基于动态同步裕度的乡村能源异构资源聚合方法及系统与流程

本技术属于电力系统与配电网自动化，更具体地，涉及一种基于动态同步裕度的乡村能源异构资源聚合方法及系统。

背景技术：

1、随着乡村分布式新能源、储能装置及农业生产负荷的规模化接入，乡村配电网呈现出资源类型多样、空间分布离散及运行状态强时变等特征，实现异构资源的灵活聚合与协调控制对于提升乡村智慧能源系统的调节能力与供电可靠性具有重要意义。

2、现有资源聚合技术通常以装机容量、额定功率或静态可调功率作为聚合依据，通过将同一区域或同一类型的资源进行容量叠加来形成虚拟调节单元，并在一定程度上支撑了需求响应和分布式资源调度任务的执行。

3、然而，在乡村分布式智慧能源系统中，不同资源在响应时延、爬坡能力、可持续调节时间及状态边界等方面存在显著差异，若仅依据静态容量进行聚合，容易出现资源名义可调容量较大但实际同步响应能力不足的情况，进而导致调节指令执行偏差、功率振荡或聚合单元频繁重构，难以满足多时间尺度下精准调节的需求。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的异构资源静态聚合方式难以准确表征动态同步响应能力的问题，本技术通过一种基于动态同步裕度的乡村能源异构资源聚合方法，实现乡村异构分布式资源由静态容量聚合向动态同步能力匹配聚合的转变。

2、本技术的第一方面涉及一种基于动态同步裕度的乡村能源异构资源聚合方法，所述方法包括：获取分布式能源系统中各异构资源的实时运行状态；基于实时运行状态，以及当前调节任务的时间尺度与调节方向，提取各异构资源的多维动态响应特征，多维动态响应特征包括响应时延、爬坡能力、可调容量、持续调节时间以及状态约束裕度；基于多维动态响应特征，以及资源间在功率调节过程中的耦合影响，确定各异构资源的动态同步裕度；基于各异构资源间的特征差异与耦合灵敏度，确定资源间的同步匹配度，并联合各异构资源的动态同步裕度构建资源同步图，通过识别资源同步图中的连通分量划分至少一个自治聚合单元；获取聚合调节功率指令，并基于动态同步裕度将聚合调节功率指令分配至自治聚合单元内的各异构资源。

3、上述方案通过将响应时延、爬坡能力等多维动态特征与耦合影响统一映射为动态同步裕度指标，改变了传统仅依赖静态容量的聚合逻辑，使得聚合结果能够真实反映异构资源在特定调节任务下的实际同步响应潜力，避免了名义容量大而实际调节能力弱的资源被错误纳入聚合单元。

4、通过构建资源同步图并识别连通分量来划分自治聚合单元，实现了聚合结构随资源状态变化的滚动自适应重构，结合基于动态同步裕度的指令分配机制，确保了调节任务优先由响应快、裕度高且耦合影响小的资源承担，有效降低了局部越限风险并提升了系统整体的灵活自治运行能力。

5、在一些实施方式中，实时运行状态包括各异构资源的当前运行出力、可用能量状态、固有时延、爬坡速率以及运行上下限边界；基于实时运行状态，以及当前调节任务的时间尺度与调节方向，提取各异构资源的多维动态响应特征，包括：基于当前运行出力与运行上下限边界确定在调节方向下的容量边界；基于爬坡速率与时间尺度之积确定爬坡边界；基于可用能量状态确定在调节方向下用于本次调节的可用能量边界；将容量边界、爬坡边界以及可用能量边界三者中的极小值，确定为各个异构资源在调节方向下的最大可调功率；基于固有时延、爬坡速率以及运行上下限边界，分别提取相应的响应时延、爬坡能力以及状态约束裕度；并基于最大可调功率，提取相应的可调容量以及持续调节时间。

6、本方案通过综合容量、爬坡及能量三重边界约束来确定最大可调功率，并将物理状态量转化为标准化的动态响应特征，消除了异构资源间量纲差异对聚合判据的干扰，为后续动态同步裕度的精确计算提供了物理意义明确的数据基础。

7、在一些实施方式中，基于固有时延、爬坡速率以及运行上下限边界，分别提取相应的响应时延、爬坡能力以及状态约束裕度；并基于最大可调功率，提取相应的可调容量以及持续调节时间，包括：将各个异构资源的固有时延与时间尺度的比值进行负指数映射，得到对应的响应时延；计算各个异构资源的爬坡能力与待分配聚合调节功率指令的相对比值并归一化处理，得到对应的爬坡能力；从各个异构资源需要满足的物理及工艺状态约束集合中，分别计算每个状态量距离运行上下限边界的归一化偏离距离，并将各个状态量中偏离距离最小的值提取为对应的状态约束裕度；计算各个异构资源的最大可调功率在所有候选异构资源总最大可调功率中的占比，得到对应的可调容量；计算各个异构资源能够维持最大可调功率的时间与时间尺度的比值，得到对应的持续调节时间。

8、本方案通过负指数映射、归一化比值及最小裕度提取等处理手段，将非线性的物理约束转化为[0,1]区间内的标准化指标，既保留了资源响应的本质特性又保证了各维度特征在聚合评价中的可比性，提升了动态同步裕度计算的鲁棒性与准确性。

9、在一些实施方式中，基于多维动态响应特征，以及资源间在功率调节过程中的耦合影响，确定各异构资源的动态同步裕度，包括：获取为各项多维动态响应特征配置的一组非负特征权重，以及为耦合影响配置的惩罚扣减权重；将各异构资源的响应时延、爬坡能力、可调容量、持续调节时间以及状态约束裕度分别与对应的非负特征权重相乘并求和，得到基础响应裕度；将各个异构资源受到其他资源调节行为影响生成的耦合修正项与惩罚扣减权重相乘，得到耦合惩罚值；从基础响应裕度中减去耦合惩罚值，并将相减结果进行限幅，得到各异构资源的动态同步裕度。

10、本方案通过加权求和与耦合惩罚扣减相结合的机制，在量化资源自身调节能力的同时显式计入了资源间联动带来的负面影响，并通过限幅处理保证了裕度指标的统一尺度，使得动态同步裕度能够全面、客观地反映资源在复杂耦合环境下的真实可用调节能力。

11、在一些实施方式中，耦合修正项的确定步骤包括：针对同一电气耦合节点下的目标异构资源，获取关联异构资源的功率调节动作对目标异构资源运行边界的耦合灵敏度，以及关联异构资源在预分配阶段的有功调节增量；将耦合灵敏度与对应的有功调节增量相乘并在各个关联异构资源间进行累加求和，再除以聚合调节功率指令值，得到目标异构资源的耦合修正项。

12、本方案通过引入耦合灵敏度与预分配增量的乘积累加模型，精确量化了同一电气节点下资源调节行为的相互制约程度，将电气耦合关系转化为可计算的数值修正项，避免了因忽视资源间交互影响而导致的聚合能力高估问题。

13、在一些实施方式中，基于各异构资源间的特征差异与耦合灵敏度，确定资源间的同步匹配度，包括：针对任意两个异构资源，分别计算两者固有时延之差绝对值的负指数映射值，得到时延匹配项；分别提取两者爬坡能力、持续调节时间以及状态约束裕度各自的极小值与极大值，并分别计算极小值除以极大值的相对比值，依次得到爬坡匹配项、持续匹配项以及状态裕度匹配项；分别对时延匹配项、爬坡匹配项、持续匹配项以及状态裕度匹配项赋予非负权重系数进行加权累加，并扣减任意两个异构资源相互间的耦合灵敏度影响值，得到两者之间的同步匹配度。

14、本方案通过多维度特征相似性度量与耦合惩罚相结合的方式来评估资源间的协同潜力，确保了被划分到同一聚合单元的资源不仅在响应特性上高度匹配，而且在电气耦合上不会产生过强的负面干扰，从而提高了自治聚合单元内部运行的稳定性与协调性。

15、在一些实施方式中，联合各异构资源的动态同步裕度构建资源同步图，通过识别资源同步图中的连通分量划分至少一个自治聚合单元，包括：遍历系统内的任意两个异构资源，判定两者各自对应的动态同步裕度是否均大于或等于预设的裕度阈值，且两者之间的同步匹配度是否大于或等于预设的匹配度阈值；当判定同时满足时，在资源同步图中为任意两个异构资源建立有效连接边；提取建立有效连接边后的资源同步图中的各个独立连通分量，并将每一个连通分量内部包含的所有相互连通的异构资源划分为一个自治聚合单元。

16、本方案通过双重阈值筛选与图论连通分量识别算法，将复杂的资源分组问题转化为图结构的拓扑分析问题，实现了聚合单元的自动生成与动态演化，无需人工预设分区规则即可适应乡村能源系统资源状态的时变特性，增强了系统的自治能力。

17、在一些实施方式中，基于动态同步裕度将聚合调节功率指令分配至自治聚合单元内的各异构资源，包括：计算自治聚合单元内各个异构资源的动态同步裕度与自身最大可调功率的乘积，得到对应的个体有效调节能力；汇总自治聚合单元内所有异构资源的个体有效调节能力的累加和，得到自治聚合单元的有效可调功率；将对应的个体有效调节能力除以有效可调功率得到裕度加权分配占比，并依据裕度加权分配占比对聚合调节功率指令进行比例分配生成功率调节指令；通过饱和函数对功率调节指令进行上下限幅，并叠加至初始有功功率上以更新功率设定值，驱动对应的异构资源执行物理响应。

18、本方案通过动态同步裕度与最大可调功率的乘积作为分配权重，使调节指令自动向同步能力强且容量大的资源倾斜，并结合饱和函数确保分配结果严格满足物理约束，实现了调节任务在聚合单元内部的优化分配与安全执行，提升了整体响应精度。

19、在一些实施方式中，还包括：在执行功率分配之前，提取自治聚合单元内部所有异构资源的动态同步裕度中的极小值，作为组级同步裕度；判定自治聚合单元的有效可调功率是否大于或等于聚合调节功率指令，且组级同步裕度是否大于或等于设定的下限阈值；若是，则向各异构资源分配聚合调节功率指令；若否，则确定当前自治聚合单元不具备同步响应能力，触发系统资源重构，并终止当前分配动作。

20、本方案通过组级同步裕度与有效可调功率的双重校核机制，在指令下发前主动识别聚合单元的能力短板，当单元无法满足同步响应要求时及时触发重构，避免了无效或有害调节指令的执行，保障了乡村智慧能源系统安全稳定运行。

21、本技术的第二方面涉及一种基于动态同步裕度的乡村能源异构资源聚合系统，所述系统包括：状态获取单元，用于获取分布式能源系统中各异构资源的实时运行状态；特征提取单元，用于基于所述实时运行状态，以及当前调节任务的时间尺度与调节方向，提取各所述异构资源的多维动态响应特征，所述多维动态响应特征包括响应时延、爬坡能力、可调容量、持续调节时间以及状态约束裕度；同步裕度确定单元，用于基于所述多维动态响应特征，以及资源间在功率调节过程中的耦合影响，确定各所述异构资源的动态同步裕度；同步图构建单元，用于基于各所述异构资源间的特征差异与耦合灵敏度，确定资源间的同步匹配度，并联合各所述异构资源的所述动态同步裕度构建资源同步图，通过识别所述资源同步图中的连通分量划分至少一个自治聚合单元；功率分配单元，用于获取聚合调节功率指令，并基于所述动态同步裕度将所述聚合调节功率指令分配至所述自治聚合单元内的各所述异构资源。

22、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括：至少一个存储器，用于存储程序；至少一个处理器，用于执行存储器存储的程序，当存储器存储的程序被执行时，处理器用于执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

23、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，当计算机程序在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

24、第五方面，本技术提供一种计算机程序产品，当计算机程序产品在处理器上运行时，使得处理器执行第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所描述的方法。

25、可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

26、总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

27、（1）通过构建包含响应时延、爬坡能力、可调容量、持续调节时间及状态约束裕度的多维动态响应特征体系，并将其与资源间耦合影响相结合形成动态同步裕度指标，解决了传统静态容量聚合方法无法准确表征异构资源实际同步响应能力的技术问题，使得聚合评价从单一的功率维度扩展到了时间、能量及安全性等多个维度，显著提升了聚合结果的物理真实性与可执行性。

28、（2）采用资源同步图与连通分量识别技术划分自治聚合单元，并结合动态同步裕度加权分配机制进行指令分解，实现了聚合结构随资源状态波动的滚动自适应重构与调节任务的优化分配，有效克服了乡村能源系统资源分散、时变性强导致的聚合单元频繁失效问题，增强了系统在多时间尺度调节任务下的灵活自治能力与响应精度。

29、（3）通过在聚合决策与指令分配环节嵌入耦合修正项与组级同步裕度校核机制，显式计入了资源间电气耦合与工艺约束的相互影响，并在执行前主动识别能力短板触发重构，从根本上避免了因忽视资源联动效应或短板效应而引发的局部越限、功率振荡等安全风险，保障了乡村分布式智慧能源系统的安全稳定运行。