一种基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法与流程

本发明涉及微电网功率分配，特别是一种基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法。

背景技术：

1、随着分布式电源、储能装置、柔性负荷及电动汽车充换电设备在配电网侧的大量接入，微电网逐渐由单一自治运行向微电网集群协同运行发展。在微电网集群中，通常通过能量管理系统、边缘控制器或分布式控制节点，对集群内设备进行有功功率协调分配。现有分布式控制方法多依据设备额定容量、可调节裕度、荷电状态、运行成本或预设权重，将理论总目标有功功率分解至各分布式电源、储能单元或可控负荷，以满足并网点功率约束、负荷平衡及新能源消纳需求。

2、微电网设备集群在实际运行中存在设备在线状态变化、可控状态波动、通信质量差异、功率边界触限及指令响应偏差等情况。现有协调功率分配方法通常更关注理论目标功率的静态分摊，对实际总响应有功功率与理论总目标有功功率之间偏差的闭环反馈利用不足。因此，需要一种基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法，以结合设备状态矩阵、不可控设备固化功率及可控设备剩余容量，实现更适应分布式控制场景的有功功率分配。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法解决现有分布式控制场景下微电网集群功率分配中理论目标与设备实际响应能力匹配不足和在线不可控设备固化功率难以有效参与净目标功率重构的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了一种基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法，其包括：采集微电网设备集群的状态数据，对状态数据进行标准化封装、有效性校验和状态画像构建，生成设备状态矩阵，设备状态矩阵包括设备标识、在线状态、可控状态、实际有功功率、功率边界参数以及上一周期已分配有功功率；基于设备状态矩阵中的实际总响应有功功率，计算实际总响应有功功率与理论总目标有功功率之间的偏差，并对理论总目标有功功率进行闭环修正，获取本轮功率分配周期对应的总目标有功功率；依据设备状态矩阵中的在线状态和可控状态，将离线设备排除出本轮分配，将在线且可控的设备划分为可控设备集合，将在线但不可控的设备划分为不可控设备集合，将不可控设备集合中各设备的当前实际运行功率作为固化功率，从修正后总目标有功功率中扣除固化功率，得到待分配净目标有功功率；从设备状态矩阵中提取功率边界参数和可控设备集合的已分配功率，计算各可控设备的剩余可用功率容量，并按照各可控设备的剩余可用功率容量占总剩余可用功率容量的比例，对待分配净目标有功功率进行带边界约束的迭代分配，得到目标有功功率；将各可控设备的目标有功功率与各不可控设备的固化功率进行合并，生成设备级功率控制指令。

5、作为本发明所述基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法的一种优选方案，其中，所述采集微电网设备集群的状态数据，对状态数据进行标准化封装、有效性校验和状态画像构建，生成设备状态矩阵，设备状态矩阵包括设备标识、在线状态、可控状态、实际有功功率、功率边界参数以及上一周期已分配有功功率，具体步骤如下：

6、从设备样本库采集状态数据，并进行时间对齐、单位统一和字段封装，得到标准化状态记录；

7、对标准化状态记录进行有效性校验和状态画像构建，状态画像值基于在线状态、通信质量、指令响应残差和功率边界有效性生成，并按设备标识整合在线状态、可控状态、功率边界及实际功率，生成设备状态矩阵。

8、作为本发明所述基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法的一种优选方案，其中，所述基于设备状态矩阵中的实际总响应有功功率，计算实际总响应有功功率与理论总目标有功功率之间的偏差，具体步骤如下：

9、从设备状态矩阵和设备样本库中读取功率、状态、通信及边界数据，筛选得到设备响应序列；

10、构建设备电气-通信交互图，并对设备响应序列进行一致性校正和残差过滤，生成偏差值、偏差等级和异常设备标识。

11、作为本发明所述基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法的一种优选方案，其中，所述获取本轮功率分配周期对应的总目标有功功率，具体步骤如下：

12、基于偏差值、偏差等级和异常设备标识，结合上一周期修正后的总目标有功功率、当前理论总目标功率及可承载功率边界，生成闭环修正触发量；

13、根据闭环修正触发量形成总目标功率修正约束域，并在总目标功率修正约束域内依据历史偏差趋势、修正方向连续性和设备可信状态，对理论总目标功率进行限幅递推修正，获取本轮功率分配周期对应的总目标有功功率。

14、作为本发明所述基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法的一种优选方案，其中，所述设备电气-通信交互图是通过以各设备为节点，依据设备样本库中的母线归属和馈线连接关系建立电气连接边，并依据网络状态中的心跳、通信时延和丢包率确定通信可信度，再修正节点权重构建的。

15、作为本发明所述基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法的一种优选方案，其中，所述依据设备状态矩阵中的在线状态和可控状态，将离线设备排除出本轮分配，将在线且可控的设备划分为可控设备集合，将在线但不可控的设备划分为不可控设备集合，将不可控设备集合中各设备的当前实际运行功率作为固化功率，具体步骤如下：

16、从设备状态矩阵中读取状态特征数据，并结合设备电气-通信交互图提取邻接关系和边可信系数，得到设备分群基础数据；

17、基于设备分群基础数据生成基础状态可信特征、通信可信特征、残差可信特征、邻域一致性特征和功率边界安全特征，形成核心特征组，并对核心特征组进行加权归一化，得到本轮可分配锁存值；

18、若设备在线状态为离线，则直接排除出本轮分配；

19、若设备在线状态为在线、可控状态为可控，且本轮可分配锁存值达到锁存阈值，则划分为可控设备集合；

20、若设备在线状态为在线但可控状态为不可控，以及设备虽为在线且可控但本轮可分配锁存值未达到锁存阈值，则划分为不可控设备集合；

21、将不可控设备集合中各设备的当前实际有功功率锁定为固化功率，并将设备标识、固化功率值及固化原因对应存储。

22、作为本发明所述基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法的一种优选方案，其中，所述从修正后总目标有功功率中扣除固化功率，得到待分配净目标有功功率，具体步骤如下：

23、读取修正后的总目标功率和不可控设备固化功率，并对固化功率进行风险等效化处理，得到等效固化功率；

24、若可控设备集合为空，则停止本轮可控设备功率分配，并将不可控设备固化功率作为本轮输出功率指令，若可控设备集合非空时，扣除等效固化功率并边界限幅，得到待分配净目标功率。

25、作为本发明所述基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法的一种优选方案，其中，所述从设备状态矩阵中提取功率边界参数和可控设备集合的已分配功率，计算各可控设备的剩余可用功率容量，具体步骤如下：

26、从设备状态矩阵中提取可控设备的功率边界、已分配功率、实际功率、状态画像值，生成容量账本；

27、结合边界余量、爬坡可达量、执行偏离和邻域一致性，计算各可控设备的剩余可用功率容量；

28、按照与状态画像值、执行偏离量和邻域风险值对应的收缩系数，对剩余可用功率容量进行折减，对无剩余可用功率容量的设备，则不参与后续容量占比分配，并生成剩余容量表。

29、作为本发明所述基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法的一种优选方案，其中，所述得到目标有功功率，具体步骤如下：

30、读取待分配净目标有功功率、剩余容量表、可控设备功率边界、已分配功率、状态画像值和设备电气-通信交互图，建立迭代分配账本；

31、基于迭代分配账本按剩余容量占比生成初始分配份额，并对低置信设备进行份额抑制，得到候选功率分配量；

32、每轮将候选功率分配量写回迭代分配账本，锁定触边设备、回灌未分配残差，并在满足收敛条件后生成目标有功功率，将触及功率上下限的设备从后续分配集合中移除，将未分配残差在未锁定且具有剩余容量的设备之间按剩余容量占比重新分配，直至残差小于预设收敛阈值。

33、作为本发明所述基于闭环反馈的微电网集群协调功率分配方法的一种优选方案，其中，所述生成设备级功率控制指令，具体步骤如下：

34、从迭代分配账本和不可控设备固化功率清单中读取可控设备目标功率和不可控设备固化功率，建立设备级指令账本；

35、对合并功率进行边界复核、步长成形和指令类型标记，并基于指令账本进行电力调度指令封装处理，生成设备级功率控制指令。

36、本发明有益效果为：通过设备电气-通信交互图和偏差闭环修正，使分布式控制下的微电网集群能够结合实际响应、通信可信状态和电气邻接关系动态修正总目标功率，提高调度准确性；通过本轮可分配锁存值划分可控设备集合和不可控设备集合，并结合固化功率扣除、容量收缩和迭代分配，避免功率分配落入不可控或低可信设备，提升设备级功率控制指令的安全性和可执行性。