配电网台区充电桩承载力动态评估与智能规划系统及方法与流程

本发明属于配电网运行管控与充电桩接入规划，具体涉及一种配电网台区充电桩承载力动态评估与智能规划系统及方法。

背景技术：

1、随着新能源汽车产业的快速发展，充电桩规模化接入配电网台区已成为必然趋势，2024年以来，相关部门先后出台政策，明确要求强化充电桩接入过程中的电能质量问题治理，保障配电网安全稳定运行；当前，现有配电网台区充电桩承载力评估与规划方法存在诸多行业痛点，已无法满足实际应用需求，具体表现为：

2、（1）缺乏多维度约束联动校验机制：现有方法仅关注台区容量余量这一单一指标，未将电压偏差、谐波电流、反向负载率等与电能质量、电网安全相关的关键指标纳入约束体系，导致评估结果片面，易引发充电桩接入后电网过载、电能质量超标等运行风险。

3、（2）无法实现节点级精准接入管控：现有技术多聚焦于台区整体承载力评估，难以精准核算台区各节点的可接入充电桩容量，无法为充电桩的节点级选址、定容提供精准支撑，导致充电桩接入布局不合理，影响配电网运行效率。

4、（3）难以自动生成适配性提升方案：当充电桩接入承载力不足时，现有方法仅能提示承载力不足，无法结合台区实际运行情况，自动生成针对性的承载力优化提升方案，需依赖人工编制，导致效率低、适配性差，无法快速响应充电桩规模化接入需求。

5、（4）评估模型贴合度不足：现有承载力评估模型多采用传统算法，未充分利用历史数据的预测价值，导致评估结果的动态性、精准性不足，从而难以适配充电桩负荷波动大、接入场景多元的特点。

6、由此，基于上述行业痛点及政策要求，亟需提供一种能够实现多约束联动校验、节点级精准评估、智能生成优化提升方案的动态评估与规划系统，来支撑充电桩安全有序接入，从而推动配电网高质量发展。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种配电网台区充电桩承载力动态评估与智能规划系统及方法，用以解决现有技术中所存在的缺乏多维度约束联动校验机制、无法实现节点级精准接入管控、难以自动生成适配性提升方案以及评估模型贴合度不足的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，提供了一种配电网台区充电桩承载力动态评估与智能规划系统，包括：

4、数据输入模块，用于获取充电桩评估与规划数据，并发送至动态评估模块，其中，充电桩评估与规划数据包括配电网参数、负荷数据和配电网历史数据；

5、动态评估模块，用于基于负荷数据和配电网参数，计算出配电网中目标台区的台区最大可接入充电桩负荷量，以及基于配电网历史数据，进行目标台区的负荷预测，以根据负荷预测数据和台区最大可接入充电桩负荷量，动态更新目标台区中各节点的节点剩余可接入负荷量，以便基于各个节点剩余可接入负荷量，输出各节点的充电桩分级接入建议；

6、智能规划模块，用于获取充电桩候选规划方案，并发送至多约束联动校验模块；

7、多约束联动校验模块，用于基于充电桩候选规划方案，进行充电桩接入台区模拟，以模拟得到充电桩接入目标台区后，目标台区中各个指定节点的运行状态数据；

8、多约束联动校验模块，还用于根据各运行状态数据，计算出各指定节点的接入指标，并根据各个接入指标，得到充电桩候选规划方案的多约束校验结果发送至智能规划模块，其中，任一指定节点的接入指标包括该任一指定节点的电压偏差、反向负载率、电压标幺值和谐波电流；

9、智能规划模块，还用于根据多约束校验结果，更新充电桩候选规划方案，并将更新后的充电桩候选规划方案重新发送至多约束联动校验模块，直至满足规划收敛条件时，得到充电桩最优规划方案；

10、方案生成模块，用于基于充电桩接入承载力分析结果和充电桩最优规划方案，以及充电桩最优规划方案对应的多约束校验结果和对应的各个指定节点的运行状态数据，并利用预先构建的方案智能辅助编制大模型，生成目标台区的最优承载力提升方案，其中，所述充电桩接入承载力分析结果包括各个节点的充电桩分级接入建议；

11、结果输出模块，用于将充电桩接入承载力分析结果、最优承载力提升方案、充电桩最优规划方案和充电桩最优规划方案对应的多约束校验结果，进行可视化展示。

12、基于上述公开的内容，本发明先根据负荷数据和配电网参数，计算出台区最大可接入充电桩负荷量；然后，利用配电网历史数据，来进行目标台区的负荷预测，并基于负荷预测结果和前述计算出的台区最大可接入充电桩负荷量，来动态更新目标台区中各节点的节点剩余可接入负荷量，从而基于各个节点剩余可接入负荷量，来输出各节点的充电桩分级接入建议；如此，本发明充分利用了历史数据的预测价值，来进行负荷预测，从而提高了评估结果的动态性、精准性，且借助负荷预测与实时数据动态更新各节点的剩余可接入负荷量，并输出分级接入建议，能够实现从台区粗放估算到节点级精准管控的升级，进而可有效优化充电桩空间布局，提升配电网运行效率；同时，本发明通过构建涵盖电压偏差、谐波电流、反向负载率等多维度约束的联动校验机制，来进行充电桩候选规划方案的评估，突破了传统单一容量评估的局限，能够全面识别充电桩接入后的电能质量与安全风险，从而从源头避免了电网过载及超标事故；最后，基于前述数据，并自动调用大模型生成针对性的优化提升方案，来替代人工低效编制，基于此，可大幅缩短响应周期，从而适配充电桩规模化快速接入需求；由此，本发明提供了一种能够实现多约束联动校验、节点级精准评估、智能生成优化提升方案的动态评估与规划系统，能够支撑充电桩安全有序接入，可推动配电网高质量发展，因此，非常适用于大规模应用与推广。

13、在一个可能的设计中，所述配电网参数包括：主变压器额定容量，所述负荷数据包括台区基础负荷额定功率，且所述配电网历史数据包括历史负荷数据和历史充电桩接入运行数据；

14、其中，动态评估模块，用于根据所述主变压器额定容量和所述台区基础负荷额定功率，计算出目标台区的台区最大可接入充电桩负荷量；

15、动态评估模块，用于将历史负荷数据和历史充电桩接入运行数据，输入至负荷预测模型，得到目标台区在未来预设时长内的用户基础负荷预测数据和电动汽车充电负荷预测数据，并根据用户基础负荷预测数据和电动汽车充电负荷预测数据，确定出所述负荷预测数据，以将所述负荷预测数据，作为当前实际运行负荷量；

16、动态评估模块，还用于根据所述当前实际运行负荷量和所述台区最大可接入充电桩负荷量，计算出目标台区的台区剩余可接入负荷量，并根据台区剩余可接入负荷量动态更新目标台区中各节点的节点剩余可接入负荷量。

17、在一个可能的设计中，当根据所述主变压器额定容量和所述台区基础负荷额定功率，计算出目标台区的台区最大可接入充电桩负荷量时，所述动态评估模块被配置为：

18、按照如下公式，计算出所述台区最大可接入充电桩负荷量；

19、；

20、式中，表示所述台区最大可接入充电桩负荷量，表示所述主变压器额定容量，为台区综合功率因数，表示所述台区基础负荷额定功率；

21、相应的，当根据所述当前实际运行负荷量和所述台区最大可接入充电桩负荷量，计算出目标台区的台区剩余可接入负荷量时，所述动态评估模块则被配置为：

22、按照如下公式，计算出所述目标台区的台区剩余可接入负荷量；

23、；

24、式中，表示所述台区剩余可接入负荷量，表示所述当前实际运行负荷量。

25、在一个可能的设计中，所述配电网参数还包括：配电网拓扑数据；

26、其中，当根据台区剩余可接入负荷量动态更新目标台区中各节点的节点剩余可接入负荷量时，所述动态评估模块被配置为：

27、根据配电网拓扑数据，确定出目标台区中的各个节点，并获取目标台区的历史总负荷以及各个节点的节点历史负荷；

28、基于历史总负荷以及各个节点的节点历史负荷，计算出各个节点的负荷占比系数；

29、利用负荷占比系数和所述台区剩余可接入负荷量，计算出各个节点的分配接入负荷量；

30、获取各个节点的实际负荷，并根据各个节点的分配接入负荷量和各个节点的实际负荷，确定出各节点的节点剩余可接入负荷量。

31、在一个可能的设计中，所述运行状态数据包括：各指定节点的电压幅值和各指定节点的反向输送功率；

32、其中，当根据各个运行状态数据，计算出各个指定节点的接入指标时，所述多约束联动校验模块被配置为：

33、对于任一指定节点，获取该任一指定节点的额定电压；

34、根据额定电压和该任一指定节点的电压幅值，计算出该任一指定节点的电压偏差和电压标幺值；

35、基于所述任一指定节点的反向输送功率，计算出所述任一指定节点的反向负载率；

36、获取接入所述任一指定节点的充电桩的谐波参数和充电桩接入容量，并根据所述额定电压、所述谐波参数和所述充电桩接入容量，计算出该任一指定节点的谐波电流；

37、利用所述任一指定节点的电压偏差、电压标幺值、反向负载率和谐波电流，组成所述任一指定节点的接入指标。

38、在一个可能的设计中，当根据额定电压和该任一指定节点的电压幅值，计算出该任一指定节点的电压偏差和电压标幺值时，所述多约束联动校验模块被配置为：

39、将所述任一指定节点的电压幅值与所述额定电压之间的比值，作为所述电压标幺值；

40、根据所述额定电压和所述任一指定节点的电压幅值，并按照如下公式，计算出所述任一指定节点的电压偏差；

41、；

42、式中，表示所述任一指定节点的电压偏差，表示所述任一指定节点的电压幅值，表示所述任一指定节点的额定电压。

43、在一个可能的设计中，当基于所述任一指定节点的反向输送功率，计算出所述任一指定节点的反向负载率时，所述多约束联动校验模块被配置为：

44、获取目标台区在模拟接入前的实际运行总负荷量；

45、根据所述实际运行总负荷量以及所述任一指定节点的反向输送功率，并采用如下公式，计算出所述任一指定节点的反向负载率；

46、；

47、表示所述任一指定节点的反向负载率，表示所述任一指定节点的反向输送功率，表示所述实际运行总负荷量。

48、在一个可能的设计中，当根据各个接入指标，得到充电桩候选规划方案的多约束校验结果时，所述多约束联动校验模块被配置为：

49、获取各个指定节点的指标约束参数；

50、对于任一指定节点，判断所述任一指定节点的电压偏差、电压标幺值、反向负载率和谐波电流，是否均满足所述任一指定节点的指标约束参数；

51、若是，则确定出所述充电桩候选规划方案中所述任一指定节点的充电桩接入规划方案的校验结果为接入可行，否则，则确定出所述充电桩候选规划方案中所述任一指定节点的充电桩接入规划方案的校验结果为接入不可行，并在将所有指定节点均遍历完毕后，利用各个指定节点的充电桩接入规划方案的校验结果，组成所述多约束校验结果；

52、相应的，当根据多约束校验结果，更新充电桩候选规划方案时，智能规划模块被配置为：

53、基于多约束校验结果，确定出充电桩接入规划方案的校验结果为接入不可行的指定节点，以作为待调整节点；

54、采用单参数迭代试探法，调整各个待调整节点对应的充电桩接入容量，以在调整后，得到所述更新后的充电桩候选规划方案。

55、在一个可能的设计中所述配电网历史数据还包括：历史勘察信息和历史规划方案，其中，方案智能辅助编制大模型是基于历史勘察信息，历史规划方案，历史承载力分析结果，以及历史规划方案的多约束校验结果和对应的各个节点的运行状态数据所训练得到的。

56、第二方面，提供了一种配电网台区充电桩承载力动态评估与智能规划方法，其中，该方法基于第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述配电网台区充电桩承载力动态评估与智能规划系统实现，且所述方法包括：

57、获取充电桩评估与规划数据，其中，充电桩评估与规划数据包括配电网参数、负荷数据和配电网历史数据；

58、基于负荷数据和配电网参数，计算出配电网中目标台区的台区最大可接入充电桩负荷量，以及基于配电网历史数据，进行目标台区的负荷预测，以根据负荷预测数据和台区最大可接入充电桩负荷量，动态更新目标台区中各节点的节点剩余可接入负荷量，以便基于各个节点剩余可接入负荷量，输出各节点的充电桩分级接入建议；

59、获取充电桩候选规划方案；

60、基于充电桩候选规划方案，进行充电桩接入台区模拟，以模拟得到充电桩接入目标台区后，目标台区中各个指定节点的运行状态数据；

61、根据各个运行状态数据，计算出各个指定节点的接入指标，并根据各个接入指标，得到充电桩候选规划方案的多约束校验结果，其中，任一指定节点的接入指标包括该任一指定节点的电压偏差、反向负载率、电压标幺值和谐波电流；

62、根据多约束校验结果，更新充电桩候选规划方案，并基于更新后的充电桩候选规划方案重新进行充电桩接入台区模拟，直至满足规划收敛条件时，得到充电桩最优规划方案；

63、基于充电桩接入承载力分析结果和充电桩最优规划方案，以及充电桩最优规划方案对应的多约束校验结果和对应的各个指定节点的运行状态数据，并利用预先构建的方案智能辅助编制大模型，生成目标台区的最优承载力提升方案，其中，所述充电桩接入承载力分析结果包括各个节点的充电桩分级接入建议；

64、将充电桩接入承载力分析结果、最优承载力提升方案、充电桩最优规划方案和充电桩最优规划方案对应的多约束校验结果，进行可视化展示。

65、第三方面，提供了一种配电网台区充电桩承载力动态评估与智能规划装置，以装置为电子设备为例，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第二方面所述的配电网台区充电桩承载力动态评估与智能规划方法。

66、第四方面，提供了一种存储介质，存储介质上存储有指令，当指令在计算机上运行时，执行如第二方面所述的配电网台区充电桩承载力动态评估与智能规划方法。

67、第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如第二方面所述的配电网台区充电桩承载力动态评估与智能规划方法。

68、有益效果：

69、（1）多约束联动校验，提升评估精准性：构建覆盖电压偏差、谐波电流、反向负载率的多维度约束体系，实现了多指标联动校验，如此，可避免单一指标评估的片面性，从而能够有效规避充电桩接入后电网过载、电能质量超标等运行风险。

70、（2）节点级精准管控，适配多元场景：依托配电网拓扑架构，精准核算各节点承载力，实现了充电桩节点级选址、定容，适配选址定容、节点最大容量评估等多种应用场景，可满足不同用户的规划需求。

71、（3）智能生成提升方案，提升规划效率：通过构建智能辅助编制大模型，自动生成适配性强的承载力提升方案，如此，无需人工繁琐编制，大幅缩短了规划周期，并降低了人力成本。

72、（4）动态适配能力强，贴合实际运行场景：依托负荷预测模型实现负荷预测与承载力动态更新，能够适配充电桩负荷波动大的特点，同时支持参数灵活配置，可适配不同规模、不同类型的配电网台区。

73、（5）政策契合度高，支撑高质量发展：严格落实2024年以来相关政策对充电桩接入电能质量治理的要求，支撑充电桩安全有序接入，推动配电网台区向智能化、高效化升级，契合新型电力系统配电网高质量发展要求。