CN114977212A - 一种柔性台区主导下的主动配电网架构及协调控制方法 - Google Patents

一种柔性台区主导下的主动配电网架构及协调控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种柔性台区主导下的主动配电网架构，110KV变电站通过柱上开关与10KV主架空线路连接；10KV主架空线路通过柱上开关与多个台区变压器连接组成单体台区，台区变压器通过智能断路器与0.4KV母线连接组成柔性台区主体配网结构；柔性台区主体配网结构中连接有多级增量化弹性负荷以及多级光储单元。该方案解决了新能源规模化、集群化并网所带来的消纳、架构模糊的问题，本专利采用柔性台区主导的分布式光伏集群接入配网方式提升配电网对分布式电源的消纳能力；通过台区柔性化分区自治方式完成新能源消纳、功率交换、优化调度等问题理论研究，提高配网韧性和自愈能力，使配电网达到经济、绿色、安全、稳定运行。

Description

一种柔性台区主导下的主动配电网架构及协调控制方法
技术领域
本发明属于电网技术领域，具体涉及一种柔性台区主导下的主动配电网架构及协调控制方法。
背景技术
在当前规模化、集群化光伏接入台区的背景下，当前光伏并网发电实际运行中电能质量受到的影响主要表现在以下两个方面：第一，光伏发电系统的可控性比较差，再加上客观因素的影响和制约，一旦将其并入大电网之后，会导致原本可能存在的电能质量不高问题变得更加严重;第二，光伏发电系统的启动会在一定程度上引起大电网电压的闪变，特别是在启动期间容易产生谐波.这些谐波对于大电网整体的稳定性产生较大的影响。特别是在配电网中，新能源接入配网架构模糊，各类新能源无序上网，给整体配网运行监测带来不确定性；因此，需要提出一种柔性台区主导下的主动配电网架构及协调控制方法来解决上述问题。
发明内容
本发明提供了一种柔性台区主导下的主动配电网架构及协调控制方法，该方案解决了新能源规模化、集群化并网所带来的消纳、架构模糊的问题，本专利采用柔性台区主导的分布式光伏集群接入配网方式提升配电网对分布式电源的消纳能力；通过台区柔性化分区自治方式完成新能源消纳、功率交换、优化调度等问题理论研究，提高配网韧性和自愈能力，使配电网达到经济、绿色、安全、稳定运行。为实现上述技术效果，本发明所采用的技术方案是：
一种柔性台区主导下的主动配电网架构，包括110KV变电站，110KV变电站通过柱上开关与10KV主架空线路连接；10KV主架空线路通过柱上开关与多个台区变压器连接组成单体台区，单体台区通过云上控制系统与管理平台通讯连接；台区变压器通过智能断路器与0.4KV母线连接组成柔性台区主体配网结构；柔性台区主体配网结构中连接有多级增量化弹性负荷以及多级光储单元。
优选地，多级光储单元包括台区集中储能单元、单体光伏单元以及规模集群化光伏单元；单体光伏单元包括含储能单体光伏单元和不含储能单体光伏单元。
优选地，台区集中储能单元通过双向AC-DC变流器经智能断路器并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
优选地，含储能单体光伏单元通过双向AC-DC变流器经智能断路器和双向电能表单相或三相并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
优选地，不含储能单体光伏单元直接通过智能断路器和双向电能表单相或三相并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
优选地，规模集群化光伏单元通过智能断路器和电能表直接并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
优选地，增量化弹性负荷包括开关柜；台区集中储能单元经开关柜接入10kv主网，由边缘计算网关监测并控制其10kv主网运行情况，再经智能变压器和一级开关与380v辅助电源一同形成380v主网。
进一步地，上述380v主网即是柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
优选地，380v主网通过二级开关供给二级负荷，通过三级开关供给三级负荷；各级光储单元组成四级开关接入380v主网架构。
进一步地，二级负荷和三级负荷包括电机、充电桩等；各级光储单元包括上述的多种单体光伏单元以及规模集群化光伏单元，包括家庭用户、屋顶光伏发电和储能单元。
优选地，一级开关包括多个智能框架断路器；二级开关包括多个物联网塑壳断路器；三级开关包括换相器、配电箱和配电柜。
进一步地，智能框架断路器用于连接延展380v主网；物联网塑壳断路器用于连接二级负荷。
优选地，上述一种柔性台区主导下的主动配电网架构的协调控制方法包括以下步骤：
S1：根据配电网日前调度确定整体区域配网功率Pref，由配网调度发送Pref；
S2：监测实际交换功率Preal，求出调度功率与实际功率差值△P=Pref-Preal；
S3：丨△P丨≤5%*Pref时不予反应，台区光储不进行有功补偿；
S4：丨△P丨＞5%*Pref时，通过台区光储进行有功补偿，具体方法如下：
S401，当△P不超过光伏额定功率，即P光伏额定功率＞△P＞0时，由光伏模块完成功率补偿；
S402，当△P超过光伏额定区域，即△P≥P光伏额定功率时，由储能和光伏共同完成功率补偿；
S403，当△P＜0时，实际交换功率大于调度功率，通过储能模块进行储能；
S5：台区各模块微源完成内部功率平衡及补偿，直到下一次负荷大范围波动或大型冲击负荷到来时，重复步骤S2~S5。
本发明的有益效果为：
1、本专利所提全新的柔性台区主导下的主动配电网架构，明确了柔性台区定义和各级配网接入新能源规模、配置方案等，形成了计及增量光储接入的柔性台区工程示范；
2、本专利所提柔性台区中分布式光伏与储能接入模式，该模式层级架构清晰、能够应对光储新能源接入配网时存在的消纳不足等问题，提高整体主动配网新能源消纳水平；整体主动配电网架构应对大规模负荷波动能力强，各柔性台区在不影响上级电网调度的情况下，具备自我调节能力、响应速度快的优点；
3，本专利所提柔性台区自治协调控制策略，该策略简单、高效；能有效平抑台区负荷波动的同时，使自身微网内部保持功率恒定；能适用于含新能源的中低压台区，具有良好的推广和实际价值所提台区自治协调控制策略简单、高效，能够应用在含新能源接入的中低压配网，具有较好的推广和实际价值。
附图说明
图1为本发明柔性台区主导下的主动配电网示意图；
图2为本发明柔性台区中分布式光伏与储能接入模式示意图；
图3为本发明计及增量化弹性负荷的柔性台区整体架构平台；
图4为本发明台区自治控制策略图。
具体实施方式
实施例1：
如图1~图4所示，一种柔性台区主导下的主动配电网架构，包括110KV变电站，110KV变电站通过柱上开关与10KV主架空线路连接；10KV主架空线路通过柱上开关与多个台区变压器连接组成单体台区，单体台区通过云上控制系统与管理平台通讯连接；台区变压器通过智能断路器与0.4KV母线连接组成柔性台区主体配网结构；柔性台区主体配网结构中连接有多级增量化弹性负荷以及多级光储单元。
优选地，多级光储单元包括台区集中储能单元、单体光伏单元以及规模集群化光伏单元；单体光伏单元包括含储能单体光伏单元和不含储能单体光伏单元。
优选地，台区集中储能单元通过双向AC-DC变流器经智能断路器并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
优选地，含储能单体光伏单元通过双向AC-DC变流器经智能断路器和双向电能表单相或三相并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
优选地，不含储能单体光伏单元直接通过智能断路器和双向电能表单相或三相并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
优选地，规模集群化光伏单元通过智能断路器和电能表直接并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
优选地，增量化弹性负荷包括开关柜；台区集中储能单元经开关柜接入10kv主网，由边缘计算网关监测并控制其10kv主网运行情况，再经智能变压器和一级开关与380v辅助电源一同形成380v主网。
进一步地，上述380v主网即是柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
优选地，380v主网通过二级开关供给二级负荷，通过三级开关供给三级负荷；各级光储单元组成四级开关接入380v主网架构。
进一步地，二级负荷和三级负荷包括电机、充电桩等；各级光储单元包括上述的多种单体光伏单元以及规模集群化光伏单元，包括家庭用户、屋顶光伏发电和储能单元。
优选地，一级开关包括多个智能框架断路器；二级开关包括多个物联网塑壳断路器；三级开关包括换相器、配电箱和配电柜。
进一步地，智能框架断路器用于连接延展380v主网；物联网塑壳断路器用于连接二级负荷。
优选地，上述一种柔性台区主导下的主动配电网架构的协调控制方法包括以下步骤：
S1：根据配电网日前调度确定整体区域配网功率Pref，由配网调度发送Pref；
S2：监测实际交换功率Preal，求出调度功率与实际功率差值△P=Pref-Preal；
S3：丨△P丨≤5%*Pref时不予反应，台区光储不进行有功补偿；
S4：丨△P丨＞5%*Pref时，通过台区光储进行有功补偿，具体方法如下：
S401，当△P不超过光伏额定功率，即P光伏额定功率＞△P＞0时，由光伏模块完成功率补偿；
S402，当△P超过光伏额定区域，即△P≥P光伏额定功率时，由储能和光伏共同完成功率补偿；
S403，当△P＜0时，实际交换功率大于调度功率，通过储能模块进行储能；
S5：台区各模块微源完成内部功率平衡及补偿，直到下一次负荷大范围波动或大型冲击负荷到来时，重复步骤S2~S5。
实施例2：
在图3柔性台区整体框架中，系统通过数据驱动，将智能终端，坚强电网，优质服务，新兴业务有效结合，达到专业化的智慧配电服务，形成数据资源、管理流程、制造过程、制造服务的大数据分析与关联挖掘，建立、健全、完善分析机制，增强与用户的交互功能，以满足个性化、定制化、智能化生产的需求。系统通过智能终端实时检测线路中各类电流和电压等的变化情况，生成各项数据。网关向智能终端索取各项数据保存、发送至云端。云端模块化数据可通过5G技术将数据传输给查询系统，供客户终端进行查询，另外云端数据还可以通过5G技术传输至AI边缘计算网关系统进行优化调整。
白天，可以通过远程自动控制换流阀，将A台区过剩的光伏发电量转移至B台区进行消纳；夜间，可以通过B台区向A台区供电，提高供电台区配电设备的利用率，缓解受电台区变压器的压力；这样一来，在两台区之间进行柔性直流互联，不仅提高了供电可靠性，实现了两台区之间能量转移、功率互济，提高了清洁能源消纳能力，解决了A台区过剩光伏无法就地消纳问题，而且提高了配网改造经济性。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性台区主导下的主动配电网架构，其特征在于：包括110KV变电站，110KV变电站通过柱上开关与10KV主架空线路连接；10KV主架空线路通过柱上开关与多个台区变压器连接组成单体台区，单体台区通过云上控制系统与管理平台通讯连接；台区变压器通过智能断路器与0.4KV母线连接组成柔性台区主体配网结构；柔性台区主体配网结构中连接有多级增量化弹性负荷以及多级光储单元。
2.根据权利要求1所述的一种柔性台区主导下的主动配电网架构，其特征在于：多级光储单元包括台区集中储能单元、单体光伏单元以及规模集群化光伏单元；单体光伏单元包括含储能单体光伏单元和不含储能单体光伏单元。
3.根据权利要求2所述的一种柔性台区主导下的主动配电网架构，其特征在于：所述台区集中储能单元通过双向AC-DC变流器经智能断路器并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
4.根据权利要求2所述的一种柔性台区主导下的主动配电网架构，其特征在于：所述含储能单体光伏单元通过双向AC-DC变流器经智能断路器和双向电能表单相或三相并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
5.根据权利要求2所述的一种柔性台区主导下的主动配电网架构，其特征在于：所述不含储能单体光伏单元直接通过智能断路器和双向电能表单相或三相并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
6.根据权利要求2所述的一种柔性台区主导下的主动配电网架构，其特征在于：所述规模集群化光伏单元通过智能断路器和电能表直接并网至柔性台区主体配网结构的0.4KV网络。
7.根据权利要求1所述的一种柔性台区主导下的主动配电网架构，其特征在于：所述增量化弹性负荷包括开关柜；台区集中储能单元经开关柜接入10kv主网，由边缘计算网关监测并控制其10kv主网运行情况，再经智能变压器和一级开关与380v辅助电源一同形成380v主网。
8.根据权利要求7所述的一种柔性台区主导下的主动配电网架构，其特征在于：所述380v主网通过二级开关供给二级负荷，通过三级开关供给三级负荷；各级光储单元组成四级开关接入380v主网架构。
9.根据权利要求7所述的一种柔性台区主导下的主动配电网架构，其特征在于：所述一级开关包括多个智能框架断路器；二级开关包括多个物联网塑壳断路器；三级开关包括换相器、配电箱和配电柜。
10.根据权利要求1~9任意一项所述的一种柔性台区主导下的主动配电网架构的协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据配电网日前调度确定整体区域配网功率Pref，由配网调度发送Pref；
S2：监测实际交换功率Preal，求出调度功率与实际功率差值△P=Pref-Preal；
S3：丨△P丨≤5%*Pref时不予反应，台区光储不进行有功补偿；
S4：丨△P丨＞5%*Pref时，通过台区光储进行有功补偿，具体方法如下：
S401，当△P不超过光伏额定功率，即P光伏额定功率＞△P＞0时，由光伏模块完成功率补偿；
S402，当△P超过光伏额定区域，即△P≥P光伏额定功率时，由储能和光伏共同完成功率补偿；
S403，当△P＜0时，实际交换功率大于调度功率，通过储能模块进行储能；
S5：台区各模块微源完成内部功率平衡及补偿，直到下一次负荷大范围波动或大型冲击负荷到来时，重复步骤S2~S5。
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CN116264403A (zh) * 2022-12-28 2023-06-16 国网浙江省电力有限公司桐乡市供电公司 一种大规模分布式光伏接入的低压配电网综合治理方法

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