基于二分法的多层级配电网光伏承载力评估方法与流程

本发明涉及光伏配电网，具体涉及基于二分法的多层级配电网光伏承载力评估方法。

背景技术：

1、在国家“双碳”目标推进过程中，分布式光伏在配电网中的接入规模与渗透率持续提升，配电网呈现主配网-区域配网-台区配网的多层级拓扑耦合特征，光伏承载力评估已成为保障电网安全稳定运行、指导光伏有序并网的核心技术环节。

2、传统光伏承载力评估方法多采用常规二分法，通过固定步长缩窄光伏接入容量搜索区间完成评估，存在以下技术缺陷：

3、1.未考虑多层级配电网的拓扑耦合关系，仅针对单一电网层级独立评估，易出现上级电网运行约束满足、下级电网电压越限、线路过载等问题，评估结果与实际电网运行工况偏差大；

4、2.常规二分法采用固定搜索步长，迭代初期收敛速度慢，逼近极限值时精度不足，无法兼顾评估效率与准确性；

5、3.未结合随机运行场景开展约束校验，评估结果无法适配光伏出力、负荷波动的随机性。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于二分法的多层级配电网光伏承载力评估方法，解决了背景技术中提到的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、基于二分法的多层级配电网光伏承载力评估方法，包括：

4、s1、拓扑参数采集与多层级划分：

5、采集多层级配电网的拓扑结构、电气参数、负荷参数、存量光伏参数及运行约束阈值，将配电网划分为主配网层、区域配网层、台区配网层三级结构；

6、s2、多层级运行约束校验模型构建：

7、建立包含电压约束、线路载流量约束、网损约束、潮流约束的四层约束校验模型，形成光伏接入合规性判定标准；

8、s3、改进二分法搜索机制设计：

9、以各级电网理论最大光伏接入容量为上界、现有光伏装机容量为下界确定初始搜索区间；采用自上而下的分层迭代策略，将上级评估结果作为下级接入容量上限以传递约束；

10、迭代初期用经典二分法大步长搜索，约束满足率不达标时切换为固定小步长精细化搜索，完成变步长收敛优化；

11、s4、多层级光伏承载力迭代评估：

12、基于改进二分法结合蒙特卡洛模拟，按主配网层-区域配网层-台区配网层的顺序迭代计算，以约束满足率判定迭代有效性，得到各级电网光伏承载力上限；

13、s5、评估结果与接入方案输出。

14、进一步的，在s1中，

15、所述电气参数包括线路电阻、电抗、额定载流量，变压器额定容量、变压器变比；

16、所述负荷参数包括负荷类型、峰谷负荷值；所述存量光伏参数包括已接入光伏的容量与出力特性；

17、所述运行约束阈值包括电压允许波动范围、线路载流量上限、网损率上限、光伏并网点功率因数约束。

18、进一步的，在s2中，所述电压约束模型为：针对各级电网任意节点，光伏接入后，节点电压需满足波动范围约束：

19、

20、式中，、分别为不同电压等级电网额定电压的最大值和最小值，下标表示不同电压等级的配电网系统；为节点的节点电压大小。

21、进一步的，在s2中，所述线路载流量约束模型为：

22、

23、式中，为线路传输的有功功率（kw）；为线路功率因数。线路实际电流需满足额定上限约束：

24、

25、式中，为额定载流量。

26、进一步的，在s2中，所述网损约束模型为：

27、

28、多层级配电网综合网损率为：

29、

30、式中，为上级电网输入总有功功率，kw；为所有光伏电源总出力，kw；

31、综合网损率需满足上限约束：

32、。

33、进一步的，在s2中，所述潮流约束为模型为：

34、

35、式中，为节点集合；为节点i的有功注入功率；为节点i的无功注入功率；和分别为节点i光伏和负荷的有功功率；和分别为节点i光伏和负荷的无功功率，，分别为节点i、j的节点电压；和分别为支路ij的阻抗和导纳；为支路ij首末节点的相位差。

36、进一步的，在s3中，

37、初始搜索区间确定具体的过程为：以各级电网的理论最大光伏接入容量为上界，以现有装机容量为下界，初始化搜索区间，初始区间中点容量计算公式为：

38、

39、基于线路和变压器容量的极限值；

40、自上而下的分层迭代策略具体的为：先评估主配网层的光伏承载力，将主配网层的评估结果作为区域配网层的接入容量上限；再以区域配网层的评估结果作为台区配网层的接入容量上限，实现层级间约束的传递。

41、进一步的，在s3中，变步长收敛优化具体的为：

42、在迭代初期，采用经典二分法，此时步长较大为区间长度的1/2，进行粗略搜索，粗略搜索阶段新中点计算式为：

43、

44、当采用蒙特卡洛模拟校验约束出现小于约束满足率的情况时，切换为固定小步长进行精细化搜索，精细化搜索阶段的每次接入容量变为：

45、

46、

47、式中，表示光伏装机容量变化量，为一个固定值；、为最后一次使用经典二分法时对应的接入容量区间最大值和最小值。

48、进一步的，s4具体的为：

49、s4.1、针对主配网层，取初始区间中点，将作为主配网层的待评估光伏接入容量；针对所有配网层，基于蒙特卡洛模拟生成n组该接入容量下的光伏接入随机场景；

50、s4.2、结合s2的电网运行约束校验模型，通过潮流计算验证各场景下配网层约束是否满足；

51、若所有场景下配网层约束均满足，则将下界更新为xmin=xmid；

52、若所有场景下配网层约束均不满足，则将上界更新为xmax=xmid；

53、若所有场景下约束满足率小于设定值，则将设定值更新为xnew；重复迭代直至约束满足率满足设定值，则判定评估结果有效，得到主配网层的光伏承载力上限c1；

54、约束满足率定义为：

55、

56、式中，为满足所有约束的场景数量；为总模拟场景数量。

57、s4.3、将c1作为区域配网层的光伏接入容量上界，重复步骤s4.1、s4.2的迭代过程，得到区域配网层的光伏承载力上限c2。

58、s4.4、将c2作为台区配网层的光伏接入容量上界，重复步骤s4.1、s4.2的迭代过程，得到台区配网层的光伏承载力上限c3。

59、进一步的，s5具体的为：输出各级配电网的光伏承载力上限c1、c2、c3及对应的最优接入方案，包括光伏接入节点和接入容量分配。

60、本发明提供了基于二分法的多层级配电网光伏承载力评估方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：

61、本发明构建了多层级拓扑耦合模型，采用自上而下的分层迭代策略，实现了上下级电网约束的有效传递，解决了传统方法忽略层级耦合导致的评估偏差问题；优化了二分法的搜索机制，引入变步长收敛策略，可提升迭代收敛速度；本方法集成了适配多层级电网的运行约束校验环节，配套完整的理论公式，可保障评估结果贴合配电网实际运行工况。