CN117691753B - 一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法及系统，属于分布式光伏调控技术领域。本发明预设用户层并网自治策略、台区层边端自控策略和区域层聚合调控策略，通过明确的分层调控策略，有效减少层级间的信息交互，降低通信成本。本发明考虑了多种控制类型，以满足从即时应急响应到长期规划的各种控制需求。本发明明确了区域层、台区层和用户层之间的优先级，确保在冲突或紧急情况下按照既定的优先级进行操作，实现不同层级的配合，提高控制精度和控制的响应时间，保证电网实时运行的稳定性和安全性。解决了现有分布式光伏控制技术的通信成本高、无法满足多种控制需求以及无法保证电网实时运行的稳定性和安全性的技术问题。

Description

一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法

技术领域

本发明涉及分布式光伏调控技术领域，并且更具体地，涉及一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法。

背景技术

分布式光伏并网后，主要存在几个问题，一是对于分布式光伏并网逆变器所自带的调控资源，如何对其进行聚合并用于整体调度；二是分布式光伏存在电能质量问题，主要就在于台区末端返送，导致光伏电压升高的问题；三是分布式光伏在台区进行接入时，由于台区承载力有限，在应接尽接的政策环境下，光伏接入后往往造成变压器过载、重载，这个问题往往在上午十一点到下午两点之间最为严重，严重影响了光伏台区的供电可靠性，提高了运行风险；四是分布式光伏逆变器品质良莠不齐，易发生故障，在逆变器发生故障时，所产生的谐波会影响电网电能质量，在逆变器孤岛保护功能发生故障时，甚至会造成运维人员人身安全问题；五是分布式光伏存在违约超容并网问题，需在监测到超容时进行控制。

因此，分布式光伏控制的需求往往来自于保护电网与人身运行安全，提高供电可靠性。目前诸多单位都在对分布式光伏的控制进行研究，并针对不同的问题提出了不同的控制方法。例如中国专利CN113300404A公开了一种基于智能远控开关的分布式光伏群控群调系统，其包括数据采集层、数据传输层和群调平台，数据采集层包括数据采集模块和智能远控开关，数据采集模块用于采集分布式光伏数据并经智能远控开关传送至数据传输层，数据传输层则用于按照预设优先级来筛选与当前网络环境相匹配的通信方式进行数据传输，群调平台则用于基于分布式光伏数据进行光伏组件倾角计算、光伏系统运行状态预警及功率预测，并经数据传输层向分布式光伏系统下发相应的光伏组件倾角调整命令、状态预警提示或分布式光伏系统运行模式调控命令。

但是，上述方案中的分布式光伏的群调群控需要通过群调平台进行集中性控制，不满足分布式光伏系统的分布式控制需求，无法实现分布式光伏的并网自治，而且群调群控策略的制定则需要基于采集的分布式光伏数据分析得到，群调群控的执行存在滞后性，通信成本高，并且当分布式光伏运行异常（例如孤岛运行、电压越限、超容运行等问题）时会造成电网不稳定，甚至对电网造成冲击，由于群调平台的调控滞后性，无法保证电网实时运行的稳定性和安全性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法及系统，旨在降低通信成本、满足多种控制需求、并提高控制精度和响应时间。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法，预先设置有用户层并网自治策略、台区层边端自控策略和区域层聚合调控策略，其中区域层聚合调控策略的调控指令的优先级最高，台区层边端自控策略的调控指令的优先级次之，用户层并网自治策略的调控指令的优先级最低；预先设置有用户层孤岛控制、超容控制和过电压控制三种控制方式，其中用户层孤岛控制的优先级最高，超容控制的优先级次之，过电压控制的优先级最低；并且，该方法包括：

光伏区域群调群控主站接收调度系统下发的电网调峰指标，通过数据中台获取分布式光伏系统的运行情况；其中，运行情况包括发电量、上网电量、消纳情况、倒送情况、出力情况、可调情况、异常情况、区域发电预测曲线数据和历史负荷曲线数据；

光伏区域群调群控主站依据分布式光伏系统的运行情况，按照区域层聚合调控策略，在不同时间断面分解电网调峰指标的调控额度，形成每个台区的台区调峰指标，并将台区调峰指标下发到安装于台区总表侧的台区采集终端；

台区采集终端依据台区调峰指标和光伏用户装机容量，按照台区层边端自控策略，对台区调峰指标进行分解，确定调控额度；台区采集终端根据台区运行负载率、光伏出力情况、储能系统的运行状态以及预设的正反重过载阈值，生成台区正反重过载调控策略；台区采集终端按照调峰指标优先满足的原则，将目标分解为定时控制、比例控制、限值控制三种控制类型，根据控制类型和台区正反重过载调控策略，向安装于光伏并网点的光伏采集终端下发对应的控制指令；

光伏采集终端依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸。

可选地，所述定时控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元按设定时间段，定时下发指令控制光伏专用断路器跳合闸，或控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值；

所述比例控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发额定功率比例控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定比例值；

所述限值控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发限值控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值。

可选地，所述光伏采集终端依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸，包括：

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断光伏并网功率达到超容控制阈值且持续时间超过1min时，采用限值控制的控制方式，通过下发有功功率、无功功率调控指令至光伏逆变器，调节光伏逆变器出力，使光伏并网功率低于报装容量，并向台区采集终端上报控制事件。

可选地，所述光伏采集终端依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸：

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件1、条件2时，若用户配置储能设备，则控制储能设备停止充电、开启放电；控制完成2min后，若产权分界点电压大于第一电压阈值，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若产权分界点电压小于或者等于第一电压阈值，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；

当分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件3、条件4、条件5或条件6时，分布式电源接入单元向光伏逆变器下发无功功率、功率因数、有功功率控制指令；控制完成2min后，若产权分界点电压小于第二电压阈值，生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若产权分界点电压大于或者等于第二电压阈值，生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；若用户配置储能设备，分布式电源接入单元先控制储能设备停止放电、开启充电，再调控光伏出力；若光伏出力达到最低值仍未调控成功，分布式电源接入单元则生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；

当分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件7或条件8时，控制光伏并网点和储能并网点的光伏专用断路器跳闸，若断路器的实际状态为分闸状态，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若断路器的实际状态为合闸状态，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；

当分布式电源接入单元监测到产权分界点电压符合判断条件9、条件10时，下发控制指令，恢复光伏专用断路器、光伏逆变器、储能设备至电压越限前初始状态；若状态恢复成功，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若状态恢复失败，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端。

可选地，所述光伏采集终端依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸，包括：

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据确定分布式光伏出现孤岛运行时，控制光伏并网点和储能并网点的光伏专用断路器跳闸，并向台区采集终端上报孤岛事件。

可选地，该方法还包括：根据相关标准设定反向重过载调控阈值及持续时间、反向重过载恢复阈值及持续时间、反向重过载调控目标值，并下发至台区采集终端。

可选地，该方法还包括：

设置多个调控参数，包括U₁-U₁₀和T₁-T₁₀；其中，U₁-U₁₀分别表示不同数额的产权分界点电压阈值，T₁-T₁₀分别表示不同数额的控制持续时间；

根据设置的多个调控参数，确定电压越限的10个判断条件，包括条件1、条件2、条件3、条件4、条件5、条件6、条件7、条件8、条件9和条件10。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控系统，预先设置有用户层并网自治策略、台区层边端自控策略和区域层聚合调控策略，其中区域层聚合调控策略的调控指令的优先级最高，台区层边端自控策略的调控指令的优先级次之，用户层并网自治策略的调控指令的优先级最低；预先设置有用户层孤岛控制、超容控制和过电压控制三种控制方式，其中用户层孤岛控制的优先级最高，超容控制的优先级次之，过电压控制的优先级最低；并且，分布式光伏分层分级调控系统包括：光伏区域群调群控主站、安装于台区总表侧的台区采集终端以及安装于光伏并网点的光伏采集终端；其中

光伏区域群调群控主站用于接收调度系统下发的电网调峰指标，通过数据中台获取分布式光伏系统的运行情况；其中，运行情况包括发电量、上网电量、消纳情况、倒送情况、出力情况、可调情况、异常情况、区域发电预测曲线数据和历史负荷曲线数据；用于依据调度系统下发的电网调峰指标，按照区域层聚合调控策略，在不同时间断面分解电网调峰指标的调控额度，形成每个台区的台区调峰指标，并将台区调峰指标下发到安装于台区总表侧的台区采集终端；

台区采集终端用于依据台区调峰指标和光伏用户装机容量，按照台区层边端自控策略，对台区调峰指标进行分解，确定调控额度；台区采集终端根据台区运行负载率、光伏出力情况、储能系统的运行状态以及预设的正反重过载阈值，生成台区正反重过载调控策略；台区采集终端按照调峰指标优先满足的原则，将目标分解为定时控制、比例控制、限值控制三种控制类型，根据控制类型和台区正反重过载调控策略，向安装于光伏并网点的光伏采集终端下发对应的控制指令；

光伏采集终端用于依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸。

可选地，所述定时控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元按设定时间段，定时下发指令控制光伏专用断路器跳合闸，或控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值；

所述比例控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发额定功率比例控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定比例值；

所述限值控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发限值控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值。

可选地，所述光伏采集终端具体用于执行以下操作：

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断光伏并网功率达到超容控制阈值且持续时间超过1min时，采用限值控制的控制方式，通过下发有功功率、无功功率调控指令至光伏逆变器，调节光伏逆变器出力，使光伏并网功率低于报装容量，并向台区采集终端上报控制事件。

本发明预先设置有用户层并网自治策略、台区层边端自控策略和区域层聚合调控策略，通过明确的分层调控策略，有效减少了层级间的信息交互，从而降低了通信成本。本发明考虑了多种控制类型，如定时控制、限值控制和比例控制，以满足从即时应急响应到长期规划的各种控制需求。本发明明确了区域层、台区层和用户层之间的优先级，确保在冲突或紧急情况下按照既定的优先级进行操作，实现了不同层级的配合，提高了控制精度和控制的响应时间，保证电网实时运行的稳定性和安全性。从而，本发明提供了一个综合、高效和安全的方法来管理和调度分布式光伏发电系统，优化了系统性能，降低了通信成本，并提高了电网的稳定性和安全性。解决了现有分布式光伏控制技术的通信成本高、无法满足多种控制需求以及无法保证电网实时运行的稳定性和安全性的技术问题。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1是本发明一示例性实施例提供的基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法的流程示意图；

图2是本发明一示例性实施例提供的不同层级之间的数据流动示意图。

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。

应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

还应理解，在本发明实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。

还应理解，对于本发明实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。

另外，本发明中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还应理解，本发明对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明提出了一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法，该方法预先设置有用户层并网自治策略、台区层边端自控策略和区域层聚合调控策略，其中区域层聚合调控策略的调控指令的优先级最高，台区层边端自控策略的调控指令的优先级次之，用户层并网自治策略的调控指令的优先级最低；预先设置有用户层孤岛控制、超容控制和过电压控制三种控制方式，其中用户层孤岛控制的优先级最高，超容控制的优先级次之，过电压控制的优先级最低。

在本发明实施例中，预先设置了分层分级调控策略，包括用户层并网自治策略、台区层边端自控策略和区域层聚合调控策略三部分。其中，区域层聚合调控策略的调控指令的优先级最高，台区层边端自控策略的调控指令的优先级次之，用户层并网自治策略的调控指令的优先级最低。

用户层并网自治策略指：分布式电源接入单元监测到孤岛运行、电能质量异常、超容运行等控制需求时进行边缘控制。其本地控制具有最高的即时性和准确性，有效实现分布式光伏的孤岛保护、电能质量保护与超容稽查。

台区层边端自控策略指：台区采集终端监测到反向重过载，正向过载时，自主生成调控策略，通过分布式电源接入单元或智能物联电能表进行控制的方式。

区域层聚合调控策略指：光伏区域群调群控主站按照电网调峰、台区治理、用户治理等控制需求，自主生成调控策略，通过台区采集终端、分布式电源接入单元等设备进行控制的方式。

其中，区域层聚合调控有着最低的实时性和准确性，其主要的目标为根据调度部门提供的电网调峰指标，根据发电预测数据与历史负荷数据，将指标向下分解，其控制方式主要采用定时控制。另外，区域层聚合调控同时也包括对台区层与用户层不具备自主调控能力时的调控策略。

在本发明实施例中，控制方式包括用户层孤岛控制、超容控制和过电压控制。其中，用户层孤岛控制优先级最高，超容控制优先级次之，过电压控制优先级最低，当发生超容控制时，超容控制目标仅可主站解除。

控制申请机制为：当采集终端触发边端自控时，采集终端生成控制指令后需上报采集主站审批，采集主站审批通过后生成控制指令下发至采集终端，由采集终端执行。

控制类型包括紧急控制（刚性）、定时控制、限值控制（柔性）、比例控制（柔性）。其中，紧急控制指：出现孤岛效应等情况下，分布式电源接入单元控制光伏专用断路器跳合闸，实现对光伏用户并离网控制。定时控制指：下发定时控制指令，分布式电源接入单元应按设定时间段，下发指令控制光伏专用断路器跳合闸，或控制光伏逆变器输出有功功率、无功功率，目标不超过设定值。限值控制指：下发限值控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、无功功率不超过设定值。比例控制指：下发逆变器额定功率比例控制指令，控制光伏逆变器有功功率、无功功率不超过设定比例值。

图1是本发明一示例性实施例提供的基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法的一个流程示意图。如图1所示，基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法包括以下步骤：

步骤1：光伏区域群调群控主站接收调度系统下发的电网调峰指标，通过数据中台获取分布式光伏系统的运行情况；其中，运行情况包括发电量、上网电量、消纳情况、倒送情况、出力情况、可调情况、异常情况、区域发电预测曲线数据和历史负荷曲线数据；

在本发明实施例中，如图2所示，光伏区域群调群控主站通过数据中台，获取低压分布式光伏系统的运行情况，包括发电量、上网电量、消纳情况、倒送情况、出力情况、可调情况、异常情况，接收电网调峰指标；同时包括区域发电预测曲线数据、历史负荷曲线数据。

之后，光伏区域群调群控主站依据分布式光伏系统的运行情况，在不同时间断面分解调控额度，形成每个台区的台区调峰指标，并下发到台区总表侧的台区采集终端。

需要特别说明的是，调峰指标可由主站直接生成控制指令下发执行；主站可将台区内用户控制命令下发至采集终端，由采集终端定时执行；主站可将台区调控整体目标下发采集终端，由采集终端自行分解执行；主站可将控制命令下发至分布式电源接入单元，由分布式电源接入单元定时执行。

步骤2：光伏区域群调群控主站依据分布式光伏系统的运行情况，按照区域层聚合调控策略，在不同时间断面分解电网调峰指标的调控额度，形成每个台区的台区调峰指标，并将台区调峰指标下发到安装于台区总表侧的台区采集终端；

可选地，该方法还包括：根据相关标准设定反向重过载调控阈值及持续时间、反向重过载恢复阈值及持续时间、反向重过载调控目标值，并下发至台区采集终端。

在本发明实施例中，需要设置反向重过载阈值。具体为，根据相关标准设定反向重过载调控阈值（默认80%）及持续时间（默认15min）、反向重过载恢复阈值（默认60%）及持续时间（默认15min）、反向重过载调控目标值（默认75%），阈值和时间参数可设，并下发到采集终端中

可选地，该方法还包括：设置多个调控参数，包括U₁-U₁₀和T₁-T₁₀；其中，U₁-U₁₀分别表示不同数额的产权分界点电压阈值，T₁-T₁₀分别表示不同数额的控制持续时间；根据设置的多个调控参数，确定电压越限的10个判断条件，包括条件1、条件2、条件3、条件4、条件5、条件6、条件7、条件8、条件9和条件10。

在本发明实施例中，需要设置过电压阈值。具体为，设置10组调控参数U₁-U₁₀、T₁-T₁₀。当分布式电源接入单元监测到产权分界点电压满足判断条件时，上报电压越限事件，具体判断条件见表1所示。

表1

步骤3：台区采集终端依据台区调峰指标和光伏用户装机容量，按照台区层边端自控策略，对台区调峰指标进行分解，确定调控额度；台区采集终端根据台区运行负载率、光伏出力情况、储能系统的运行状态以及预设的正反重过载阈值，生成台区正反重过载调控策略；台区采集终端按照调峰指标优先满足的原则，将目标分解为定时控制、比例控制、限值控制三种控制类型，根据控制类型和台区正反重过载调控策略，向安装于光伏并网点的光伏采集终端下发对应的控制指令；

可选地，所述定时控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元按设定时间段，定时下发指令控制光伏专用断路器跳合闸，或控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值；所述比例控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发额定功率比例控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定比例值；所述限值控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发限值控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值。

在本发明实施例中，台区采集终端安装于台区总表侧，高频测量台区变压器低压侧电气量，并可以通过双模技术，对台区中的设备进行实时采集，适合作为台区的调控主机。主站向台区采集终端下发指标，台区采集终端根据现场情况将指标进行进一步分解。具体为：

（1）台区调峰指标分解

采集终端依据台区调峰指标、光伏用户装机容量划分调控额度

（2）正反向重过载调控

采集终端根据台区运行负载率、光伏出力情况、储能系统的运行状态，生成台区正反重过载调控策略。

（3）生成单户控制策略

按照调峰指标优先满足的原则，将目标分解为定时控、比例控、限值控三种控制方式，向光伏采集终端下发策略。

步骤4：光伏采集终端依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸。

可选地，所述光伏采集终端依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸，包括：当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断光伏并网功率达到超容控制阈值且持续时间超过1min时，采用限值控制的控制方式，通过下发有功功率、无功功率调控指令至光伏逆变器，调节光伏逆变器出力，使光伏并网功率低于报装容量，并向台区采集终端上报控制事件。

可选地，所述光伏采集终端依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸：当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件1、条件2时，若用户配置储能设备，则控制储能设备停止充电、开启放电；控制完成2min后，若产权分界点电压大于第一电压阈值，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若产权分界点电压小于或者等于第一电压阈值，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；当分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件3、条件4、条件5或条件6时，分布式电源接入单元向光伏逆变器下发无功功率、功率因数、有功功率控制指令；控制完成2min后，若产权分界点电压小于第二电压阈值，生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若产权分界点电压大于或者等于第二电压阈值，生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；若用户配置储能设备，分布式电源接入单元先控制储能设备停止放电、开启充电，再调控光伏出力；若光伏出力达到最低值仍未调控成功，分布式电源接入单元则生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；当分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件7或条件8时，控制光伏并网点和储能并网点的光伏专用断路器跳闸，若断路器的实际状态为分闸状态，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若断路器的实际状态为合闸状态，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；当分布式电源接入单元监测到产权分界点电压符合判断条件9、条件10时，下发控制指令，恢复光伏专用断路器、光伏逆变器、储能设备（充电桩）至电压越限前初始状态；若状态恢复成功，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若状态恢复失败，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端。

可选地，所述光伏采集终端依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸，包括：当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据确定分布式光伏出现孤岛运行时，控制光伏并网点和储能并网点的光伏专用断路器跳闸，并向台区采集终端上报孤岛事件。

在本发明实施例中，光伏采集终端安装于光伏并网点，高频测量光伏并网点电气量，并能够进行电能质量分析。依据台区采集终端下发的控制指令与监测的结果，对控制进一步细化，生成最终控制指令。具体为：

（1）超容控制

分布式电源接入单元监测到光伏并网功率达到超容控制阈值，且持续时间超过1min时，通过下发有功功率、无功功率调控指令，调节光伏逆变器出力，使光伏并网功率低于报装容量，并向采集终端上报控制事件。控制方式采用限值控。

（2）过电压控制

当分布式电源接入单元监测到产权分界点电压符合条件1、条件2时，若用户配置储能设备（充电桩），则控制储能设备（充电桩）停止充电、开启放电。控制完成2min后，若产权分界点电压＞U₂，分布式电源接入单元生成并上报本地调控成功事件；若产权分界点电压≤U₂，分布式电源接入单元生成并上报本地调控失败事件。

当分布式电源接入单元监测到产权分界点电压符合条件3、条件4、条件5或条件6时，分布式电源接入单元下发柔性调控指令（无功功率、功率因数、有功功率控制指令），控制完成2min后，若产权分界点电压＜U₃，生成并上报本地调控成功事件；若产权分界点电压≥U₃，生成并上报本地调控失败事件。若用户配置储能设备（充电桩），分布式电源接入单元先控制储能设备（充电桩）停止放电、开启充电，再调控光伏出力。若光伏出力达到最低值仍未调控成功，分布式电源接入单元则生成并上报本地调控失败事件。控制方式宜采用限值控、比例控、定值控。

当分布式电源接入单元监测到产权分界点电压符合条件7或条件8时，控制光伏并网点和储能（充电桩）并网点的光伏专用断路器跳闸，若断路器的实际状态为分闸状态，分布式电源接入单元生成并上报本地调控成功事件；若断路器的实际状态为合闸状态，分布式电源接入单元生成并上报本地调控失败事件。

当分布式电源接入单元监测到产权分界点电压符合判断条件9、条件10时，下发控制指令，恢复光伏专用断路器、光伏逆变器、储能设备（充电桩）至电压越限前初始状态；若状态恢复成功，分布式电源接入单元生成并上报本地调控成功事件；若状态恢复失败，分布式电源接入单元生成并上报本地调控失败事件。

需要特别说明的是，在1小时内，分布式电源接入单元控制光伏专用断路器跳闸2次后进入闭锁状态，并上报电压越限调控闭锁事件，第2次跳闸后不再下发合闸指令，2小时后解除闭锁。

（3）用户层孤岛控制

分布式电源接入单元监测到孤岛运行时，紧急控制光伏并网点和储能并网点的光伏专用断路器跳闸，并向采集终端上报孤岛事件。

本技术方案提出了一个分层的调控策略来管理与调度光伏发电系统，旨在降低通信成本、满足多种控制需求、并提高控制精度和响应时间。以下是本技术方案的主要效果总结：

（1）优化信息交互：通过明确的分层调控架构，本方案有效减少了层级间的信息交互，从而降低了通信成本。

（2）满足多元控制需求：该方案考虑了多种控制类型，如紧急控制、定时控制、限值控制和比例控制，以满足从即时应急响应到长期规划的各种控制需求。

（3）提高控制精度与响应速度：通过不同层级的配合，实现了更高的控制精度与更快的响应时间，特别是在用户层的并网自治和电能质量异常响应。

（4）分级优先级管理：明确了区域层、台区层和用户层之间的优先级，确保在冲突或紧急情况下按照既定的优先级进行操作，保证系统稳定。

本发明定通过义区域层、台区层和用户层，各层之间通过协调和优化算法进行互动的方法；针对每一层能够获取到的采集数据，以及信道特点制定信息交互规则，保证信息的顺畅传递与功能；在满足信道的同时，保证不同数据策略在决策时能够获得充足且实时的数据输入，保障最佳决策，以确保群调群控功能的实时与精确，保障系统的稳定和高效运行。

本发明融合多种控制方式，能够将紧急控制、定时控制等不同控制方式集成到一个统一的框架中。根据系统状态和需求，动态调整和切换不同的控制策略。在融合不同控制方式时，制定明确的优先级规则，确保关键任务的优先执行。

综上所述，本发明预先设置有用户层并网自治策略、台区层边端自控策略和区域层聚合调控策略，通过明确的分层调控策略，有效减少了层级间的信息交互，从而降低了通信成本。本发明考虑了多种控制类型，如定时控制、限值控制和比例控制，以满足从即时应急响应到长期规划的各种控制需求。本发明明确了区域层、台区层和用户层之间的优先级，确保在冲突或紧急情况下按照既定的优先级进行操作，实现了不同层级的配合，提高了控制精度和控制的响应时间，保证电网实时运行的稳定性和安全性。从而，本发明提供了一个综合、高效和安全的方法来管理和调度分布式光伏发电系统，优化了系统性能，降低了通信成本，并提高了电网的稳定性和安全性。解决了现有分布式光伏控制技术的通信成本高、无法满足多种控制需求以及无法保证电网实时运行的稳定性和安全性的技术问题。

示例性系统

本发明实施例还提供了一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控系统，预先设置有用户层并网自治策略、台区层边端自控策略和区域层聚合调控策略，其中区域层聚合调控策略的调控指令的优先级最高，台区层边端自控策略的调控指令的优先级次之，用户层并网自治策略的调控指令的优先级最低；预先设置有用户层孤岛控制、超容控制和过电压控制三种控制方式，其中用户层孤岛控制的优先级最高，超容控制的优先级次之，过电压控制的优先级最低；并且，分布式光伏分层分级调控系统包括：光伏区域群调群控主站、安装于台区总表侧的台区采集终端以及安装于光伏并网点的光伏采集终端；其中

光伏区域群调群控主站用于接收调度系统下发的电网调峰指标，通过数据中台获取分布式光伏系统的运行情况；其中，运行情况包括发电量、上网电量、消纳情况、倒送情况、出力情况、可调情况、异常情况、区域发电预测曲线数据和历史负荷曲线数据；用于依据调度系统下发的电网调峰指标，按照区域层聚合调控策略，在不同时间断面分解电网调峰指标的调控额度，形成每个台区的台区调峰指标，并将台区调峰指标下发到安装于台区总表侧的台区采集终端；

台区采集终端用于依据台区调峰指标和光伏用户装机容量，按照台区层边端自控策略，对台区调峰指标进行分解，确定调控额度；台区采集终端根据台区运行负载率、光伏出力情况、储能系统的运行状态以及预设的正反重过载阈值，生成台区正反重过载调控策略；台区采集终端按照调峰指标优先满足的原则，将目标分解为定时控制、比例控制、限值控制三种控制类型，根据控制类型和台区正反重过载调控策略，向安装于光伏并网点的光伏采集终端下发对应的控制指令；

光伏采集终端用于依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸。

可选地，所述定时控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元按设定时间段，定时下发指令控制光伏专用断路器跳合闸，或控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值；

所述比例控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发额定功率比例控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定比例值；

所述限值控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发限值控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值。

可选地，所述光伏采集终端具体用于执行以下操作：

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断光伏并网功率达到超容控制阈值且持续时间超过1min时，采用限值控制的控制方式，通过下发有功功率、无功功率调控指令至光伏逆变器，调节光伏逆变器出力，使光伏并网功率低于报装容量，并向台区采集终端上报控制事件。

本发明的实施例的基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控系统与本发明的另一个实施例的基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法相对应，在此不再赘述。

还需要指出的是，在本发明的系统、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本发明的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (6)

1.一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控方法，其特征在于，预先设置有用户层并网自治策略、台区层边端自控策略和区域层聚合调控策略，其中区域层聚合调控策略的调控指令的优先级最高，台区层边端自控策略的调控指令的优先级次之，用户层并网自治策略的调控指令的优先级最低；预先设置有用户层孤岛控制、超容控制和过电压控制三种控制方式，其中用户层孤岛控制的优先级最高，超容控制的优先级次之，过电压控制的优先级最低；并且，该方法包括：

光伏区域群调群控主站接收调度系统下发的电网调峰指标，通过数据中台获取分布式光伏系统的运行情况；其中，运行情况包括发电量、上网电量、消纳情况、倒送情况、出力情况、可调情况、异常情况、区域发电预测曲线数据和历史负荷曲线数据；

光伏区域群调群控主站依据分布式光伏系统的运行情况，按照区域层聚合调控策略，在不同时间断面分解电网调峰指标的调控额度，形成每个台区的台区调峰指标，并将台区调峰指标下发到安装于台区总表侧的台区采集终端；

台区采集终端依据台区调峰指标和光伏用户装机容量，按照台区层边端自控策略，对台区调峰指标进行分解，确定调控额度；台区采集终端根据台区运行负载率、光伏出力情况、储能系统的运行状态以及预设的正反重过载阈值，生成台区正反重过载调控策略；台区采集终端按照调峰指标优先满足的原则，将目标分解为定时控制、比例控制、限值控制三种控制类型，根据控制类型和台区正反重过载调控策略，向安装于光伏并网点的光伏采集终端下发对应的控制指令；

光伏采集终端依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸；其中

所述光伏采集终端依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸，包括：

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断光伏并网功率达到超容控制阈值且持续时间超过1min时，采用限值控制的控制方式，通过下发有功功率、无功功率调控指令至光伏逆变器，调节光伏逆变器出力，使光伏并网功率低于报装容量，并向台区采集终端上报控制事件；

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件1、条件2时，若用户配置储能设备，则控制储能设备停止充电、开启放电；控制完成2min后，若产权分界点电压大于第一电压阈值，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若产权分界点电压小于或者等于第一电压阈值，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；其中，条件1的判定条件为U≤185V且T≥2s，条件2的判定条件为U≤198V且T≥5min，U为产权分界点电压，T为持续时间；

当分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件3、条件4、条件5或条件6时，分布式电源接入单元向光伏逆变器下发无功功率、功率因数、有功功率控制指令；控制完成2min后，若产权分界点电压小于第二电压阈值，生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若产权分界点电压大于或者等于第二电压阈值，生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；若用户配置储能设备，分布式电源接入单元先控制储能设备停止放电、开启充电，再调控光伏出力；若光伏出力达到最低值仍未调控成功，分布式电源接入单元则生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；其中，条件3的判定条件为U≥245V且T≥120min，条件4的判定条件为U≥255V且T≥60min，条件5的判定条件为U≥265V且T≥30min，条件6的判定条件为U≥275V且T≥30s；

当分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件7或条件8时，控制光伏并网点和储能并网点的光伏专用断路器跳闸，若断路器的实际状态为分闸状态，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若断路器的实际状态为合闸状态，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；其中，条件7的判定条件为U≥280V且T≥2s，条件8的判定条件为U≥285V且T≥1s；

当分布式电源接入单元监测到产权分界点电压符合判断条件9、条件10时，下发控制指令，恢复光伏专用断路器、光伏逆变器、储能设备至电压越限前初始状态；若状态恢复成功，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若状态恢复失败，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；其中，条件9的判定条件为U≥210V且T≥60min，条件10的判定条件为U≤240V且T≥60min；

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据确定分布式光伏出现孤岛运行时，控制光伏并网点和储能并网点的光伏专用断路器跳闸，并向台区采集终端上报孤岛事件。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述定时控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元按设定时间段，定时下发指令控制光伏专用断路器跳合闸，或控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值；

所述比例控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发额定功率比例控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定比例值；

所述限值控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发限值控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：根据相关标准设定反向重过载调控阈值及持续时间、反向重过载恢复阈值及持续时间、反向重过载调控目标值，并下发至台区采集终端。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

设置多个调控参数，包括U₁-U₁₀和T₁-T₁₀；其中，U₁-U₁₀分别表示不同数额的产权分界点电压阈值，T₁-T₁₀分别表示不同数额的控制持续时间；

根据设置的多个调控参数，确定电压越限的10个判断条件，包括条件1、条件2、条件3、条件4、条件5、条件6、条件7、条件8、条件9和条件10。

5.一种基于云边端一体协同的分布式光伏分层分级调控系统，其特征在于，预先设置有用户层并网自治策略、台区层边端自控策略和区域层聚合调控策略，其中区域层聚合调控策略的调控指令的优先级最高，台区层边端自控策略的调控指令的优先级次之，用户层并网自治策略的调控指令的优先级最低；预先设置有用户层孤岛控制、超容控制和过电压控制三种控制方式，其中用户层孤岛控制的优先级最高，超容控制的优先级次之，过电压控制的优先级最低；并且，分布式光伏分层分级调控系统包括：光伏区域群调群控主站、安装于台区总表侧的台区采集终端以及安装于光伏并网点的光伏采集终端；其中

光伏区域群调群控主站用于接收调度系统下发的电网调峰指标，通过数据中台获取分布式光伏系统的运行情况；其中，运行情况包括发电量、上网电量、消纳情况、倒送情况、出力情况、可调情况、异常情况、区域发电预测曲线数据和历史负荷曲线数据；用于依据调度系统下发的电网调峰指标，按照区域层聚合调控策略，在不同时间断面分解电网调峰指标的调控额度，形成每个台区的台区调峰指标，并将台区调峰指标下发到安装于台区总表侧的台区采集终端；

台区采集终端用于依据台区调峰指标和光伏用户装机容量，按照台区层边端自控策略，对台区调峰指标进行分解，确定调控额度；台区采集终端根据台区运行负载率、光伏出力情况、储能系统的运行状态以及预设的正反重过载阈值，生成台区正反重过载调控策略；台区采集终端按照调峰指标优先满足的原则，将目标分解为定时控制、比例控制、限值控制三种控制类型，根据控制类型和台区正反重过载调控策略，向安装于光伏并网点的光伏采集终端下发对应的控制指令；

光伏采集终端用于依据监测到的电气量数据以及台区采集终端下发的控制指令，按照用户层并网自治策略，将控制进一步细化为超容控制、过电压控制、用户层孤岛控制三种控制方式，生成最终控制指令并下发至光伏逆变器或者光伏专用断路器跳闸；其中

所述光伏采集终端具体用于执行以下操作：

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断光伏并网功率达到超容控制阈值且持续时间超过1min时，采用限值控制的控制方式，通过下发有功功率、无功功率调控指令至光伏逆变器，调节光伏逆变器出力，使光伏并网功率低于报装容量，并向台区采集终端上报控制事件；

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件1、条件2时，若用户配置储能设备，则控制储能设备停止充电、开启放电；控制完成2min后，若产权分界点电压大于第一电压阈值，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若产权分界点电压小于或者等于第一电压阈值，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；其中，条件1的判定条件为U≤185V且T≥2s，条件2的判定条件为U≤198V且T≥5min，U为产权分界点电压，T为持续时间；

当分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件3、条件4、条件5或条件6时，分布式电源接入单元向光伏逆变器下发无功功率、功率因数、有功功率控制指令；控制完成2min后，若产权分界点电压小于第二电压阈值，生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若产权分界点电压大于或者等于第二电压阈值，生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；若用户配置储能设备，分布式电源接入单元先控制储能设备停止放电、开启充电，再调控光伏出力；若光伏出力达到最低值仍未调控成功，分布式电源接入单元则生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；其中，条件3的判定条件为U≥245V且T≥120min，条件4的判定条件为U≥255V且T≥60min，条件5的判定条件为U≥265V且T≥30min，条件6的判定条件为U≥275V且T≥30s；

当分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据判断产权分界点电压符合预设的条件7或条件8时，控制光伏并网点和储能并网点的光伏专用断路器跳闸，若断路器的实际状态为分闸状态，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若断路器的实际状态为合闸状态，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；其中，条件7的判定条件为U≥280V且T≥2s，条件8的判定条件为U≥285V且T≥1s；

当分布式电源接入单元监测到产权分界点电压符合判断条件9、条件10时，下发控制指令，恢复光伏专用断路器、光伏逆变器、储能设备至电压越限前初始状态；若状态恢复成功，分布式电源接入单元生成本地调控成功事件并上报至台区采集终端；若状态恢复失败，分布式电源接入单元生成本地调控失败事件并上报至台区采集终端；其中，条件9的判定条件为U≥210V且T≥60min，条件10的判定条件为U≤240V且T≥60min；

当光伏采集终端的分布式电源接入单元依据监测到的电气量数据确定分布式光伏出现孤岛运行时，控制光伏并网点和储能并网点的光伏专用断路器跳闸，并向台区采集终端上报孤岛事件。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述定时控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元按设定时间段，定时下发指令控制光伏专用断路器跳合闸，或控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值；

所述比例控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发额定功率比例控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定比例值；

所述限值控制的控制方式为：光伏采集终端的分布式电源接入单元向光伏逆变器下发限值控制指令，控制光伏逆变器的输出有功功率、输出无功功率不超过设定值。