Figure GDA0003688148470000112
其中，SDGk为节点k处分布式电源逆变器的容量；QDGk为节点k处分布式电源发出的无功功率；PDGk为节点k处分布式电源发出的有功功率。
其中，在考虑分布式电源无功注入对边界条件求解的影响时，应该考虑极端情况，即边界条件应该取满足分布式电源无功变化范围内，所能接入的最大功率。当QDGk取正的最大值时，分布式电源的最大接入功率为QDGk变化范围内的最小值，符合上述分析中的极端情况。还可以进一步用功率因数表示，QDGk取正的最大值相当于分布式电源的功率因数
Figure GDA0003688148470000113
取变化范围内滞后的极值
Figure GDA0003688148470000114
此时分布式电源的无功约束可以简化为公式：
Figure GDA0003688148470000115
根据相关标准规定，分布式电源的功率因数一般在0.95(超前)～0.95(滞后)范围内连续可调。因此，通过上述分析可知在计算DG即插即用的边界条件时，
Figure GDA0003688148470000116
应该取滞后0.95。
具体的，我国10kV配电网有多种接线模式，除了单辐射型接线模式外，其余都属于环网型接线模式。而环网型接线均采用“闭环建设，开环运行”的方式，可见我国10kV配电网在实际运行过程中均为辐射型的运行方式。因此在计算分布式电源‘即插即用’的边界条件时，可主要针对单辐射线路的进行分析，请参考图2，图2为本发明提供的一种分布式电源即插即用的配电网模型，其中节点k为分布式电源即插即用的接入点，接下来以单个分布式电源即插即用为例，对电压偏差约束进行简化。有研究指出，分布式电源接入点将是配电网局部电压极大点。因此，在边界条件的求解中，只要满足分布式电源接入点k上的电压偏差满足约束即可。
其中，假设配电网中的电压近似为额定电压Ue，且忽略线路中的损耗。则分布式电源并网后，并网点k上的电压偏差关系式近似可表示为：
Figure GDA0003688148470000121
其中，N为节点总数，Pi、Qi为节点i的有功和无功负荷，如果节点i存在分支线，则包括分支线所有负荷。PDG、QDG为分布式电源的有功和无功出力。
将上述最小无功功率的表达方程代入上述电压偏差关系式中，即可得到第一预估子方程：
Figure GDA0003688148470000122
其中，当网络情况已知时，R、X、
Figure GDA0003688148470000131
Pi、Qi、Ue均为已知值，分布式电源可接入的最大接入有功只与ΔUk％和ηLoad/ηDG有关，根据潮流不倒送约束条件的简化中的分析可知，边界条件应该取ηLoad/ηDG为最小值时的情况。由于分布式电源的接入将导致网络中节点电压升高，因此电压偏差仅考虑并网点的电压上限约束即可，即将ΔUk％的最大值ΔUk,max％及其余已知条件代入第一预估子方程，就可以得到在电压偏差约束条件下，分布式电源即插即用边界条件的估算值PDGmax(v)。导则中要求20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7％，通过上述分析可知，在求解分布式电源即插即用的边界条件时，ΔUk,max％可以取+7％。
其中，节点电压偏差约束条件可以为：
Figure GDA0003688148470000132
其中，Ui为节点i注入的电压幅值，ΔU％min为电压偏差的下限，ΔU％max为电压偏差的上限，UN为节点额定电压。
作为一种优选的实施例，第二预估子方程具体为：
Figure GDA0003688148470000133
其中，PDGmax(ds)为分布式电源的最大并网功率，ηLoad为第二比值，ηDG为第一比值，PLoad,max为电网最大承载负荷。
具体的，分布式电源的潮流不倒送约束条件可以为：ηDGPDGk,max≤ηLoadPLoad,max。
其中，PDGk,max为分布式电源最大输出功率，PLoad,max为电网中所能带的最大负荷。
且潮流不倒送约束条件可以表示为：
Figure GDA0003688148470000134
显然，在k点可接入分布式电源的最大值与ηLoad和ηDG的比值有关。由于分布式电源和负荷均具有波动性和时序性，ηLoad和ηDG均是随时间不断变化的。当ηLoad与ηDG比值取取最大值时，PDGk,max可以得到数学上的最大值，但这个值不能满足其他时段的要求，因此并不能作为边界条件的取值。分布式电源即插即用的边界条件，应该为满足各时段约束条件下的网络所能接入的最大功率，即取分布式电源并网时段内，各时段计算得到的边界条件中的最小值。故边界条件应该取ηLoad/ηDG为最小值时的情况，此时考虑潮流不倒送约束条件下，分布式电源即插即用的边界条件可以化简为第二预估子方程：
Figure GDA0003688148470000141
在已知分布式电源和负荷波动曲线的条件下，可以求得第一比值以及第二比值并将其带入第二预估子方程，可以直接得到潮流不倒送约束条件下分布式电源即插即用的边界条件PDGmax(ds)。
作为一种优选的实施例，第三预估子方程具体为：
Figure GDA0003688148470000142
其中，Si为用户总容量，
Figure GDA0003688148470000143
为接入点处线路允许通过的容量。
具体的，同样以图2为例对线路容量约束的简化方法进行分析，假设各线路允许通过的容量均相同为SL，分布式电源接入后，各个节点上流动的潮流可以近似表示为：
Figure GDA0003688148470000144
观察上述公式可以发现接入分布式电源后，节点k+1到节点N上流动的潮流大小与分布式电源的接入无关，这说明分布式电源并网后仅影响接入点k前各节点的潮流变化，且随着分布式电源并网容量的增大会导致k点及k点前各点的潮流沿正向逐渐减小，在k点首先发生潮流反向并逐渐增大。因此在研究线路容量约束对分布式电源即插即用边界条件的影响时，仅考虑接入点k上的潮流不超过线路允许容量即可。分布式电源并网的最大功率与线路允许通过最大容量的函数关系可以第三预估子方程表示：
Figure GDA0003688148470000151
其中，线路容分布式电源的线路容量约束条件可以为：
SLm≤SLm,max
其中，SLm为线路m的当前容量，SLm,max线路m的最大允许容量。
根据第三预估子方程可知分布式电源可接入的最大接入有功只与
Figure GDA0003688148470000152
和ηLoad/ηDG有关，同样边界条件取ηLoad/ηDG为最小值时的情况。当
Figure GDA0003688148470000153
取线路允许通过的最大容量SL时，分布式电源即插即用的边界条件的估算值为PDGmax(SL)。
作为一种优选的实施例，将电能数据代入预估方程，对最大并网功率进行预估，并得到预估结果具体为：
若同时考虑无功功率约束条件、节点电压偏差约束条件、潮流不倒送约束条件以及线路容量约束条件，则将第一预估子方程、第二预估子方程以及第三预估子方程的预估结果中的最小值作为最大并网功率的最终预估结果。
具体的，每种预估子方程所考虑的分布式电源并网约束条件不同，若同时考虑所有约束条件下分布式电源即插即用的边界条件，那么应该同时对三个预估子方程进行求解，并将其中的最小值作为最终预估结果，此种情况下，工作人员可以控制分布式电源的并网功率不大于最终预估结果，那么便同时满足了低于三个预估子方程的预估值，保证了电网的安全。
其中，本发明实施例中的目标函数可以用如下公式表示：
Figure GDA0003688148470000154
其所表达的含义即为最大并网功率等于三个预估子方程的预估值中的最小值。
请参考图3，图3本发明提供的一种分布式电源并网功率的控制装置的结构示意图，包括：
确定模块1，用于预先根据分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，确定出在不同的并网约束条件下的最大并网功率的预估方程；
获取模块2，用于获取电网预设类型的电能数据；
预估模块3，用于将电能数据代入预估方程，得到最大并网功率的预估值；
控制模块4，用于根据预估值对分布式电源的并网功率进行控制。
作为一种优选的实施例，确定模块包括：
第一确定子模块，用于根据分布式电源的无功功率约束条件、分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件，确定出在分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及电压偏差已知的条件下，分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程；
第二确定子模块，用于根据分布式电源的潮流不倒送约束条件，确定出在第一比值以及第二比值已知的条件下，分布式电源的最大并网功率的第二预估子方程；
第三确定子模块，用于根据分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，以及分布式电源的线路容量约束条件，确定出在第一比值、第二比值以及线路负荷已知的条件下，最大并网功率的第三预估子方程；
则电能数据具体为：
分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值、电压偏差、线路负荷以及线路阻抗参数。
对于本发明实施例提供的分布式电源并网功率的控制装置的介绍请参照前述的控制方法实施例，本发明实施例在此不再赘述。
请参考图4，图4为本发明提供的一种分布式电源并网功率的控制设备的结构示意图，包括：
存储器5，用于存储计算机程序；
处理器6，用于执行计算机程序时实现如上任一项分布式电源的最大并网功率的控制方法的步骤。
对于本发明实施例提供的分布式电源并网功率的控制设备的介绍请参照前述的控制方法实施例，本发明实施例在此不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种分布式电源并网功率的控制方法，其特征在于，包括：
预先根据所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，确定出在不同的并网约束条件下的最大并网功率的预估方程；
获取电网预设类型的电能数据；
将所述电能数据代入所述预估方程，得到所述最大并网功率的预估值；
根据所述预估值对所述分布式电源的并网功率进行控制；
所述预先根据所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，确定出在不同的所述并网约束条件下的所述最大并网功率的预估方程具体为：
根据所述分布式电源的无功功率约束条件、所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、所述分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件，确定出在所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及所述电压偏差已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程；
根据所述分布式电源的潮流不倒送约束条件，确定出在所述第一比值以及所述第二比值已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第二预估子方程；
根据所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，以及所述分布式电源的线路容量约束条件，确定出在所述第一比值、所述第二比值以及所述线路负荷已知的条件下，所述最大并网功率的第三预估子方程；
则所述电能数据具体为：
所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值、所述电压偏差、所述线路负荷以及线路阻抗参数；
所述根据所述分布式电源的无功功率约束条件、所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、所述分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件，确定出在所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及所述电压偏差已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程具体为：
根据所述分布式电源的无功功率约束条件以及所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系，得到最小无功功率的表达方程；
将所述最小无功功率的表达方程代入所述分布式电源接入节点的电压偏差关系式，并结合节点电压偏差约束条件，确定出在所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及所述电压偏差已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程；
所述最小无功功率的表达方程具体为：
Figure FDA0003671896300000022
其中，QDGk为节点k处分布式电源发出的无功功率，PDGk,max为分布式电源最大输出功率，
Figure FDA0003671896300000023
为功率因数取变化范围内滞后的极值；
所述第一预估子方程具体为：
Figure FDA0003671896300000021
其中，N为节点总数，Pi以及Qi分别为节点i能带的最大有功和无功负荷，如果节点i存在分支线，则包括分支线所有负荷，Rm以及Xm为线路m上的阻抗参数，PDG以及QDG分别为分布式电源发出的最大的有功和无功出力，ηDG为所述第一比值，ηLoad为所述第二比值，Ue为额定电压，ΔUk％为电压偏差；
所述第二预估子方程具体为：
Figure FDA0003671896300000031
其中，PDGmax(ds)为所述分布式电源的最大并网功率，PLoad,max为电网最大承载负荷；
所述第三预估子方程具体为：
Figure FDA0003671896300000032
其中，Si为用户总容量，
Figure FDA0003671896300000033
为接入点处线路允许通过的容量。
2.根据权利要求1所述的分布式电源并网功率的控制方法，其特征在于，所述将所述电能数据代入所述预估方程，对所述最大并网功率进行预估，并得到预估结果具体为：
若同时考虑所述无功功率约束条件、所述节点电压偏差约束条件、所述潮流不倒送约束条件以及所述线路容量约束条件，则将所述第一预估子方程、所述第二预估子方程以及所述第三预估子方程的预估结果中的最小值作为所述最大并网功率的最终预估结果。
3.一种分布式电源并网功率的控制装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于预先根据所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、分布式电源接入节点的电压偏差关系式、分布式电源注入功率与用户所需总功率的对应关系以及接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，确定出在不同的并网约束条件下的最大并网功率的预估方程；
获取模块，用于获取电网预设类型的电能数据；
预估模块，用于将所述电能数据代入所述预估方程，得到所述最大并网功率的预估值；
控制模块，用于根据所述预估值对所述分布式电源的并网功率进行控制；
所述确定模块包括：
第一确定子模块，用于根据所述分布式电源的无功功率约束条件、所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、所述分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件，确定出在所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及所述电压偏差已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程；
第二确定子模块，用于根据所述分布式电源的潮流不倒送约束条件，确定出在所述第一比值以及所述第二比值已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第二预估子方程；
第三确定子模块，用于根据所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、接入节点处线路通过的功率与线路最大允许通过功率的对应关系，以及所述分布式电源的线路容量约束条件，确定出在所述第一比值、所述第二比值以及所述线路负荷已知的条件下，所述最大并网功率的第三预估子方程；
则所述电能数据具体为：
所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值、所述电压偏差、所述线路负荷以及线路阻抗参数；
所述根据所述分布式电源的无功功率约束条件、所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系、所述分布式电源接入节点的电压偏差关系式以及节点电压偏差约束条件，确定出在所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及所述电压偏差已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程具体为：
根据所述分布式电源的无功功率约束条件以及所述分布式电源的无功功率与有功功率以及功率因数的对应关系，得到最小无功功率的表达方程；
将所述最小无功功率的表达方程代入所述分布式电源接入节点的电压偏差关系式，并结合节点电压偏差约束条件，确定出在所述分布式电源的有功出力与最大出力的第一比值、电网的当前负荷与最大负荷的第二比值以及所述电压偏差已知的条件下，所述分布式电源的最大并网功率的第一预估子方程；
所述最小无功功率的表达方程具体为：
Figure FDA0003671896300000055
其中，QDGk为节点k处分布式电源发出的无功功率，PDGk,max为分布式电源最大输出功率，
Figure FDA0003671896300000056
为功率因数取变化范围内滞后的极值；
所述第一预估子方程具体为：
Figure FDA0003671896300000051
其中，N为节点总数，Pi以及Qi分别为节点i能带的最大有功和无功负荷，如果节点i存在分支线，则包括分支线所有负荷，Rm以及Xm为线路m上的阻抗参数，PDG以及QDG分别为分布式电源发出的最大的有功和无功出力，ηDG为所述第一比值，ηLoad为所述第二比值，Ue为额定电压，ΔUk％为电压偏差；
所述第二预估子方程具体为：
Figure FDA0003671896300000052
其中，PDGmax(ds)为所述分布式电源的最大并网功率，PLoad,max为电网最大承载负荷；
所述第三预估子方程具体为：
Figure FDA0003671896300000053
其中，Si为用户总容量，
Figure FDA0003671896300000054
为接入点处线路允许通过的容量。
4.一种分布式电源并网功率的控制设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至2任一项所述分布式电源并网功率的控制方法的步骤。
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CN108336731A (zh) * 2018-03-23 2018-07-27 中国农业大学 一种配电网分布式电源准入容量的计算方法
CN108683209B (zh) * 2018-04-09 2022-10-04 中国电力科学研究院有限公司 一种分布式电源并网能力评估方法和装置
CN109347139A (zh) * 2018-09-28 2019-02-15 国网上海市电力公司 一种配电网中分布式电源最大准入容量优化配置方法

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