CN114070201A - 一种分布式光伏监测控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于分布式光伏监测控制技术领域，提供一种分布式光伏监测控制系统。该系统包括：数据采集及通信模块、信息存储模块、信息交互模块、功率预测模块和功率分解控制模块；数据采集及通信模块用于采集各分布式光伏的电力信息；信息存储模块用于存储各分布式光伏的运行数据；信息交互模块用于接收电力调度系统发送的有功出力指令；功率预测模块用于对各分布式光伏的出力进行预测，获得预测出力；功率分解控制模块用于根据预测出力、有功出力指令以及运行数据确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，有功调节指令用于指示各分布式光伏进行相应的有功出力。本发明能够实现对分布式光伏的监测控制，还能结合偏差等因素提高其实用性。

Description

一种分布式光伏监测控制系统
技术领域
本发明涉及分布式光伏监测控制技术领域，尤其涉及一种分布式光伏监测控制系统。
背景技术
为提高清洁能源供应水平，近年来，分布式光伏增长迅速。屋顶分布式光伏具有地理位置分散、单点装机容量小、并网电压等级低等特点，随着装机规模、出力的增加，将对电力系统安全稳定运行带来较大挑战。
目前，现有技术中的光伏监测控制系统仅针对于集中式光伏电站，若直接采用集中式光伏监测控制系统对分布式光伏进行监测控制，不仅会增加该系统的数据处理负担，还难以根据具体需求对分布式光伏的出力进行控制；同时，分布式光伏运行状态多样，功率预测水平偏差较高，执行控制指令的水平也存在差异。综上，现在还缺乏一种能够对分布式光伏进行统一监测和控制的系统。
发明内容
本发明实施例提供了一种分布式光伏监测控制系统，以解决无法对分布式光伏进行统一监测和控制的问题。
本发明第一方面提供了一种分布式光伏监测控制系统，包括：
数据采集及通信模块、信息存储模块、信息交互模块、功率预测模块和功率分解控制模块；
所述数据采集及通信模块用于采集各分布式光伏的电力信息和目标区域的气象信息，还用于将功率分解控制模块计算的有功调节指令发送至各分布式光伏，指示其进行对应的有功出力；
所述信息存储模块用于存储各分布式光伏的运行数据；
所述信息交互模块用于接收电力调度系统发送的有功出力指令，并将所述运行数据发送至电力调度系统；
所述功率预测模块用于根据所述电力信息和所述气象信息对各分布式光伏的出力进行预测，获得预测出力；
所述功率分解控制模块用于根据所述预测出力、所述有功出力指令以及所述运行数据确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
在一种可能的实现方式中，所述电力信息包括：有功功率、无功功率、电压或电流；
所述气象信息包括：光照强度、温度。
所述运行数据包括：装机容量、逆变器台数、累计弃电量、累计调节次数、补贴费用、上网电价或实时出力。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述预测出力、所述有功出力指令以及所述运行数据确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令包括：
根据
Figure BDA0003393361650000021
计算预设时刻分布式光伏监测控制系统发送至各分布式光伏的总有功出力指令；
其中，
Figure BDA0003393361650000022
为预设时刻分布式光伏监测控制系统发送至各分布式光伏的总有功出力指令，
Figure BDA0003393361650000023
为预设时刻调度系统发送的有功出力指令，
Figure BDA0003393361650000024
为预设时刻前一时刻调度系统发送的有功出力指令，
Figure BDA0003393361650000025
为在预设时刻前一时刻目标区域内各分布式光伏的实时出力，Λ为目标区域内各分布式光伏的集合；
根据所述预测出力、所述运行数据以及所述总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
在一种可能的实现方式中，所述根据所述预测出力、所述运行数据以及所述总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令包括：
根据所述运行数据设置目标函数；
根据所述总有功出力指令和所述运行数据确定约束条件；
根据所述目标函数和所述约束条件确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
在一种可能的实现方式中，所述目标函数为：
Figure BDA0003393361650000031
其中，w1、w2、w3、w4分别为各因子项对应的系数，Λ1为目标区域内运行异常的分布式光伏的集合，Λ2为目标区域内正常运行的分布式光伏的集合，且Λ1+Λ2＝Λ，
Figure BDA0003393361650000032
为预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，PiN为目标区域内各分布式光伏的装机容量，
Figure BDA0003393361650000033
为截止至预设时刻时，目标区域内各分布式光伏的累计弃限电量，
Figure BDA0003393361650000034
ΔTk+1为执行所述有功调节指令的周期，
Figure BDA0003393361650000035
为预设时刻目标区域内各分布式光伏的预测出力，
Figure BDA0003393361650000036
为所述累计弃限电量的平均值，
Figure BDA0003393361650000037
为所述累计弃限电量的最大值，Pi.price为目标区域内各分布式光伏进行预设补贴后的上网电价，Pmin.price为所述上网电价的最小值。
在一种可能的实现方式中，所述约束条件包括：
第一约束条件，
Figure BDA0003393361650000038
其中，
Figure BDA0003393361650000039
为预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，
Figure BDA00033933616500000310
为所述总有功出力指令，Λ为目标区域内各分布式光伏的集合；
第二约束条件，
Figure BDA00033933616500000311
其中，
Figure BDA00033933616500000312
为预设时刻目标区域内各分布式光伏允许的最小出力，
Figure BDA00033933616500000313
为设置预设可信度后，预设时刻目标区域内各分布式光伏的预测出力；
第三约束条件，
Figure BDA00033933616500000314
其中，q为目标区域内的一个节点,p为目标区域内q节点的上游节点，l为目标区域内q节点的下游节点，Ppq为目标区域内所述上游节点p流入所述q节点的有功出力，Qpq为目标区域内所述上游节点p流入所述q节点的无功出力，Pql为目标区域内所述q节点流入所述下游节点l的有功出力，Qql为目标区域内所述q节点流入所述下游节点l的无功出力，Rpq为所述上游节点p与所述q节点间的线路的电阻，Xpq为所述上游节点p与所述q节点间的线路的电抗，Ipq为所述上游节点p与所述q节点间的线路流过的电流，且Ipq≤Ipq.max，Ipq.max为所述上游节点p与所述q节点间的线路允许通过的最大电流，所述上游节点p与所述q节点间的线路流过的电流根据
Figure BDA0003393361650000041
计算获得，Unet.p为所述上游节点p处的电压幅值，Pnet.q为所述q节点处注入的有功出力，Qnet.q为为所述q节点处注入的无功出力，Unet.q为所述q节点处的电压幅值，Unet.p为所述上游节点p处的电压幅值；
第四约束条件，
Figure BDA0003393361650000042
其中，
Figure BDA0003393361650000043
为预设时刻所述q节点处的等效用电负荷，
Figure BDA0003393361650000044
为预设时刻所述q节点处的等效无功负荷，
Figure BDA0003393361650000045
为预设时刻目标区域内各分布式光伏的无功出力，且
Figure BDA0003393361650000046
Figure BDA0003393361650000047
为所述等效用电负荷的下限，
Figure BDA0003393361650000048
为所述用电负荷的上限，
Figure BDA0003393361650000049
为所述无功负荷的下限，
Figure BDA00033933616500000410
为所述无功负荷的上限，
Figure BDA00033933616500000411
θi＝cos-1PFi.min，θi为目标区域内各分布式光伏最小功率因数PFi.min对应的角度；
第五约束条件，Unet.min≤Unet.q≤Unet.max，其中，Unet.min为配电网节点电压幅值的最小值，Unet.max为目标区域内各节点电压幅值的最大值。
在一种可能的实现方式中，所述功率分解控制模块包括用于根据所述有功调节指令与所述实时出力之间的偏差对所述有功调节指令进行修正的偏差修正单元。
在一种可能的实现方式中，所述偏差修正单元用于：
若所述偏差大于预设偏差，则根据Pec＝min(1,IniPec+Step×m)调整所述预设可信度，获得修正可信度，根据所述修正可信度获得动态预测出力；
其中，Pec为所述修正可信度，IniPec为所述预设可信度，Step为修正步长，m为修正次数；
根据所述动态预测出力、所述运行数据以及所述总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
在一种可能的实现方式中，所述偏差修正单元具体还用于：
若所述偏差不大于预设偏差，且所述有功出力指令对应的数值和所述实时出力对应的数值不同，则根据所述实时出力和所述有功出力指令调整所述总有功出力指令，获得修正总有功出力指令；
根据所述预测出力、所述运行数据以及所述修正总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
在一种可能的实现方式中，所述偏差修正单元具体还用于：
若所述偏差不大于预设偏差且所述有功出力指令对应的数值和所述实时出力对应的数值相同，则所述有功调节指令即为各分布式光伏的有功出力指令。
本发明与现有技术相比存在的有益效果是：
本发明接收了电力调度系统发送的有功出力指令，获取了各分布式光伏在运行时的运行数据，采集了各分布式光伏的电力信息以及目标区域的气象信息，并根据电力信息以及气象信息对各分布式光伏的出力进行预测，获得预测出力，最后根据预测出力、有功出力指令、运行数据确定了各分布式光伏的有功调节指令。根据有功出力指令、预测出力、运行数据即可确定各分布式光伏的有功调节指令，实现了对分布式光伏的监测控制，并且在应用过程中结合了功率预测误差、有功出力指令执行偏差等因素，提出了校正反馈环节，提高了监测控制系统实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的分布式光伏监测控制系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的采用分布式光伏监测控制系统的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的分布式光伏监测控制系统的应用场景图；
图4是本发明实施例提供的分布式光伏监测控制系统的第二种应用场景图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的分布式光伏监测控制系统的结构示意图，详述如下：
如图1所示，本发明实施例提供的分布式光伏监测控制系统1，包括：
数据采集及通信模块11、信息存储模块12、信息交互模块13、功率预测模块14和功率分解控制模块15。
数据采集及通信模块11用于采集各分布式光伏的电力信息和目标区域的气象信息，还用于将功率分解控制模块计算的有功调节指令发送至各分布式光伏，指示其进行对应的有功出力。
需要说明的是，目前的分布式光伏逆变器能够调节其对应的分布式光伏的有功出力和无功出力，一部分分布式光伏逆变器还能够进行远程通信，但是仍有一部分分布式光伏逆变器由于未加装通信控制模块或通信控制模块的数量受限导致其不能与分布式光伏监测控制系统进行远程通信，所以需要为此类分布式光伏逆变器单独配置通信控制模块，在本发明实施例中，分布式光伏监测控制系统可以与分布式光伏的逆变器直接通信，也可以与上述逆变器通信控制模块进行通信。
在本发明实施例中，分布式光伏监测控制系统中的数据采集及通信模块11可以与分布式光伏的逆变器直接通信，也可以与逆变器通信控制模块进行通信，通信方式可以采用4G无线公网、5G无线公网、物联网、窄带载波、HPLC、宽带载波、微功率无线或LoRa等多种通信方式，具体采用哪种方式来实现数据采集及通信模块11与分布式光伏逆变器或逆变器通信控制模块之间的通信在此不作限定。
在本发明实施例中，数据采集及通信模块11可以采集目标区域内待监测的各分布式光伏的电力信息；还可以采集目标区域的气象信息。
可选的，在一个实施例中，上述电力信息包括：有功功率、无功功率、电压或电流。
在本发明实施例中，电力信息包括但不限于目标区域内待监测的各分布式光伏的有功功率、无功功率、电压、电流等信息。
可选的，在一个实施例中，上述气象信息包括：光照强度、温度。
在本发明实施例中，气象信息包括但不限于光照强度、温度等信息。
信息存储模块12用于存储各分布式光伏的运行数据。
在本发明实施例中，运行数据是指目标区域内待监测的各分布式光伏的运行数据，其中一部分数据可以根据各分布式光伏的运行状态进行实时更新。
在本发明实施例中，还可以将上述电力信息和气象信息存储至信息存储模块12。
在本发明实施例中，可以将各分布式光伏的运行数据发送至信息交互模块13。
可选的，在一个实施例中，上述运行数据包括：装机容量、逆变器台数、累计弃电量、累计调节次数、补贴费用、上网电价或实时出力。
在本发明实施例中，运行数据包括但不限于各分布式光伏的装机容量、逆变器台数、累计弃电量、累计调节次数、补贴费用、上网电价或实时出力等数据，在本发明实施例中，装机容量、逆变器台数、补贴费用以及上网电价可能不会实时变化，累计弃电量、累计调节次数、实时出力会随着各分布式光伏的运行状态进行实时更新。
信息交互模块13用于接收电力调度系统发送的有功出力指令，并将运行数据发送至电力调度系统。
在本发明实施例中，电力调度系统可以是电网公司内部调度系统、配电自动化系统、物联管理平台系统等系统，也可以是整县分布式光伏开发企业自建的监测控制系统，具体的系统类型在此不作限制。
在本发明实施例中，有功出力指令是由电力调度系统发送的，电力调度系统发送的有功出力指令是指目标区域内待监测的各分布式光伏应该输出的总的有功出力。
在本发明实施例中，当信息交互模块13接收到信息存储模块12发送的运行数据后，可以将上述运行数据发送至电力调度系统。在本发明实施例中，对于运行数据中的装机容量、逆变器台数、补贴费用以及上网电价，因为其不会实时变化，这些运行数据可以只上传一次至电力调度系统；而累计弃电量、累计调节次数、实时出力会随着各分布式光伏的运行状态进行实时更新，所以需要在这些运行数据每次变化后都重新上传更新后的数据，通过这种上传方式以减小电力调度系统的数据处理负担。
在本发明实施例中，可以将上述有功出力指令发送至信息存储模块12，还可以将上述有功出力指令发送至功率分解控制模块15。
在本发明实施例中，分布式光伏监测控制装置中的信息交互模块13可以与电力调度系统进行通信，通信方式可以采用4G无线公网、5G无线公网、光纤无线专网、IoT-230MhZ专网或物联网等多种通信方式，具体的采用哪种方式来实现信息交互模块12与电力调度系统之间的通信在此不作限定。
在本发明实施例中，信息交互模块13还可以将功率预测模块14发送的预测出力、功率分解控制模块15发送的实时出力、有功调节指令等信息上传至电力调度系统。
功率预测模块14用于根据电力信息对各分布式光伏的出力进行预测，获得预测出力。
在本发明实施例中，功率预测模块14可以接收数据采集及通信模块11采集到的各分布式光伏的电力信息，还可以接收数据采集及通信模块11采集到的目标区域的气象信息，根据上述电力信息以及气象信息对各分布式光伏的出力进行预测，获得预测出力，对其出力进行预测的方法包括但不限于时间序列法、支持向量机法、神经网络法等，具体的采用哪种方法对各分布式光伏的出力进行预测在此不作限定。
在本发明实施例中，在获得上述预测出力后，可以将上述预测出力发送至信息存储模块12，还可以将上述预测出力发送至信息交互模块13。
功率分解控制模块15用于根据预测出力、有功出力指令以及运行数据确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
在本发明实施例中，功率分解控制模块15可以接收功率预测模块14得出的预测出力，还可以接收信息交互模块13发送的有功出力指令，还可以接收信息存储模块12发送的运行数据。
在本发明实施例中，功率分解控制模块15根据预测出力、有功出力指令、运行数据确定了预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令后，可以将有功调节指令发送至数据采集及通信模块11，数据采集及通信模块11将有功调节指令下达给各分布式光伏逆变器或逆变器通信控制装置，各分布式光伏逆变器或逆变器通信控制装置接收到上述有功调节指令后，通过调整各分布式光伏逆变器的导通角等参数，来调节各分布式光伏的有功出力。
可选的，在一个实施例中，上述功率分解控制模块15用于执行以下步骤：
根据
Figure BDA0003393361650000101
计算预设时刻分布式光伏监测控制系统发送至各分布式光伏的总有功出力指令。
其中，
Figure BDA0003393361650000102
为预设时刻分布式光伏监测控制系统发送至各分布式光伏的总有功出力指令，
Figure BDA0003393361650000103
为预设时刻调度系统发送的有功出力指令，
Figure BDA0003393361650000104
为预设时刻前一时刻调度系统发送的有功出力指令，
Figure BDA0003393361650000105
为预设时刻前一时刻目标区域内各分布式光伏的实时出力，Λ为目标区域内各分布式光伏的集合。
根据预测出力、运行数据以及总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
需要说明的是，电力调度系统在向分布式光伏监测控制系统发送有功出力指令时，可以是每分钟向分布式光伏监测控制系统发送一次有功出力指令，还可以是每小时向分布式光伏检测控制系统发送一次有功出力指令，具体的电力调度系统发送有功出力指令的周期在此不作限定。
在本发明实施例中，预设时刻分布式光伏监测控制系统发送至各分布式光伏的总有功出力指令是指预设时刻电力调度系统应该发送至分布式光伏监测控制系统的总有功出力指令，其是根据预设时刻电力调度系统实际发送至分布式光伏监测控制系统的有功出力指令、预设时刻前一时刻电力调度系统实际发送至分布式光伏监测控制系统的有功出力指令与预设时刻前一时刻各分布式光伏的实时出力之间的误差计算得出的。
由上可知，在计算总有功出力指令时将各分布式光伏的实时出力与有功出力指令之间的偏差反馈至了总有功出力指令中，引导分布式光伏监测控制系统逐步减少上述偏差，快速逼近实际的有功出力指令，提高分布式光伏监测控制系统的快速稳定性。
可选的，在一个实施例中，上述根据预测出力、运行数据以及总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令包括：
根据运行数据设置目标函数。
根据总有功出力指令和运行数据确定约束条件。
根据目标函数和约束条件确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
在本发明实施例中，在根据运行数据设置目标函数，根据总有功出力指令和运行数据确定约束条件后，可以采用拉格朗日松弛法、交替方向乘子法或遗传算法来求解预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，具体的采用哪种方法来求解预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令在此不作限定。
可选的，在一个实施例中，上述目标函数为：
Figure BDA0003393361650000111
其中，w1、w2、w3、w4分别为各因子项对应的系数，Λ1为目标区域内运行异常的分布式光伏的集合，Λ2为目标区域内正常运行的分布式光伏的集合，且Λ1+Λ2＝Λ，
Figure BDA0003393361650000112
为预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，PiN为目标区域内各分布式光伏的装机容量，
Figure BDA0003393361650000113
为截止至预设时刻时，目标区域内各分布式光伏的累计弃限电量，
Figure BDA0003393361650000114
ΔTk+1为执行有功调节指令的周期，
Figure BDA0003393361650000115
为预设时刻目标区域内各分布式光伏的预测出力，
Figure BDA0003393361650000116
为累计弃限电量的平均值，
Figure BDA0003393361650000117
为累计弃限电量的最大值，Pi.price为目标区域内各分布式光伏进行预设补贴后的上网电价，Pmin.price为上网电价的最小值。
在本发明实施例中，有功调节指令的执行周期可以为1毫秒，也可以为1秒，具体的有功调节指令的执行周期在此不作限定。
由上可知，电力调度系统发送有功出力指令的周期可以为一分钟，也可以为一小时，在本发明实施例中，有功调节指令的执行周期应小于电力调度系统发送有功出力指令的周期。
在本发明实施例中，运行异常的分布式光伏包括但不限于存在温度告警的、设备存在异常的分布式光伏，且上述目标函数的第一项表示对于存在温度告警、设备存在异常等情况的分布式光伏，预设时刻的有功出力应该尽可能降低，便于安排检修维护工作；正常运行的分布式光伏为目标区内除上述运行异常的分布式光伏以外剩余的分布式光伏，且上述目标函数的第二项表示对于正常运行的分布式光伏，应尽可能考虑其与设置预设可信度后的预测出力接近以及与设置修正可信度后的修正预测出力接近，也即弃限电量最低；上述目标函数的第三项从目标区域的总体收益角度考虑，因为目标区域内各分布式光伏上网电量补贴标准存在差异，所以在根据总有功出力指令确定有功调节指令时优先安排上网电价高的光伏出力，从而提高目标区域总体收益水平；上述目标函数的第四项从目标区域内各分布式光伏用户角度考虑，对于各分布式光伏用户来说，其弃限电量应尽可能平均，以体现出力分配的公平性。
可选的，在一个实施例中，上述约束条件包括：
第一约束条件，
Figure BDA0003393361650000121
其中，
Figure BDA0003393361650000122
为预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，
Figure BDA0003393361650000123
为总有功出力指令，Λ为目标区域内各分布式光伏的集合。
第二约束条件，
Figure BDA0003393361650000124
其中，
Figure BDA0003393361650000125
为预设时刻目标区域内各分布式光伏允许的最小出力，
Figure BDA0003393361650000126
为设置预设可信度后，预设时刻目标区域内各分布式光伏的预测出力。
第三约束条件，
Figure BDA0003393361650000127
其中，q为目标区域内的一个节点,p为目标区域内q节点的上游节点，l为目标区域内q节点的下游节点，Ppq为目标区域内上游节点p流入q节点的有功出力，Qpq为目标区域内上游节点p流入q节点的无功出力，Pql为目标区域内q节点流入下游节点l的有功出力，Qql为目标区域内q节点流入下游节点l的无功出力，Rpq为上游节点p与q节点间的线路的电阻，Xpq为上游节点p与q节点间的线路的电抗，Ipq为上游节点p与q节点间的线路流过的电流，且Ipq≤Ipq.max，Ipq.max为上游节点p与q节点间的线路允许通过的最大电流，上游节点p与q节点间的线路流过的电流根据
Figure BDA0003393361650000131
计算获得，Unet.p为所述上游节点p处的电压幅值，Pnet.q为q节点处注入的有功出力，Qnet.q为为q节点处注入的无功出力，Unet.q为q节点处的电压幅值，Unet.p为上游节点p处的电压幅值。
第四约束条件，
Figure BDA0003393361650000132
其中，
Figure BDA0003393361650000133
为预设时刻q节点处的等效用电负荷，
Figure BDA0003393361650000134
为预设时刻q节点处的等效无功负荷，
Figure BDA0003393361650000135
为预设时刻目标区域内各分布式光伏的无功出力，且
Figure BDA0003393361650000136
为等效用电负荷的下限，
Figure BDA0003393361650000137
为用电负荷的上限，
Figure BDA0003393361650000138
为无功负荷的下限，
Figure BDA0003393361650000139
为无功负荷的上限，
Figure BDA00033933616500001310
θi＝cos-1PFi.min，θi为目标区域内各分布式光伏最小功率因数PFi.min对应的角度。
第五约束条件，Unet.min≤Unet.q≤Unet.max，其中，Unet.min为配电网节点电压幅值的最小值，Unet.max为目标区域内各节点电压幅值的最大值。
在本发明实施例中，预设可信度可以自己设定，如预设可信度可以是70％，具体的预设可信度的数值在此不作限定；
Figure BDA00033933616500001311
为设置预设可信度后，预设时刻目标区域内各分布式光伏的预测出力，其可以根据
Figure BDA00033933616500001312
计算获得，其中，
Figure BDA00033933616500001313
为预设时刻目标区域内各分布式光伏的预测出力，IniPec为设置的预设可信度。
在本发明实施例中，上述第一约束条件表示目标区域内各分布式光伏有功调节指令之和对应的值与总有功出力指令对应的值相等；上述第二约束条件表示目标区域内各分布式光伏有功调节指令对应的值应不超过设置预设可信度后各分布式光伏的预测出力或各分布式光伏的修正预测出力，并且不低于各分布式光伏允许的最小出力；上述第三约束条件表示目标区域内配电网络中的潮流约束；上述第四约束条件表示目标区域内配电网络中各节点诸如功率的平衡约束；上述第五约束条件表示目标区域内配电网络中各节点的节点电压在允许范围内波动。
可选的，上述功率分解控制模块15包括用于根据有功调节指令与实时出力之间的偏差对有功调节指令进行修正的偏差修正单元。
上面已经说到，有功调节指令的执行周期可以为1毫秒，也可以为1秒，在各分布式光伏执行一次上述有功调节指令后，信息存储模块12获取并存储一次各分布式光伏的运行数据，其中，运行数据中包括各分布式光伏的实时出力，并且每次存储实时出力后，可将实时出力发送至信息交互模块13。
可选的，在一个实施例中，上述偏差修正单元用于：
若偏差大于预设偏差，则根据Pec＝min(1,IniPec+Step×m)调整预设可信度，获得修正可信度，根据修正可信度获得动态预测出力；
其中，Pec为修正可信度，IniPec为预设可信度，Step为修正步长，m为修正次数；
根据动态预测出力、运行数据以及总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
在本发明实施例中，预设偏差可以自己设定，如预设偏差可以是10％有功调节指令，具体的预设偏差的数值在此不作限定；修正步长也可以自己设定，如修正步长可以是3％，具体的修正步长的数值在此不作限定。
在本发明实施例中，在获得动态预测出力后，可根据动态预测出力、运行数据、总有功出力指令重新确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，在各分布式光伏执行上述有功调节指令后，信息存储模块12再获取并存储各分布式光伏的运行数据，其中，运行数据中包括各分布式光伏的实时出力，若有功调节指令与实时出力之间的误差还大于预设偏差，则重复执行上述调整预设可信度，获得修正可信度，根据修正可信度获得动态预测出力，并根据动态预测出力运行数据以及总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令的步骤，通过多次迭代，直到有功调节指令与实时出力之间的偏差不大于预设偏差，具体的计算有功调节指令的方法与前面相同，在此不作赘述。
由上可知，上述多次迭代是考虑到预测出力的不确定性和预测偏差，通过调整预设可信度获得修正可信度，初步确定有功调节指令，有效降低了预测出力偏差对获得有功调节指令的影响，核心思想是在计算有功调节指令时，优先在高可信度范围内进行，若不满足偏差要求，则修正预设可信度，直到有功调节指令满足要求。
可选的，在一个实施例中，上述偏差修正单元具体还用于：
若偏差不大于预设偏差，且有功出力指令对应的数值和实时出力对应的数值不同，则根据实时出力和有功出力指令调整总有功出力指令，获得修正总有功出力指令。
根据预测出力、运行数据以及修正总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
上面已经说到，有功调节指令的执行周期可以为1毫秒，也可以为1秒，并且在各分布式光伏执行一次上述有功调节指令后，信息存储模块12都会获取并存储一次各分布式光伏的运行数据，其中，运行数据中包括各分布式光伏的实时出力；电力调度系统发送有功出力指令的周期可以为一分钟，也可以为一小时，并且有功调节指令的执行周期小于电力调度系统发送有功出力指令的周期。
在本发明实施例中，在根据实时出力和有功出力指令调整总有功出力指令，获得修正总有功出力指令时，可根据
Figure BDA0003393361650000161
调整总有功出力指令，在本式中，
Figure BDA0003393361650000162
为预设时刻调度系统发送的有功出力指令，
Figure BDA0003393361650000163
为预设时刻前一时刻调度系统发送的有功出力指令，
Figure BDA0003393361650000164
为预设时刻前一时刻目标区域内各分布式光伏的实时出力，Λ为目标区域内各分布式光伏的集合，由于有功调节指令的执行周期小于电力调度系统发送有功出力指令的周期，所以在调整总有功出力指令时，预设时刻以及预设时刻前一时刻调度系统发送的有功出力指令保持不变，只有预设时刻前一时刻目标区域内各分布式光伏的实时出力在发生改变，而实时出力是根据有功调节指令的执行周期变化的，所以实时出力的变化速度很快，可以将有功调节指令各执行周期的实时出力都看作是预设时刻前一时刻目标区域内各分布式光伏的实时出力。
在本发明实施例中，在获得修正总有功出力指令后，根据预测出力、运行数据以及修正总有功出力指令重新确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，具体的确定有功调节指令的方法和前面的叙述相同，在此不作赘述。
在本发明实施例中，根据预测出力、运行数据以及修正总有功出力指令重新确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令后，再次比较有功调节指令与实时出力之间的偏差，若偏差不大于预设偏差，则比较有功出力指令对应的数值与实时出力对应的数值，若有功出力指令对应的数值和实时出力对应的数值不同，则重复上述根据实时出力和有功出力指令调整总有功出力指令，获得修正总有功出力指令，根据预测出力、运行数据以及修正总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令的步骤，通过多次迭代，直到目标区域内各分布式光伏的实时出力与电力调度系统发送的有功出力指令相同。
由上可知，上述多次迭代是考虑到初步确定了有功调节指令的基础上，将各分布式光伏的实时出力与有功出力指令之间的误差反馈至总有功出力指令中，精细化确定各分布式光伏的有功调节指令，促使分布式光伏的总体实时出力快速收敛至电力调度系统发送的有功出力指令。
可选的，在一个实施例中，上述偏差修正单元具体还用于：
若偏差不大于预设偏差且有功出力指令对应的数值和实时出力对应的数值相同，则有功调节指令即为各分布式光伏的有功出力指令。
在本发明实施例中，若偏差不大于预设偏差且有功出力指令对应的数值和实时出力对应的数值相同，则不需要对预设可信度以及总有功出力指令进行修正，当前调度系统发送的有功出力指令即为各分布式光伏的有功调节指令。
在本发明实施例中，在每次确定有功调节指令后，可以将有功调节指令发送至信息存储模块12，也可以将有功调节指令发送至信息交互模块13。
在本发明实施例中，分布式光伏监测控制系统还可以包括安全防护模块，用于保证电力调度系统与分布式光伏监测控制系统之间的信息传输以及安全稳定运行，具体可以是信息正反向隔离装置或安全加密芯片等。
由上可知，本发明明确了分布式光伏监测控制系统的架构，在此基础上得出了有功调节指令的分解方法，能够迅速获取各分布式光伏的有功调节指令，同时，本发明还考虑到了分布式光伏预测出力的不确定性，降低了分布式光伏预测出力误差对有功能调节指令计算过程的影响，提高了分布式光伏监测控制系统的实用性。
如图2所示，其示出了本发明实施例提供的采用分布式光伏监测控制系统的实现流程图，详述如下：
在步骤S1中、获取各分布式光伏的电力信息，目标区域气象信息。
在本发明实施例中，由数据采集及通信模块11获取各分布式光伏的电力信息和目标区域内的气象信息。电力信息包括但不限于目标区域内待监测的各分布式光伏的有功功率、无功功率、电压、电流等信息；气象信息包括但不限于目标区域的光照强度、温度、湿度等信息。
需要说明的是，当目标区域过大时，目标区域内各分布式光伏所处位置的气象信息可能会存在不同，需要获取目标区域内个分布式光伏所处位置的气象信息。
在步骤S2中、对各分布式光伏的出力进行预测，获得预测出力。
在本发明实施例中，由功率预测模块14对各分布式光伏的出力进行预测，功率预测模块14可以接收数据采集及通信模块11采集到的各分布式光伏的电力信息以及目标区域内的气象信息，根据上述电力信息以及气象信息对各分布式光伏的出力进行预测，获得预测出力，对其出力进行预测的方法包括但不限于时间序列法、支持向量机法、神经网络法等，具体的采用哪种方法对各分布式光伏的出力进行预测在此不作限定。
在步骤S3中、设置预设可信度。
在本发明实施例中，预设可信度可以自己设定，如预设可信度可以是70％，具体的预设可信度的数值在此不作限定。
在步骤S4中、计算总有功出力指令。
在本发明实施例中，由功率分解控制模块15计算总有功出力指令，具体的计算总有功出力指令的方法与前相同，在此不作赘述。
在步骤S5中、根据目标函数、约束条件计算各分布式光伏的有功调节指令。
在本发明实施例中，在确定了目标函数和约束条件后，可以采用拉格朗日松弛法、交替方向乘子法或遗传算法来求解预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，具体的采用哪种方法来求解预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令在此不作限定。
在步骤S6中、指示各分布式光伏进行相应的出力。
在本发明实施例中，功率分解控制模块15计算得出有功调节指令后，可以将有功调节指令发送至数据采集及通信模块11，数据采集及通信模块11将有功调节指令下发至各分布式光伏逆变器或监测控制子系统以指示各分布式光伏进行相应的出力。
在步骤S7中、计算有功调节指令与各分布式光伏实时出力间的偏差。
在本发明实施例中，为确保各分布式光伏能够快速完成电力调度系统下发的有功出力指令，提出了一种分布式光伏有功出力多场景双循环闭环控制方法，在完成上述步骤后，该方法需要计算有功调节指令和各分布式光伏实时出力之间的偏差，根据上述偏差调节各分布式光伏的有功调节指令。
在步骤S8中、判断上述偏差是否大于预设偏差。
在一种可能的实现方式中，上述S8包括S801，在步骤S801中、若上述偏差大于预设偏差，则调整预设可信度，根据调整后的可信度获得预测出力，并根据调整可信度后获得的预测出力重新执行步骤S5以及S5之后的步骤。
在本发明实施例中，若偏差大于预设偏差，则调整预设可信度，并根据调整后的可信度获得动态预测出力，动态预测出力也即根据调整后的可信度获得的预测出力；并根据上述调整可信度后获得的预测出力重新执行步骤S5以及S5之后的步骤。
在本发明实施例中，具体的调整预设可信度，并根据调整后的可信度获得预测出力的方法与前相同，在此不作赘述。
在一种可能的实现方式中，上述S8还包括S802，在步骤S802中、若上述偏差不大于预设偏差，则获取并储存各分布式光伏实时出力、有功调节指令等数据，判断有功出力指令数值与实时出力数值是否相同，若不相同则根据上述实时出力和有功出力指令重新执行步骤S4以及S4之后的步骤，若相同则结束。
在本发明实施例中，若偏差不大于预设偏差，则获取并存储各分布式光伏的实时出力、有功调节指令等数据，当有功出力指令对应的数值和实时出力对应的数值不同时，根据当前的实时出力和有功出力指令重新执行步骤S4以及S4之后的步骤；若相同则结束上述过程，具体的执行步骤S4以及S4之后的步骤所使用的方法与前相同，在此不作赘述。
由上可知，上述S801步骤的多次迭代是考虑到预测出力的不确定性和预测偏差，通过调整预设可信度获得修正可信度，初步确定有功调节指令，有效降低了预测出力偏差对获得有功调节指令的影响，核心思想是在计算有功调节指令时，优先在高可信度范围内进行，若不满足偏差要求，则修正预设可信度，直到有功调节指令满足要求；上述S802步骤的多次迭代是考虑到在初步确定了有功调节指令的基础上，将各分布式光伏的实时出力与有功出力指令之间的误差反馈至总有功出力指令中，精细化确定各分布式光伏的有功调节指令，促使分布式光伏的总体实时出力快速收敛至电力调度系统发送的有功出力指令。
如图3所示，其示出了本发明实施例提供的分布式光伏监测控制系统的应用场景图，详述如下：
电力调度系统,与分布式光伏监测控制系统的信息交互模块连接，分布式光伏监测控制系统的数据采集及通信模块与各分布式光伏逆变器或逆变器通信控制模块连接。目前分布式光伏并网逆变器具备有功和无功功率调节功能，并且部分逆变器具备远程通信功能。但部分逆变器通信模块数量受限或未加装通信模块，不支持与分布式光伏监测控制系统远程通信，需要为此类逆变器单独配置通信控制模块。各分布式光伏逆变器直接与分布式光伏监测控制系统通信，接收到分布式光伏监测控制系统的有功调节指令后，通过调整逆变器导通角等，按照指令要求调节有功出力。当区域内存在10kV并网的大容量分布式光伏用户、集中式光伏电站时，分布式光伏监测控制系统可直接与用户的光伏能量管理系统通信，也可直接控制各光伏逆变器。
如图4所示，其示出了本发明实施例提供的分布式光伏监测控制系统的第二种应用场景图，详述如下：
当目标区域较大或存在台区级分布式光伏控制需求时，可采用分布式光伏监测控制系统、分布式光伏监测控制子系统和逆变器通信控制模块或逆变器的“三级控制”模式。分布式光伏监测控制子系统负责接收分布式光伏监测控制系统的有功调节指令，并下达至台区内各分布式光伏，各分布式光伏与分布式光伏监测控制子系统通信，接收到分布式光伏监测控制子系统的有功调节指令后，通过调整逆变器导通角等，按照指令要求调节有功出力。
分布式光伏监测控制子系统的功能模块与分布式光伏监测控制系统相同，分布式光伏监测控制系统与分布式光伏监测控制子系统之间、分布式光伏监测控制系统与电力调度系统之间均可采用4G无线公网、5G无线公网、光纤无线专网、IoT-230MhZ专网、物联网等通信方式，分布式光伏监测控制子系统与分布式光伏逆变器或逆变器通信控制模块之间可采用4G无线公网、5G无线公网、物联网、窄带载波、HPLC、宽带载波、微功率无线、LoRa等多种通信模式。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分布式光伏监测控制系统，其特征在于，包括：数据采集及通信模块、信息存储模块、信息交互模块、功率预测模块和功率分解控制模块；
所述数据采集及通信模块用于采集各分布式光伏的电力信息和目标区域的气象信息，还用于将功率分解控制模块计算的有功调节指令发送至各分布式光伏，指示其进行对应的有功出力；所述信息存储模块用于存储各分布式光伏的运行数据；所述信息交互模块用于接收电力调度系统发送的有功出力指令，并将所述运行数据发送至电力调度系统；所述功率预测模块用于根据所述电力信息和所述气象信息对各分布式光伏的出力进行预测，获得预测出力；所述功率分解控制模块用于根据所述预测出力、所述有功出力指令以及所述运行数据确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
2.根据权利要求1所述的分布式光伏监测控制系统，其特征在于，所述电力信息包括：有功功率、无功功率、电压或电流；
所述气象信息包括：光照强度、温度；
所述运行数据包括：装机容量、逆变器台数、累计弃电量、累计调节次数、补贴费用、上网电价或实时出力。
3.根据权利要求1或2任一项所述的分布式光伏监测控制系统，其特征在于，所述根据所述预测出力、所述有功出力指令以及所述运行数据确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令包括：
根据
Figure FDA0003393361640000011
计算预设时刻分布式光伏监测控制系统发送至各分布式光伏的总有功出力指令；
其中，
Figure FDA0003393361640000012
为预设时刻分布式光伏监测控制系统发送至各分布式光伏的总有功出力指令，
Figure FDA0003393361640000013
为预设时刻调度系统发送的有功出力指令，
Figure FDA0003393361640000014
为预设时刻前一时刻调度系统发送的有功出力指令，Pi k为预设时刻前一时刻目标区域内各分布式光伏的实时出力，Λ为目标区域内各分布式光伏的集合；
根据所述预测出力、所述运行数据以及所述总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
4.根据权利要求3所述的分布式光伏监测控制系统，其特征在于，所述根据所述预测出力、所述运行数据以及所述总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令包括：
根据所述运行数据设置目标函数；
根据所述总有功出力指令和所述运行数据确定约束条件；
根据所述目标函数和所述约束条件确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
5.根据权利要求4所述的分布式光伏监测控制系统，其特征在于，所述目标函数为：
Figure FDA0003393361640000021
其中，w1、w2、w3、w4分别为各因子项对应的系数，Λ1为目标区域内运行异常的分布式光伏的集合，Λ2为目标区域内正常运行的分布式光伏的集合，且Λ1+Λ2＝Λ，Pi k+1为预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，PiN为目标区域内各分布式光伏的装机容量，
Figure FDA0003393361640000022
为截止至预设时刻时，目标区域内各分布式光伏的累计弃限电量，
Figure FDA0003393361640000023
ΔTk+1为执行所述有功调节指令的周期，
Figure FDA0003393361640000024
为预设时刻目标区域内各分布式光伏的预测出力，
Figure FDA0003393361640000025
为所述累计弃限电量的平均值，
Figure FDA0003393361640000026
为所述累计弃限电量的最大值，Pi.price为目标区域内各分布式光伏进行预设补贴后的上网电价，Pmin.price为所述上网电价的最小值。
6.根据权利要求4所述的分布式光伏监测控制系统，其特征在于，所述约束条件包括：
第一约束条件，
Figure FDA0003393361640000027
其中，Pi k+1为预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令，
Figure FDA0003393361640000028
为所述总有功出力指令，Λ为目标区域内各分布式光伏的集合；
第二约束条件，
Figure FDA0003393361640000031
其中，
Figure FDA0003393361640000032
为预设时刻目标区域内各分布式光伏允许的最小出力，
Figure FDA0003393361640000033
为设置预设可信度后，预设时刻目标区域内各分布式光伏的预测出力；
第三约束条件，
Figure FDA0003393361640000034
其中，q为目标区域内的一个节点,p为目标区域内q节点的上游节点，l为目标区域内q节点的下游节点，Ppq为目标区域内所述上游节点p流入所述q节点的有功出力，Qpq为目标区域内所述上游节点p流入所述q节点的无功出力，Pql为目标区域内所述q节点流入所述下游节点l的有功出力，Qql为目标区域内所述q节点流入所述下游节点l的无功出力，Rpq为所述上游节点p与所述q节点间的线路的电阻，Xpq为所述上游节点p与所述q节点间的线路的电抗，Ipq为所述上游节点p与所述q节点间的线路流过的电流，且Ipq≤Ipq.max，Ipq.max为所述上游节点p与所述q节点间的线路允许通过的最大电流，所述上游节点p与所述q节点间的线路流过的电流根据
Figure FDA0003393361640000035
计算获得，Unet.p为所述上游节点p处的电压幅值，Pnet.q为所述q节点处注入的有功出力，Qnet.q为为所述q节点处注入的无功出力，Unet.q为所述q节点处的电压幅值，Unet.p为所述上游节点p处的电压幅值；
第四约束条件，
Figure FDA0003393361640000036
其中，
Figure FDA0003393361640000037
为预设时刻所述q节点处的等效用电负荷，
Figure FDA0003393361640000038
为预设时刻所述q节点处的等效无功负荷，Qi k+1为预设时刻目标区域内各分布式光伏的无功出力，且
Figure FDA0003393361640000039
Figure FDA00033933616400000310
为所述等效用电负荷的下限，
Figure FDA00033933616400000311
为所述用电负荷的上限，
Figure FDA00033933616400000312
Figure FDA00033933616400000313
为所述无功负荷的下限，
Figure FDA0003393361640000041
为所述无功负荷的上限，
Figure FDA0003393361640000042
θi＝cos-1PFi.min，θi为目标区域内各分布式光伏最小功率因数PFi.min对应的角度；
第五约束条件，Unet.min≤Unet.q≤Unet.max，其中，Unet.min为配电网节点电压幅值的最小值，Unet.max为目标区域内各节点电压幅值的最大值。
7.根据权利要求3所述的分布式光伏监测控制系统，其特征在于，所述功率分解控制模块包括用于根据所述有功调节指令与所述实时出力之间的偏差对所述有功调节指令进行修正的偏差修正单元。
8.根据权利要求7所述的分布式光伏监测控制系统，其特征在于，所述偏差修正单元用于：
若所述偏差大于预设偏差，则根据Pec＝min(1,IniPec+Step×m)调整所述预设可信度，获得修正可信度，根据所述修正可信度获得动态预测出力；
其中，Pec为所述修正可信度，IniPec为所述预设可信度，Step为修正步长，m为修正次数；
根据所述动态预测出力、所述运行数据以及所述总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
9.根据权利要求8所述的分布式光伏监测控制系统，其特征在于，所述偏差修正单元具体还用于：
若所述偏差不大于预设偏差，且所述有功出力指令对应的数值和所述实时出力对应的数值不同，则根据所述实时出力和所述有功出力指令调整所述总有功出力指令，获得修正总有功出力指令；
根据所述预测出力、所述运行数据以及所述修正总有功出力指令确定预设时刻目标区域内各分布式光伏的有功调节指令。
10.根据权利要求8所述的分布式光伏监测控制系统，其特征在于，所述偏差修正单元具体还用于：
若所述偏差不大于预设偏差且所述有功出力指令对应的数值和所述实时出力对应的数值相同，则所述有功调节指令即为各分布式光伏的有功出力指令。
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