一种面向绿色降耗的配电设备柔性投退控制方法及系统与流程

本发明涉及配电自动化，尤其涉及一种面向绿色降耗的配电设备柔性投退控制方法及系统。

背景技术：

1、在配电自动化技术领域，配电网中多类设备的投退操作是维持电网安全经济运行的重要手段；随着双碳目标推进，相关技术已逐步纳入碳排放及节能降损等绿色指标，部分方案通过多目标优化将碳排放量作为目标之一，亦有方案基于碳流追踪分析配电网碳排放分布；然而上述方法多面向离线调度或周期性优化，其决策粒度与投退控制的在线实时响应需求存在差异，绿色降耗指标多以加权方式嵌入安全约束框架，碳排放影响难以在投退决策环节预先量化并独立参与择优。

2、在实际的配电设备投退控制场景中，每一次具体的投入或退出操作均会改变配电网的拓扑结构与潮流分布，进而引发各支路碳流率及系统总碳排放量的相应变化；由于现有方法针对单次投退操作所引发碳流变化的瞬态响应评估手段不足，碳排放影响在决策时无法被量化为可参与择优的指标，多类型设备各自的电气特性与动作约束亦难以在同一决策框架下统一协调；这使得每一次投退操作所产生的碳减排效果只能在操作执行后通过后续统计间接获知，绿色降耗目标始终无法有效直接驱动投退决策的择优过程；因此如何提升绿色降耗目标在投退控制决策中的执行效力，成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种面向绿色降耗的配电设备柔性投退控制方法及系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供的一种面向绿色降耗的配电设备柔性投退控制方法，包括：

3、s1、对配电网在当前运行状态下多维数据集中的电气量数据进行潮流计算，得到基准潮流分布，所述多维数据集包含电气量数据、设备状态数据、拓扑结构数据及碳排放数据；

4、s2、基于所述基准潮流分布、所述配电网中电源节点的实时碳排放强度系数与负荷节点的碳排放流率初始值，按照预设的碳流追踪规则，生成所述配电网中各支路的碳流率分布数据集；

5、s3、基于所述基准潮流分布和所述碳流率分布数据集，枚举出所述配电网中可投退配电设备的候选投退操作，生成候选投退操作集，遍历提取所述候选投退操作集中候选投退操作执行后对应的碳减排潜力预估值；

6、s4、以所述碳减排潜力预估值作为首要优先级评价指标，构建所述候选投退操作的可行性筛选规则，从所述候选投退操作集中，筛选出有效候选集；

7、s5、在所述有效候选集中，选取所述碳减排潜力预估值的绝对值最大的候选投退操作作为最优操作，并根据所述最优操作，生成所述可投退配电设备的柔性投退控制指令。

8、进一步地，所述对配电网在当前运行状态下多维数据集中的电气量数据进行潮流计算，得到基准潮流分布，包括：

9、提取配电网中各配电节点在当前运行状态下有功注入功率与无功注入功率；

10、根据所述配电网的网络拓扑结构，确定所述配电网中各支路的阻抗参数及各配电节点之间的连接关系；

11、将所述各配电节点的有功注入功率与无功注入功率作为边界条件，进行迭代求解，得到所述各配电节点的电压相量；

12、根据所述电压相量与所述阻抗参数，计算出所述各支路的有功功率、无功功率及电流幅值，并将所述有功功率、所述无功功率及所述电流幅值汇总为基准潮流分布。

13、进一步地，所述基于所述基准潮流分布、所述配电网中电源节点的实时碳排放强度系数与负荷节点的碳排放流率初始值，按照预设的碳流追踪规则，生成所述配电网中各支路的碳流率分布数据集，包括：

14、所述碳排放流率初始值为从配电网碳流管理系统获取的负荷节点碳流率校验基准值；

15、将所述配电网中电源节点的实时碳排放强度系数与所述电源节点在当前运行状态下的注入有功功率相乘，得到所述电源节点的总注入碳流率；

16、根据所述配电网中功率传输的有向性，以所述注入有功功率为追踪起点，从所述电源节点向所述负荷节点的传输方向，逐级遍历所述各支路与所述传输方向上中间配电节点；

17、在所述中间配电节点处，根据中间配电节点对应注入支路的功率与流出支路的功率之间比例关系，将所述注入支路所承载的功率分配至所述流出支路，直至遍历至所述配电网中全部负荷节点；

18、将所述各电源节点对应初始注入功率在各支路中的分配比例汇总，得到所述配电网中功率从各电源节点向各负荷节点对应功率传输路径的功率分配比例。

19、进一步地，所述基于所述基准潮流分布、所述配电网中电源节点的实时碳排放强度系数与负荷节点的碳排放流率初始值，按照预设的碳流追踪规则，生成所述配电网中各支路的碳流率分布数据集，还包括：

20、基于预设的碳流追踪规则中比例共享原则与所述功率分配比例，将所述总注入碳流率沿所述功率传输路径逐级向下游分配，得到所述各支路承载的来自各电源节点的碳排放量；

21、在所述各支路中，将经过同一支路的碳排放量进行累加，得到所述同一支路的总传输碳排放量；

22、将所述总传输碳排放量除以所述同一支路的有功功率，得到单位功率碳流率，并将负荷节点的碳排放流率初始值作为边界约束，使所述碳排放量之和与所述碳排放流率初始值相匹配；

23、将匹配通过后单位功率碳流率与所述各支路中对应支路的有功功率相乘，得到所述各支路的碳流率，并汇总为碳流率分布数据集。

24、进一步地，所述基于所述基准潮流分布和所述碳流率分布数据集，枚举出所述配电网中可投退配电设备的候选投退操作，生成候选投退操作集，包括：

25、根据所述配电网中可投退配电设备的当前投退状态标识，将所述当前投退状态标识为投入状态的设备标记为可执行退出操作；

26、将所述当前投退状态标识为退出状态的设备标记为可执行投入操作；

27、在所述可投退配电设备中，对所述可投退配电设备中当前允许执行的投入或退出操作，逐一生成对应的操作记录；

28、将所述操作记录组合为候选投退操作集。

29、进一步地，所述遍历提取所述候选投退操作集中候选投退操作执行后对应的碳减排潜力预估值，包括：

30、根据所述候选投退操作集中候选投退操作对应的设备编号及动作类型，进行拓扑变化推演，得出所述候选投退操作实施后配电网拓扑结构的变化方式；

31、根据所述变化方式，对所述基准潮流分布及配电网的网络拓扑参数进行支路功率再分配，得到所述候选投退操作实施后各支路的有功功率变化量；

32、以所述碳流率分布数据集中各支路的单位功率碳流率为碳流灵敏度关系，将所述各支路的有功功率变化量换算为对应的碳流率变化预测量；

33、将所述碳流率变化预测量进行代数加和，得到所述候选投退操作对应的总碳流率变化量，并将所述总碳流率变化量作为碳减排潜力预估值；所述碳减排潜力预估值作为候选投退操作之间的相对碳减排排序指标，其数值不直接等同于系统碳排放量的绝对变化量。

34、进一步地，所述遍历提取所述候选投退操作集中候选投退操作执行后对应的碳减排潜力预估值，还包括：

35、对所述有功功率变化量，采用节点电压幅值对节点注入功率的灵敏度关系进行功率电压映射，得到所述候选投退操作实施后各配电节点的电压幅值变化量，并将所述各配电节点的当前电压幅值与所述电压幅值变化量相加，得到所述各配电节点的预估电压幅值；

36、将各支路的有功功率变化量汇总后，进行网损增量合并，得到所述候选投退操作对应的配电网网损变化预估值；

37、根据所述可投退配电设备的累计动作次数与额定运行参数，对所述可投退配电设备进行设备寿命评估，得到所述候选投退操作对应的设备寿命损耗率预估值。

38、进一步地，所述以所述碳减排潜力预估值作为首要优先级评价指标，构建所述候选投退操作的可行性筛选规则，从所述候选投退操作集中，筛选出有效候选集，包括：

39、剔除所述候选投退操作集中碳减排潜力预估值为正值的候选投退操作，得到剔除后候选投退操作集；

40、获取各配电节点所在电压等级对应的电压合格上限值与电压合格下限值，以及各可投退配电设备对应的可允许最大动作次数阈值和寿命损耗率上限阈值；

41、针对所述剔除后候选投退操作集中的每一个候选投退操作，校验其对应的各配电节点的预估电压幅值是否均处于所述电压合格下限值与所述电压合格上限值之间、对应的可投退配电设备的累计动作次数是否未超过对应的可允许最大动作次数阈值、以及对应的设备寿命损耗率预估值是否未超过所述寿命损耗率上限阈值；

42、将通过全部校验的候选投退操作保留，构成有效候选集。

43、进一步地，所述在所述有效候选集中，选取所述碳减排潜力预估值的绝对值最大的候选投退操作作为最优操作，并根据所述最优操作，生成所述可投退配电设备的柔性投退控制指令，包括：

44、将所述有效候选集中，碳减排潜力预估值对应绝对值最大的候选投退操作，标记为最优操作；

45、若有效候选集中存在多个候选投退操作具有相同的绝对值最大值，则比较所述多个候选投退操作对应的配电网网损变化预估值，并将所述配电网网损变化预估值中最小的候选投退操作，标记为最优操作；

46、若所述配电网网损变化预估值仍相同，则比较所述多个候选投退操作对应的设备寿命损耗率预估值，并将所述设备寿命损耗率预估值最低的候选投退操作，标记为最优操作；

47、根据所述最优操作的设备编号及动作类型，生成所述可投退配电设备的柔性投退控制指令。

48、为了解决上述问题，本发明还提供一种面向绿色降耗的配电设备柔性投退控制系统，所述系统包括：

49、基准潮流获取模块，用于对配电网在当前运行状态下多维数据集中的电气量数据进行潮流计算，得到基准潮流分布，所述多维数据集包含电气量数据、设备状态数据、拓扑结构数据及碳排放数据；

50、碳流分布解析模块，用于基于所述基准潮流分布、所述配电网中电源节点的实时碳排放强度系数与负荷节点的碳排放流率初始值，按照预设的碳流追踪规则，生成所述配电网中各支路的碳流率分布数据集；

51、绿色潜力评估模块，用于基于所述基准潮流分布和所述碳流率分布数据集，枚举出所述配电网中可投退配电设备的候选投退操作，生成候选投退操作集，遍历提取所述候选投退操作集中候选投退操作执行后对应的碳减排潜力预估值；

52、多重约束筛选模块，用于以所述碳减排潜力预估值作为首要优先级评价指标，构建所述候选投退操作的可行性筛选规则，从所述候选投退操作集中，筛选出有效候选集；

53、绿色最优决策模块，用于在所述有效候选集中，选取所述碳减排潜力预估值的绝对值最大的候选投退操作作为最优操作，并根据所述最优操作，生成所述可投退配电设备的柔性投退控制指令。

54、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

55、1.本发明通过将支路碳流率作为核心状态变量引入投退控制过程，实现了对单次投退操作碳排放影响的精细量化；在获得基准潮流分布后，结合电源节点的实时碳排放强度系数与负荷节点的碳排放流率初始值，按照碳流追踪规则生成各支路的碳流率分布数据集；以各支路的单位功率碳流率作为碳流灵敏度关系，将候选操作导致的有功功率变化量换算为对应的碳流率变化预测量，在无需为每个候选操作重复执行完整的碳流追踪计算的前提下快速获得各候选操作的碳减排潜力预估值，使碳排放影响在决策环节即被量化表达，每一次投退操作的碳减排效果在决策实施前即可获知其预期方向，并通过碳减排潜力预估值的相对大小比较实现候选操作间的排序择优。

56、2.本发明构建了以碳减排潜力为首要优先级的递进式决策框架。优先剔除增碳操作，再依据负向绝对值最大原则选取最优操作，使绿色降耗上升为投退决策的首要驱动因素。当多个候选操作碳减排效果相同时，依次以网损变化预估值和设备寿命损耗率预估值作为递进比较依据，形成碳减排优先、网损次之、设备寿命再次之的分层择优机制，该机制将多类型设备的电气特性与动作约束统一纳入同一决策框架，在保证碳减排最优的前提下兼顾运行经济性与设备健康状态，使绿色降耗目标在投退控制决策全过程中得以切实执行。