一种基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统及方法与流程

本发明属于碳计量仿真，具体涉及一种基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统及方法。

背景技术：

1、随着电力行业低碳化发展，用于计算电力系统各节点碳排放因子、碳排放量以及碳排放流向的碳计量算法不断增多。不同碳计量算法在数据输入、拓扑处理、碳排放分配方式以及适用场景等方面可能存在差异，因而需要在不同电源构成、不同电压等级、不同网络连接关系和不同负荷特征下进行验证，才能判断算法的适用性和计算结果的可靠性。

2、碳计量算法的验证通常需要构建与目标电力系统场景相对应的仿真环境，并使该仿真环境能够提供电能数据、碳排放数据以及节点之间的上下游关系。对于不同的碳计量算法，或者对于同一算法的不同验证场景，所需的电源类型、节点数量、网络拓扑、电能流向和运行参数可能不同。

3、现有验证方式中，通常需要根据待验证算法和目标场景临时选择计量设备、信号源及采集设备，并完成设备布置、线路连接、参数配置和数据对应关系设置，以形成一套与该次验证任务相匹配的仿真系统。当需要验证另一种算法，或者改变电源构成、变电层级、用户类型和潮流路径时，往往需要重新调整设备、重新接线或重新搭建仿真系统。该过程涉及的设备和连接关系较多，操作较为繁琐，准备周期较长，而且不同次搭建形成的试验条件不易保持一致，导致仿真系统的复用性较低。

4、此外，基于电力潮流的碳计量算法通常涉及多个相互连接的计量节点。不同节点需要在同一时间范围内形成与各自运行状态对应的电气数据和电碳数据，并且各节点的数据还需要与所构建的网络拓扑准确对应。如果采用临时搭建的方式，不仅需要逐一配置多个计量点的运行参数，还需要反复核对计量设备、采集数据和拓扑节点之间的对应关系，进一步增加了算法验证的实施难度。

5、因此，现有技术需要一种复用性较高的碳计量算法验证平台，能够根据不同算法和不同验证场景的需要，灵活构建相应的电力系统仿真环境，并在无需针对每次验证任务重新搭建整套仿真系统的情况下，完成多种碳计量算法的验证。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本发明的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统及方法。

2、为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统，包括若干源侧仿真单元、若干网侧仿真单元、若干荷侧仿真单元和仿真主站；

4、每个所述源侧仿真单元、所述网侧仿真单元和所述荷侧仿真单元分别设有电碳采集终端、至少一个电碳计量表和至少一个程控模拟源；

5、其中，每个所述电碳计量表分别连接一个所述程控模拟源，以形成一个仿真节点，所述程控模拟源用于按照同步控制信号向各电碳计量表提供相互独立的电信号；

6、所述电碳采集终端与所述电碳计量表通信连接，用于采集各电碳计量表在所述电信号作用下产生的电碳计量数据；

7、所述仿真主站与所述采集终端、所述程控模拟源通信连接，用于配置所述仿真节点的节点属性及所述仿真节点之间的连接关系，根据所述连接关系构建表征各仿真节点之间电能流向的电力潮流拓扑，基于所述电力潮流拓扑和所述电碳计量数据进行电碳数据计算，得到各仿真节点的电碳计算结果，并将所述电碳计算结果与对应的电碳计量数据进行对比，输出验证结果。

8、作为一种优选的实施方式，各所述程控模拟源用于按照所述同步控制信号，在同一时刻输出指定的不同电信号。

9、作为一种进一步优选的实施方式，所述仿真主站用于根据目标电力系统场景为各仿真节点配置对应的电信号参数，并生成同步控制信号。

10、作为一种进一步优选的实施方式，所述电信号包括电压、电流、频率、相位和持续时间中的至少一种数据。

11、作为一种优选的实施方式，所述仿真主站配置有电碳计量仿真软件，所述电碳计量仿真软件包括源侧仿真模块、网侧仿真模块、荷侧仿真模块，所述源侧仿真模块、网侧仿真模块和荷侧仿真模块分别用于生成源侧仿真节点、网侧仿真节点和荷侧仿真节点的节点属性。

12、作为一种优选的实施方式，所述源侧仿真节点包括常规能源发电节点、新能源发电节点、储能节点和外来线路节点中的至少一种。

13、另一方面，本发明还提供一种基于电力潮流的电力系统碳计量仿真方法，应用于如上述任一项所述的基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统，方法包括：

14、获取目标电力系统场景，根据所述目标电力系统场景配置源侧仿真节点、网侧仿真节点和荷侧仿真节点的节点属性以及各仿真节点之间的逻辑连接关系；

15、根据各仿真节点之间的逻辑连接关系，构建表征各仿真节点之间电能流向的电力潮流拓扑；

16、根据各仿真节点的节点属性确定对应的电信号参数，生成同步控制信号，并根据所述同步控制信号控制各程控模拟源在同一时刻向对应的电碳计量表输出能够独立设置的电信号；

17、通过各电碳采集终端采集对应电碳计量表在所述电信号作用下产生的电能计量数据和电碳计量数据；

18、基于所述电力潮流拓扑和所述电碳计量数据进行电碳数据计算，得到各仿真节点的电碳计算结果，并将各仿真节点的电碳计算结果与对应的电碳计量数据进行对比，输出验证结果。

19、作为一种优选的实施方式，配置源侧仿真节点、网侧仿真节点和荷侧仿真节点的节点属性，包括：

20、配置源侧仿真节点的发电源类型、碳排放因子确定参数和电压等级；

21、配置网侧仿真节点的电压等级；

22、配置荷侧仿真节点的用能属性和自备电源属性

23、与现有技术相比，本发明提供的基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统及方法，具有以下有益效果：

24、本发明在同一仿真平台中设置若干源侧仿真单元、若干网侧仿真单元、若干荷侧仿真单元和仿真主站，并允许仿真主站根据目标电力系统场景配置各仿真节点的节点属性以及节点之间的逻辑连接关系，从而根据所配置的节点属性和逻辑连接关系构建表征各仿真节点之间电能流向的电力潮流拓扑。由此，可在既有硬件基础上灵活构建不同规模、不同源网荷组成和不同连接方式的电力系统仿真环境，当验证对象或验证条件发生变化时，可通过调整节点属性和连接关系重新构建电力潮流拓扑，而无需对实体电网进行改造，也无需整体更换仿真设备。这样能够提高仿真场景切换的灵活性，不必针对每一种碳计量算法或每一个验证场景重新选配和搭建整套仿真系统，提高仿真平台的复用性并减少验证前的准备工作，并使不同算法可以轻易在具有明确节点关系和潮流路径的预设验证条件下进行计算和比较。

1.一种基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统，其特征在于，包括若干源侧仿真单元、若干网侧仿真单元、若干荷侧仿真单元和仿真主站；

2.根据权利要求1所述的基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统，其特征在于，各所述程控模拟源用于按照所述同步控制信号，在同一时刻输出指定的不同电信号。

3.根据权利要求2所述的基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统，其特征在于，所述仿真主站用于根据目标电力系统场景为各仿真节点配置对应的电信号参数，并生成同步控制信号。

4.根据权利要求2所述的基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统，其特征在于，所述电信号包括电压、电流、频率、相位和持续时间中的至少一种数据。

5.根据权利要求1所述的基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统，其特征在于，所述仿真主站配置有电碳计量仿真软件，所述电碳计量仿真软件包括源侧仿真模块、网侧仿真模块、荷侧仿真模块，所述源侧仿真模块、网侧仿真模块和荷侧仿真模块分别用于生成源侧仿真节点、网侧仿真节点和荷侧仿真节点的节点属性。

6.根据权利要求1所述的基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统，其特征在于，所述源侧仿真节点包括常规能源发电节点、新能源发电节点、储能节点和外来线路节点中的至少一种。

7.一种基于电力潮流的电力系统碳计量仿真方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的基于电力潮流的电力系统碳计量仿真系统，其特征在于，方法包括：

8.根据权利要求7所述的基于电力潮流的电力系统碳计量仿真方法，其特征在于，配置源侧仿真节点、网侧仿真节点和荷侧仿真节点的节点属性，包括：