CN113098050A - 一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法和系统，包括步骤：获取可调负荷的调节能力数据，建立或更新单体资源基础模型及可调能力数据库；基于主网模型和配网模型的数据断面以及可调负荷的并网信息，建立可调负荷与主网和配网模型的电气连接关系，从可调负荷并网馈线开始进行供电路径搜索，形成基于供电路径链的分层分区多级聚合对象；根据单体资源基础模型、可调能力数据库、分层分区多级聚合对象，分析得到不同维度下的聚合对象的可调能力，形成多维度的聚合信息。按照从低电压等级到高电压等级的方式，逐层进行聚合，为可调节负荷资源参与电网调峰调频、事故备用、局部过载等提供支撑。
Description
技术领域
本发明属于电力系统调度自动化技术领域，具体涉及一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法及系统。
背景技术
随着电网的发展，现代电力系统正在经历源与荷的双重技术革命，尤其是负荷侧发生了根本性的变化。随着负荷侧设备的更加多元化，分布式发电、分布式储能、电动汽车等的大量应用，使传统无源配电网产生了双向潮流，出现了含源负荷节点，用户不再仅仅是末端用电负荷，可以通过负荷侧需求管理实现与调度机构互动。对于具备调节潜力的负荷侧资源，包括电动汽车、分布式储能及智能楼宇空调、电采暖、工业园区，具有点多量大、容量较小、电压等级低、主体多样等特征，通过聚合后可调节潜力巨大。另一方面，面向不同应用场景，调度系统对海量负荷资源动态聚合具有不同的调控要求。对于省级电网调度系统，主要解决省内调峰调频、局部过载及事故备用，需要以地区、分区为对象进行调控；对于地区电网调度系统，主要解决局部过载问题，需要以10kV馈线为对象进行调控，省、地不同调控中心无法准确感知不同层级负荷调控能力。在此背景下，亟需探索出一种适应不同电网调控应用需求的海量负荷动态聚合方法，充分感知电网调节能力，提高电网负荷调控能力。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法及系统，解决省、地不同调控中心无法准确感知不同层级负荷调控能力的问题，支撑不同调度业务的负荷调控需求。
本发明提供的技术方案为：一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法，包括步骤：
获取可调负荷的调节能力数据，建立或更新单体资源基础模型及可调能力数据库；
基于主网模型和配网模型的数据断面以及可调负荷的并网信息，建立可调负荷与主网和配网模型的电气连接关系，从可调负荷并网馈线开始进行供电路径搜索，形成基于供电路径链的分层分区多级聚合对象；
根据单体资源基础模型、可调能力数据库、分层分区多级聚合对象，分析得到不同维度下的聚合对象的可调能力，形成多维度的聚合信息。
进一步的，所述单体资源基础模型包括：可调负荷名称、可调负荷类型、所属负荷聚合商、所属地区、所属运行分区和最大可调控负荷容量。
进一步的，所述可调能力数据库包括：可调负荷的响应时间、可持续时间、调节能力和负荷评估能力。
进一步的，分层分区多级聚合对象的获取方法为：
从可调负荷并网点开始向上搜索至主、配网边界10kV馈线，在主、配电网边界通过名称匹配建立主网10kV负荷与配网10kV馈线的匹配对应关系，找到与配网10kV馈线对应的主网10kV负荷设备，结合主网开关刀闸实时运行状态，通过网络拓扑分析方法进行供电路径追溯，从低压等级到高电压等级形成10kV-35kV-110kV-220kV-500kV运行分区供电路径，以不同电压等级母线为供电节点，形成分层分区多级聚合对象。
进一步的，所述维度包括：空间分布维度、负荷响应时间维度、负荷类型维度、负荷评估能力维度。
一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合系统，包括：
获取模块：用于获取可调负荷的调节能力数据，建立或更新单体资源基础模型及可调能力数据库；
聚合对象获取模块，用于基于主网模型和配网模型的数据断面以及可调负荷的并网信息，建立可调负荷与主网和配网模型的电气连接关系，从可调负荷并网馈线开始进行供电路径搜索，形成基于供电路径链的分层分区多级聚合对象；
聚合信息获取模块，用于根据单体资源基础模型、可调能力数据库、分层分区多级聚合对象，分析得到不同维度下的聚合对象的可调能力，形成多维度的聚合信息。
进一步的，所述单体资源基础模型包括：可调负荷名称、可调负荷类型、所属负荷聚合商、所属地区、所属运行分区和最大可调控负荷容量等。
进一步的，所述可调能力数据库包括：可调负荷的响应时间、可持续时间、调节能力和负荷评估能力等。
进一步的，分层分区多级聚合对象的获取方法为：
从可调负荷并网点开始向上搜索至主、配网边界10kV馈线，在主、配电网边界通过名称匹配建立主网10kV负荷与配网10kV馈线的匹配对应关系，找到与配网10kV馈线对应的主网10kV负荷设备，结合主网开关刀闸实时运行状态，通过网络拓扑分析方法进行供电路径追溯，从低压等级到高电压等级形成10kV-35kV-110kV-220kV-500kV运行分区供电路径，以不同电压等级母线为供电节点，形成分层分区多级聚合对象。
进一步的，所述维度包括：空间分布维度、负荷响应时间维度、负荷类型维度、负荷评估能力维度。
本发明的有益效果是：
本发明充分考虑不同负荷调控应用需求，建立单体资源基础模型及可调能力数据库，基于可调负荷的并网信息，建立可调负荷与主网和配网模型的电气连接关系，从底层负荷并网馈线开始进行供电路径搜索，形成基于供电路径链的分层分区多级聚合对象；根据单体资源基础模型、可调能力数据库及分层分区多级聚合对象，从响应时间、负荷类型、负荷评估能力多个维度，分析得到不同维度下的聚合对象的可调能力，形成多维度的聚合信息；
该方法易于实现，能够有效支撑多级调控中心的业务开展，省、地不同调控中心能够准确感知不同层级负荷调控能力，有助于提升电网负荷调控能力，具有一定推广应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例中的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1：
如图1所示，一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法，包括步骤：
步骤1，获取负荷聚合商发送的可调负荷的调节能力数据，建立单体资源基础模型及可调能力数据库；
由负荷聚合商依据其接入配网自动化主站系统的并网信息及自身运营数据，实时上报负荷调节能力数据；所述并网信息包括：负荷聚合商所运营的负荷设备接入配网系统中10kV及以下供电馈线和环网柜信息；负荷聚合商运营数据为负荷聚合商针对所运营的负荷设备，依据生产生活响应特性，进行底层负荷设备实时功率、及未来可调能力数据的计划安排。
负荷的类型包括：电动汽车、电采暖、分布式储能、智能楼宇、非工空调、综合能源服务中心等，具有上下调节能力。
所述单体资源基础模型包括：可调负荷名称、可调负荷类型、所属负荷聚合商、所属地区、所属运行分区和最大可调控负荷容量等；
可调能力数据库包括：可调负荷响应时间(秒级、15分钟级、30分钟级、2小时级及2小时以上)、可持续时间、上下调节能力、负荷评估能力(可观、可测、可调、可控)。负荷评估能力表示负荷目前的状态：可观(运行数据可监视)，可测(运行数据可测量)，可调(通过负荷聚合商等形式参与电网调度)，可控(调控中心可直接控制)。
步骤2，分别获取主网模型和配网模型的数据断面，基于可调负荷的并网信息，建立可调负荷与主网和配网模型的电气连接关系，从底层负荷并网馈线开始进行供电路径搜索，形成基于供电路径链的分层分区多级聚合对象；
基于负荷聚合商维护的并网信息，建立可调负荷并网点与配网模型节点的物理电气连接关系，通过配网模型及开关刀闸实时运行状态，采用基于广度优先搜索方法的网络拓扑方法，从并网点开始向上搜索至主配边界10kV供电馈线。
从配网自动化系统中获取配网模型数据断面，结合主网模型，在主配电网边界通过名称匹配建立主网10kV负荷与配网10kV馈线的匹配对应关系。10kV馈线在配网中以交流线路进行建模，在主网中以等值负荷进行建模。找到与10kV馈线对应的主网10kV负荷设备，结合主网开关刀闸实时运行状态，采用基于广度优先搜索方法的网络拓扑方法进行供电路径追溯，从低压等级到高电压等级形成10kV-35kV-110kV-220kV-500kV运行分区供电路径，形成以不同电压等级母线为供电节点的分层分区多级聚合对象
单体资源基础模型中的所属运行分区即为此处的运行分区。当负荷所属的10kV-35kV-110kV-220kV-500kV运行分区供电路径链发生变化时，由调控中心负责向负荷聚合商下发实时路径链信息，以便负荷聚合商准确理解调控指令。
步骤3，根据单体资源基础模型、可调能力数据库及分层分区多级聚合对象，从响应时间、负荷类型、负荷评估能力多个维度，分析得到不同维度下的聚合对象的可调能力，形成多维度的聚合信息，进而形成时空分布、分层分区可调控负荷资源池。
针对分层分区多级聚合对象，基于单体资源基础模型及可调能力数据库，从负荷空间分布维度、响应时间维度、负荷类型、负荷评估能力维度，形成不同聚合对象下不同负荷类型、不同响应时间维度、不同负荷评估多维度耦合的聚合信息，聚合信息例如，1-“地区-可调-电动汽车-秒级响应”可调能力，表示该地区下具有可调能力、秒级响应的电动汽车负荷资源的上、下调节能力；2-“10kV母线-可调-非工空调-15分钟级响应”可调能力，表示10kV母线上具有可调能力15分钟级响应的非工空调的上、下调节能力数据；
考虑可调能力数据库中的负荷可持续时间、响应时间、调节能力数据，拟合成未来时段分层分区控制对象的可调节能力曲线。
省、地不同调控中心依据自身调控业务需求，从可调控负荷资源池中获取区域管辖范围内的实时及未来时段可调控能力，实现对各自调控负荷对象的实时监视及未来调节能力感知，支撑各自业务的有序开展。
地区调控中心根据自身业务特点，主要针对局部设备过载、事故处置及省地协同应用场景，从可调控负荷资源充筛选出10kV、35kV、110kV、220kV不同电压等级控制对象的实时及未来调节能力数据，依据调度策略分析计算结果，组织满足需求的负荷控制对象参与电网调控。
省级调控中心根据自身业务特点，主要针对省内调频、调峰、事故处置、备用恢复等应用场景，从可调控负荷资源充筛选出500kV运行分区及地区控制对象实时及未来调节能力数据，依据调度策略分析计算结果，组织满足需求的负荷控制对象参与电网调控。
本发明针对电网调度系统对负荷参与调控调峰、调频、受阻断面消除及备用恢复等业务场景在控制对象及时间尺度不同需求，通过电网的动态拓扑分区形成不同电压等级的分区聚合对象，综合考虑响应延时、持续时间、调节能力等多维特性，得到不同维度下的聚合对象的可调能力，形成多维度的聚合信息，实现了负荷侧资源调节能力从单点感知到群体感知的重大提升。
实施例2：
一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合系统，包括：
获取模块：用于获取可调负荷的调节能力数据，建立或更新单体资源基础模型及可调能力数据库；
聚合对象获取模块，用于基于主网模型和配网模型的数据断面以及可调负荷的并网信息，建立可调负荷与主网和配网模型的电气连接关系，从可调负荷并网馈线开始进行供电路径搜索，形成基于供电路径链的分层分区多级聚合对象；
聚合信息获取模块，用于根据单体资源基础模型、可调能力数据库、分层分区多级聚合对象，分析得到不同维度下的聚合对象的可调能力，形成多维度的聚合信息。
进一步的，所述单体资源基础模型包括：可调负荷名称、可调负荷类型、所属负荷聚合商、所属地区、所属运行分区和最大可调控负荷容量等。
进一步的，所述可调能力数据库包括：可调负荷的响应时间、可持续时间、调节能力和负荷评估能力等。
进一步的，分层分区多级聚合对象的获取方法为：
从可调负荷并网点开始向上搜索至主、配网边界10kV馈线，在主、配电网边界通过名称匹配建立主网10kV负荷与配网10kV馈线的匹配对应关系，找到与配网10kV馈线对应的主网10kV负荷设备，结合主网开关刀闸实时运行状态，通过网络拓扑分析方法进行供电路径追溯，从低压等级到高电压等级形成10kV-35kV-110kV-220kV-500kV运行分区供电路径，形成以不同电压等级母线为供电节点的分层分区多级聚合对象。
进一步的，所述维度包括：空间分布维度、负荷响应时间维度、负荷类型维度、负荷评估能力维度。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。。
Claims (10)
1.一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法，其特征在于，包括步骤：
获取可调负荷的调节能力数据，建立或更新单体资源基础模型及可调能力数据库；
基于主网模型和配网模型的数据断面以及可调负荷的并网信息，建立可调负荷与主网和配网模型的电气连接关系，从可调负荷并网馈线开始进行供电路径搜索，形成基于供电路径链的分层分区多级聚合对象；
根据单体资源基础模型、可调能力数据库和分层分区多级聚合对象，分析得到不同维度下的聚合对象的可调能力，形成多维度的聚合信息。
2.根据权利要求1所述的一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法，其特征在于，所述单体资源基础模型包括：可调负荷名称、可调负荷类型、所属负荷聚合商、所属地区、所属运行分区和最大可调控负荷容量。
3.根据权利要求1所述的一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法，其特征在于，所述可调能力数据库包括：可调负荷的响应时间、可持续时间、调节能力和负荷评估能力。
4.根据权利要求1所述的一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法，其特征在于，分层分区多级聚合对象的获取方法为：
从可调负荷并网点开始向上搜索至主、配网边界10kV馈线，在主、配电网边界通过名称匹配建立主网10kV负荷与配网10kV馈线的匹配对应关系，找到与配网10kV馈线对应的主网10kV负荷设备，结合主网开关刀闸实时运行状态，通过网络拓扑分析方法进行供电路径追溯，从低压等级到高电压等级形成10kV-35kV-110kV-220kV-500kV运行分区供电路径，以不同电压等级母线为供电节点，形成分层分区多级聚合对象。
5.根据权利要求1所述的一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合方法，其特征在于，所述维度包括以下一种或者几种的组合：空间分布维度、负荷响应时间维度、负荷类型维度、负荷评估能力维度。
6.一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合系统，其特征在于，包括：
获取模块：用于获取可调负荷的调节能力数据，建立或更新单体资源基础模型及可调能力数据库；
聚合对象获取模块，用于基于主网模型和配网模型的数据断面以及可调负荷的并网信息，建立可调负荷与主网和配网模型的电气连接关系，从可调负荷并网馈线开始进行供电路径搜索，形成基于供电路径链的分层分区多级聚合对象；
聚合信息获取模块，用于根据单体资源基础模型、可调能力数据库、分层分区多级聚合对象，分析得到不同维度下的聚合对象的可调能力，形成多维度的聚合信息。
7.根据权利要求6所述的一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合系统，其特征在于，所述单体资源基础模型包括：可调负荷名称、可调负荷类型、所属负荷聚合商、所属地区、所属运行分区和最大可调控负荷容量。
8.根据权利要求6所述的一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合系统，其特征在于，所述可调能力数据库包括：可调负荷的响应时间、可持续时间、调节能力和负荷评估能力。
9.根据权利要求6所述的一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合系统，其特征在于，分层分区多级聚合对象的获取方法为：
从可调负荷并网点开始向上搜索至主、配网边界10kV馈线，在主、配电网边界通过名称匹配建立主网10kV负荷与配网10kV馈线的匹配对应关系，找到与配网10kV馈线对应的主网10kV负荷设备，结合主网开关刀闸实时运行状态，通过网络拓扑分析方法进行供电路径追溯，从低压等级到高电压等级形成10kV-35kV-110kV-220kV-500kV运行分区供电路径，以不同电压等级母线为供电节点，形成分层分区多级聚合对象。
10.根据权利要求6所述的一种适应于电网调控的负荷资源动态聚合系统，其特征在于，所述维度包括：空间分布维度、负荷响应时间维度、负荷类型维度、负荷评估能力维度。
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2021
- 2021-02-25 CN CN202110210479.1A patent/CN113098050A/zh active Pending
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