一种考虑新能源特性的AVC闭环仿真评价方法及系统与流程

本发明涉及一种avc仿真评价方法，尤其涉及一种考虑新能源特性的avc闭环仿真评价方法及系统。

背景技术：

1、随着风电、光伏等新能源的大规模并网，新能源机组依托并网逆变器已初步具备无功调节能力。在此背景下，考虑新能源无功调节特性的自动电压控制（avc）无功优化策略已成为当前新型电力系统领域的研究热点。相应地，对适配该场景的avc控制策略开展真实有效的仿真验证，确保其在复杂动态工况下可靠运行的需求也日益迫切。

2、然而，现有技术还存在以下不足：1、现有的面向avc策略的仿真验证技术大多基于传统电网架构设计，未能充分融入新能源出力的随机性及其无功调节特性，难以适配新型电力系统的实际运行需求。2、现有技术普遍采用简单的指标对比方式，无法全面、深入地验证avc控制策略在不同工况下的有效性与鲁棒性。3、在综合考量多种新能源出力场景下avc控制策略的表现时，现有技术依赖人工逐一设定场景参数、手动执行多次仿真并整理结果，过程繁琐、耗时且容易出错。

3、具体而言，专利cn105893714b提出了一种基于大电网仿真系统的avc检测与评估方法，通过预设案例实现控制效果评价，但该方法仅采用静态工况仿真，无法适应新能源无功出力动态波动的真实场景。专利cn113821016b和cn119690040a分别针对新能源场站avc子站和主站设计了闭环测试方案，但其主要侧重于主站通信与控制逻辑的验证，并未对avc控制策略本身的有效性进行系统性评估。上述专利均聚焦于单一典型运行场景下的电压偏差、网损等指标计算，无法反映新能源出力的随机性与波动性对策略效果的实质性影响。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的第一个目的是提供一种实现全链条自动化评价、显著提升测试效率与评价结果全面性、鲁棒性好的avc闭环仿真评价方法；本发明的第二个目的是提供实现所述方法的avc闭环仿真评价系统。

2、技术方案：本发明所述的考虑新能源特性的avc闭环仿真评价方法，包括以下步骤：

3、（1）构建闭环仿真环境，所述闭环仿真环境集成电网模型、新能源电源模型、负荷模型及传统调压设备模型，并设置与待验证avc控制策略的交互接口，使所述avc控制策略根据仿真环境实时运行数据下发调压指令，控制传统调压设备及新能源电源的无功出力；

4、（2）对新能源场站的历史出力数据进行预处理，并通过聚类分析将历史日出力数据划分为至少两种典型出力模式，以各典型出力模式的聚类中心向量作为对应的出力时序曲线，生成至少两组新能源典型出力场景并确定各场景的发生概率；其中，每组新能源典型出力场景包含其对应的出力时序曲线；

5、（3）将所述新能源典型出力场景的出力时序曲线装配为仿真输入数据，并依次将所述仿真输入数据输入所述闭环仿真环境执行批量时序仿真，获得每个场景下的电网运行参数；

6、（4）针对每个场景，根据该场景对应的电网运行参数计算量化评价指标，所述量化评价指标至少包括电压合格率、有功网损降低率、新能源无功利用率和传统调压设备动作总次数；

7、（5）根据各场景的发生概率，对所述量化评价指标进行概率化统计处理，计算加权均值和加权方差，并生成概率化性能评价报告。

8、优选的，步骤（2）中，所述生成至少两组新能源典型出力场景包括：

9、分别对光伏与风电的历史日出力数据进行聚类，得到光伏的若干类典型出力模式与风电的若干类典型出力模式，以各类模式的聚类中心曲线作为对应的出力时序曲线；

10、将光伏的典型出力模式与风电的典型出力模式进行组合配对，生成风光联合出力场景，并按各类模式在历史数据中的天数占比确定各联合场景的发生概率。

11、优选的，步骤（2）中，所述预处理包括对所述历史出力数据进行缺失值填补、异常数据剔除、时序对齐与归一化处理。

12、优选的，步骤（3）中，将所述新能源典型出力场景的出力时序曲线装配为仿真输入数据时，还包括：叠加典型负荷波动场景的负荷时序曲线；所述典型负荷波动场景来源于电网典型日的原始历史负荷曲线，经预处理后划分为峰荷、谷荷和平稳基荷三类；叠加后各场景的概率沿用其所叠加的新能源典型出力场景的原有概率；叠加时，所述负荷时序曲线与所述出力时序曲线采用相同时长和相同采样间隔，实现全时序逐点对齐组配。

13、优选的，步骤（3）中，执行批量时序仿真时，为每个场景设置仿真超时时间，当某场景仿真超时时自动跳过并记录异常。

14、优选的，步骤（4）中：

15、所述电压合格率通过统计各节点电压合格的时间点数占比，对所有节点取平均值，或根据预设规则对关键节点进行加权平均得到；

16、所述有功网损降低率通过计算待评价策略与基准策略的总网损差异比率得到；

17、所述新能源无功利用率通过计算每个新能源场站实际无功出力与最大无功能力的时间积分比值，并取所有场站的平均值得到；

18、所述传统调压设备动作总次数通过统计并联电容器组、并联电抗器组和有载调压变压器分接头的动作次数总和得到。

19、优选的，步骤（5）中，所述概率化统计处理还包括：

20、对各评价指标进行归一化处理后，按预设权重加权求和得到综合评分；

21、将测试信息、概率化统计结果及分场景详细结果整合为评价报告。

22、优选的，步骤（2）中，所述聚类分析采用k-means++算法。

23、本发明所述的考虑新能源特性的avc闭环仿真评价系统，用于实现本发明所述的方法，包括：

24、存储器，用于存储计算机程序与电网模型数据；

25、至少一个处理器，耦合至所述存储器，并被配置执行所述计算机程序以通过以下模块协同工作：

26、闭环仿真模块，配置为构建闭环仿真环境，所述闭环仿真环境集成电网模型、新能源电源模型、负荷模型及传统调压设备模型，并设置与待验证avc控制策略的交互接口，使所述avc控制策略根据实时运行数据下发调压指令，控制传统调压设备及新能源电源的无功出力，并输出每个场景下的电网运行参数；

27、场景生成与管理模块，配置为对新能源场站的历史出力数据进行预处理，并通过聚类分析将历史日出力数据划分为至少两种典型出力模式，以各典型出力模式的聚类中心向量作为对应的出力时序曲线，生成至少两组新能源典型出力场景并确定各场景的发生概率；以及将每组新能源典型出力场景的出力时序曲线装配为仿真输入数据，并依次将所述仿真输入数据输入所述闭环仿真模块执行批量时序仿真；

28、指标计算模块，配置为接收所述电网运行参数，针对每个场景自动计算量化评价指标，所述量化评价指标至少包括电压合格率、有功网损降低率、新能源无功利用率和传统调压设备动作总次数；

29、概率化统计与评价输出模块，配置为接收所述量化评价指标和各场景的发生概率，对各指标进行概率化统计处理，计算加权均值和加权方差，并生成概率化性能评价报告。

30、优选的，场景生成与管理模块还配置为：在将所述出力时序曲线装配为仿真输入数据时，叠加典型负荷波动场景的负荷时序曲线；所述典型负荷波动场景来源于电网典型日的原始历史负荷曲线，经预处理后划分为峰荷、谷荷和平稳基荷三类；叠加后各场景的概率沿用其所叠加的新能源典型出力场景的原有概率；叠加时，所述负荷时序曲线与所述出力时序曲线采用相同时长和相同采样间隔，实现全时序逐点对齐组配。

31、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：（1）通过构建集成新能源无功调节特性的闭环仿真环境，并基于历史数据聚类生成典型出力场景，能够真实模拟新能源出力的随机性与波动性，克服了现有静态仿真无法适配新型电力系统运行需求的缺陷；（2）通过自动生成多场景、批量仿真调度及多维度指标计算，实现了对avc控制策略在调压效果、经济性、新能源友好性和设备损耗程度等方面的全面量化评价，避免了单一指标对比的片面性；（3）通过全链条自动化仿真流程与概率化统计输出，无需人工逐一设定场景和手动整理结果，大幅提升测试效率与准确性，并为策略的准入测试、参数优化及鲁棒性认证提供量化技术支撑。