一种源网荷储一体化特征建模方法、系统、设备及介质与流程

本发明涉及电力系统建模与仿真分析，具体涉及一种源网荷储一体化特征建模方法、系统、设备及介质。

背景技术：

1、随着高比例可再生能源接入省级电力系统，电源出力波动、负荷侧灵活性资源分散及电网潮流双向变化等问题日益突出。现有建模方式通常分别建立电源、负荷及储能模型，缺少统一特征表达和跨环节耦合机制，且多局限于单一时间尺度，难以支撑年度规划、月度评估、日前调度与实时校核之间的滚动衔接。

2、现有方法对储能健康状态、温度约束、电动汽车参与意愿及工业负荷调节能力的刻画较为简化，也未充分考虑交直流混联电网的潮流调节能力和动态断面传输裕度，导致源网荷储协同分析结果难以准确反映系统实际运行状态。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，本发明提供一种源网荷储一体化特征建模方法、系统、设备及介质。

2、因此，本发明解决的技术问题是：如何现有方法对储能健康状态、温度约束、电动汽车参与意愿及工业负荷调节能力的刻画较为简化，也未充分考虑交直流混联电网的潮流调节能力和动态断面传输裕度，导致源网荷储协同分析结果难以准确反映系统实际运行状态的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种源网荷储一体化特征建模方法，其包括，基于气象再分析数据生成风光出力曲线簇，按爬坡率和极端出力持续时间识别风险区间，形成电源出力特征向量；分析空调热惯性、电动汽车参与意愿和工业工序柔性，形成负荷灵活性特征向量和源荷关联数据；基于源荷关联数据构造净负荷，按风险区间调整滤波窗口，确定储能目标功率和备用容量，依据健康状态、环境温度调整充放电效率、最小允许荷电状态，形成储能运行特征向量和源荷储关联数据；基于源荷储关联数据计算潮流，确定直流反转功率、虚拟阻抗和联络线动态传输裕度，形成电网响应特征向量；按时空和环节关联源荷储关联数据和电网响应特征向量，构建协同演化特征矩阵，建立多时间尺度状态传递和偏差反馈关系，生成多维特征数据库。

4、作为本发明所述的一种源网荷储一体化特征建模方法的一种优选方案，其中：所述基于气象再分析数据生成风光出力曲线簇，按爬坡率和极端出力持续时间识别风险区间，形成电源出力特征向量，包括：基于气象再分析数据拟合风资源概率分布和光资源概率分布，生成具有统一时间分辨率的风资源序列和光资源序列；将风资源序列和光资源序列转换为风电出力序列和光伏出力序列，按照时间连续关系组织形成风光出力曲线簇；采用滑动窗口计算风光出力曲线簇的爬坡率，依据爬坡率分布确定爬坡风险条件；统计极端出力连续时段的持续时间，依据爬坡风险条件和极端出力持续条件的双重判据识别风险区间，对风险区间进行标记，形成电源出力特征向量。

5、本优选方案通过爬坡风险与极端出力持续时间的联合识别，使风光出力波动区间的判定同时具备幅值特征和持续性特征。

6、作为本发明所述的一种源网荷储一体化特征建模方法的一种优选方案，其中：所述分析空调热惯性、电动汽车参与意愿和工业工序柔性，形成负荷灵活性特征向量和源荷关联数据，包括：基于室内温度变化关系和温度偏移容忍度确定空调负荷的可中断时窗，根据可中断时窗确定空调负荷可削减功率；基于电动汽车用户历史响应数据确定参与意愿，采用参与意愿对电动汽车技术可调度功率进行加权聚合，得到电动汽车聚合可调度功率及调度不确定性；按照工业工序链区分刚性任务和柔性任务，依据柔性任务的工序衔接关系确定工业负荷平移时段及平移功率；将空调负荷可削减功率、电动汽车聚合可调度功率和工业负荷平移功率组织形成负荷灵活性特征向量，按照时间标签和空间节点关联负荷灵活性特征向量与电源出力特征向量，形成源荷关联数据。

7、本优选方案通过统一刻画空调、电动汽车和工业负荷的调节能力，使分散负荷资源能够按时间标签和空间节点形成可关联的源荷特征。

8、作为本发明所述的一种源网荷储一体化特征建模方法的一种优选方案，其中：所述基于源荷关联数据构造净负荷，按风险区间调整滤波窗口，确定储能目标功率和备用容量，依据健康状态、环境温度调整充放电效率、最小允许荷电状态，形成储能运行特征向量和源荷储关联数据，包括：处理源荷关联数据，形成计及负荷灵活性调用的净负荷；按照风险区间配置滤波窗口，对净负荷进行频段分解，得到净负荷低频分量和净负荷高频分量；结合净负荷高频分量与极端出力持续时间确定储能目标功率，结合电动汽车聚合可调度功率与调度不确定性确定备用容量；将健康状态嵌入充放电效率函数，根据环境温度动态设置最小允许荷电状态，在荷电状态边界和备用容量约束下，按照调度指令优先级切换储能运行模式，形成储能运行特征向量；按照时间标签和空间节点关联储能运行特征向量与源荷关联数据，形成源荷储关联数据。

9、本优选方案通过风险区间驱动滤波窗口选择，结合健康状态与环境温度约束储能运行，使储能目标功率、备用容量和运行边界保持一致。

10、作为本发明所述的一种源网荷储一体化特征建模方法的一种优选方案，其中：所述基于源荷储关联数据计算潮流，确定直流反转功率、虚拟阻抗和联络线动态传输裕度，形成电网响应特征向量，包括：从源荷储关联数据中提取电源出力、负荷灵活性调用结果和储能运行状态，按照空间节点形成节点注入功率；将节点注入功率代入潮流计算公式，得到节点电压、节点相角和关键断面潮流；将总净负荷波动和直流线路最大允许功率变化率代入直流反转功率计算公式，得到直流反转功率；将风险区间和电动汽车调度不确定性代入虚拟阻抗计算公式，得到虚拟阻抗；将电源出力波动、储能响应功率和联络线运行极限代入动态断面传输裕度计算公式，得到联络线动态断面传输裕度，形成电网响应特征向量。

11、本优选方案通过将直流潮流反转、虚拟阻抗和联络线动态传输裕度纳入潮流计算，使电网响应特征能够反映源荷储波动下的调节能力。

12、作为本发明所述的一种源网荷储一体化特征建模方法的一种优选方案，其中：所述按时空和环节关联源荷储关联数据和电网响应特征向量，构建协同演化特征矩阵，建立多时间尺度状态传递和偏差反馈关系，生成多维特征数据库，包括：为源荷储关联数据和电网响应特征向量配置时间标签、空间节点标识和环节类型标识；按照时间标签提取同一时间断面的源荷储关联数据和电网响应特征向量，按照空间节点标识对齐同一空间节点下的各类特征；按照环节类型标识组织电源出力特征、负荷灵活性特征、储能运行特征和电网响应特征，构建协同演化特征矩阵；为年度规划、月度评估、日前调度和实时校核配置统一特征编码及数据字典，建立上层输出向下层传递和下层偏差向上层反馈的多时间尺度滚动衔接关系；按照基础时间步长排列各时间断面的协同演化特征矩阵，生成多维特征数据库。

13、本优选方案通过时间、空间和环节关联构建协同演化特征矩阵，使源网荷储特征可在统一编码下跨时间尺度调用。

14、作为本发明所述的一种源网荷储一体化特征建模方法的一种优选方案，其中：所述建立上层输出向下层传递和下层偏差向上层反馈的多时间尺度滚动衔接关系，包括：将年度规划输出作为月度评估的初始状态，将月度评估输出作为日前调度的初始状态，将日前调度输出作为实时校核的初始状态；获取实时校核观测量和日前调度预测观测量，生成实时校核观测偏差；采用卡尔曼增益矩阵处理实时校核观测偏差，修正日前调度状态；将下一时间尺度形成的状态偏差反馈至上一时间尺度，修正上一时间尺度的处理参数；根据修正后的状态和处理参数更新协同演化特征矩阵。

15、本优选方案通过状态逐级传递和偏差反向反馈，使实时校核结果能够修正日前调度、月度评估及年度规划参数。

16、本发明提供了一种源网荷储一体化特征建模系统。

17、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种源网荷储一体化特征建模系统，包括：电源特征构建模块、负荷特征构建模块、储能特征构建模块、电网响应构建模块及协同演化构建模块；所述电源特征构建模块用于基于气象再分析数据生成风光出力曲线簇，按爬坡率和极端出力持续时间识别风险区间，形成电源出力特征向量；所述负荷特征构建模块用于分析空调热惯性、电动汽车参与意愿和工业工序柔性，形成负荷灵活性特征向量和源荷关联数据；所述储能特征构建模块用于基于源荷关联数据构造净负荷，按风险区间调整滤波窗口，确定储能目标功率和备用容量，依据健康状态、环境温度调整充放电效率、最小允许荷电状态，形成储能运行特征向量和源荷储关联数据；所述电网响应构建模块用于基于源荷储关联数据计算潮流，确定直流反转功率、虚拟阻抗和联络线动态传输裕度，形成电网响应特征向量；所述协同演化构建模块用于按时空和环节关联源荷储关联数据和电网响应特征向量，构建协同演化特征矩阵，建立多时间尺度状态传递和偏差反馈关系，生成多维特征数据库。

18、本发明提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种源网荷储一体化特征建模方法的步骤。

19、本发明提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种源网荷储一体化特征建模方法的步骤。

20、本发明的有益效果：本发明有效解决了电力系统中因源网荷储各环节模型相互割裂、时间尺度单一、灵活性特征刻画粗糙而导致的无法准确评估高比例可再生能源接入适应性的问题，通过构建电源出力特征向量-负荷灵活性特征向量-储能运行特征向量-电网响应特征向量-协同演化特征矩阵的递进式耦合建模链路，将储能健康状态衰减、温度自适应边界、用户参与意愿等非电物理量与行为量以显式公式形式嵌入各环节模型，实现了全环节在同一数据结构中的协同表达，并在年度规划、月度评估、日前调度、实时校核四层时间尺度间引入实测偏差反馈修正机制，使同一建模框架同时具备长期演化分析与短期运行推演能力，从而提升了对源荷波动的主动调节能力与仿真评估精度。