一种基于源荷路径剖分的电网负荷碳排放计算方法

1.本发明涉及电网负荷计算技术领域，特别是一种基于源荷路径剖分的电网负荷碳排放计算方法。


背景技术：

2.电力系统作为重要能源与碳排放部门，需要重点进行电力减排的工作。现有技术手段难以对电网有功电源、无功电源的碳排放进行有效追踪，掌握电网电源负荷在电网中的流动情况，在电网中的分布情况，碳排放量在电网中的流动趋势，碳排放量在各负荷中的分摊比例，各负荷节点的碳排放量的来源追溯等，如何对电网负荷碳足迹进行有效追踪，是目前迫切需要解决的问题之一。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于源荷路径剖分的电网负荷碳排放计算方法，可以定量地求出任一线路与负荷节点上的碳排放具体是从系统中的何处、以何路径传输而来。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于源荷路径剖分的电网负荷碳排放计算方法，首先，对电力网络中的源荷映射路径进行剖分与整合，求出源荷之间的功率搜寻关系；其次，分析发电节点的排放因子，分析发电机组的能量消耗与排放消耗；最后，利用前两者将源荷功率关系转换为源荷排放关系，统计电力网络的负荷碳排放计算结果。
5.在一较佳的实施例中，对于电力网络中的单条线路潮流，假设其有m个功率来源节点，n个负荷去向节点，k条真实物理线路；将每条真实物理线路分解为m*n条虚拟线路，在每条虚拟线路中，均为单一功率来源节点对应单一负荷去向节点；由此，对整个网络所有源荷对应关系进行求解。
6.在一较佳的实施例中，虚拟线路的功率计算方式如下：
7.(1)计算电网基础潮流计算结果，令k＝1，记录流经第k条物理线路的实际功率为s
bk，1
，此时各发电节点出力为[s
g1,1
,s
g2,1
,...,s
gm,1
]，各负荷节点功率为[s
l1,1
,s
l2,1
,...,s
ln,1
]；
[0008]
(2)基于电网基础潮流计算结果，令n＝1，对于第n个负荷节点，使其负荷下降一较小的幅度εs
ln，1
，重新进行潮流计算，记录此时新状态下的电网各状态量；此时流经第k条物理线路的实际功率为s
bk，2
；得第k个线路向第n个负荷的贡献度为：
[0009][0010]
(3)基于电网基础潮流计算结果，令m＝1,对于第m个发电节点，使其发电下降一较小的幅度εs
gm，1
，重新进行潮流计算，记录此时新状态下的电网各状态量；此时流经第k条物理线路的实际功率为s
bk，3
；得出第m个发电节点向第k条线路的贡献度为：
[0011][0012]
(4)由步骤2至步骤3得出，在第k条线路上，第m个发电节点向第n个负荷的贡献度为
[0013][0014]
(5)考虑第n个负荷的实际负荷量s
ln,1
，得出在第k条线路上，第m个发电节点向第n个负荷输送的实际功率为
[0015]sm,n,k
＝γ
m,n,k
*s
ln,1
；
[0016]
(6)通过遍历m和n,得出属于第k条物理线路的所有m*n条虚拟线路的功率值；
[0017]
(7)令k＝k 1，重复步骤2-6，得出网络中所有实际物理线路的虚拟线路功率；建立所有源荷路径的功率映射拓扑；
[0018]
发电节点排放因子，其计算方式如下。
[0019][0020]
在一较佳的实施例中，其中ci为第i个发电节点的排放因子，j为所有属于发电节点i的发电机组，sj和cj分别为发电机组j的有功功率与碳排放因子。
[0021]
在一较佳的实施例中，在第k条线路上，第m个发电节点向第n个负荷输送的实际碳排放强度为co2
m,n,k
＝s
m,n,k
*cm。
[0022]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明可以直观展示电网负荷碳排放分布情况，掌握不同区域电网低碳运行态势，对电网进行低碳调度。构建计及低碳足迹的新型电力系统运行多因素态势感知技术，实现对电网各环节碳排放情况、电网运行状态、电网运行风险等的有效感知。
附图说明
[0023]
图1为本发明优选实施例的验证的场景图。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
[0025]
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0026]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式；如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0027]
一种基于源荷路径剖分的电网负荷碳排放计算方法，首先，对电力网络中的源荷
映射路径进行剖分与整合，求出源荷之间的功率搜寻关系；其次，分析发电节点的排放因子，分析发电机组的能量消耗与排放消耗；最后，利用前两者将源荷功率关系转换为源荷排放关系，统计电力网络的负荷碳排放计算结果。
[0028]
对于电力网络中的单条线路潮流，假设其有m个功率来源节点，n个负荷去向节点，k条真实物理线路；将每条真实物理线路分解为m*n条虚拟线路，在每条虚拟线路中，均为单一功率来源节点对应单一负荷去向节点；由此，对整个网络所有源荷对应关系进行求解。
[0029]
虚拟线路的功率计算方式如下：
[0030]
(1)计算电网基础潮流计算结果，令k＝1，记录流经第k条物理线路的实际功率为s
bk，1
，此时各发电节点出力为[s
g1,1
,s
g2,1
,...,s
gm,1
]，各负荷节点功率为[s
l1,1
,s
l2,1
,...,s
ln,1
]；
[0031]
(2)基于电网基础潮流计算结果，令n＝1，对于第n个负荷节点，使其负荷下降一较小的幅度εs
ln，1
，重新进行潮流计算，记录此时新状态下的电网各状态量；此时流经第k条物理线路的实际功率为s
bk，2
；得第k个线路向第n个负荷的贡献度为：
[0032][0033]
(3)基于电网基础潮流计算结果，令m＝1,对于第m个发电节点，使其发电下降一较小的幅度εs
gm，1
，重新进行潮流计算，记录此时新状态下的电网各状态量；此时流经第k条物理线路的实际功率为s
bk，3
；得出第m个发电节点向第k条线路的贡献度为：
[0034][0035]
(4)由步骤2至步骤3得出，在第k条线路上，第m个发电节点向第n个负荷的贡献度为
[0036][0037]
(5)考虑第n个负荷的实际负荷量s
ln,1
，得出在第k条线路上，第m个发电节点向第n个负荷输送的实际功率为
[0038]sm,n,k
＝γ
m,n,k
*s
ln,1
；
[0039]
(6)通过遍历m和n,得出属于第k条物理线路的所有m*n条虚拟线路的功率值；
[0040]
(7)令k＝k 1，重复步骤2-6，得出网络中所有实际物理线路的虚拟线路功率；建立所有源荷路径的功率映射拓扑；
[0041]
发电节点碳排放因子，其计算方式如下。
[0042][0043]
其中ci为第i个发电节点的排放因子，j为所有属于发电节点i的发电机组，sj和cj分别为发电机组j的有功功率与碳排放因子。
[0044]
在第k条线路上，第m个发电节点向第n个负荷输送的实际碳排放强度为co2
m,n,k
＝sm,n,k
*cm。
[0045]
本发明以ieee9节点系统网络为例，说明源荷路径剖分的碳流计算方法，网络拓扑如图1所示。其中发电节点分布在节点1、2、3，负荷节点分布在节点5、7、9。发电节点分别由火电、水电及光伏电站组成，各发电出力、负荷功率及发电碳排放因子如表1所示。为了明了表达本发明的碳流关系，忽略网络中的线损。
[0046]
根据本发明的物理线路-源荷虚拟线路分解方法，将图中的10条实际物理线路进行功率分解，如表2所示。其中每条实际物理线路最多可以拆分为3条虚拟线路，线路节点序号对应这该部分功率的功率最初来源与功率最终落点，多条虚拟线路的功率之和即为该物理线路的实际功率。
[0047]
根据虚拟线路上的潮流及其功率来源节点的碳排放因子，可以求出电网最终的碳流分布结果，如表3所示。同样地，每条实际物理线路最多可以拆分为3条虚拟线路，线路节点序号对应这该部分碳排放的最初来源与最终落点，多条虚拟线路的碳排放之和即为该物理线路的实际碳排放。
[0048]
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
[0049]
表1
[0050][0051]
表2
[0052][0053][0054]
表3
[0055]