CN115663831B - 分布式能源灵活并网消纳方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了分布式能源灵活并网消纳方法，属于电能调配技术领域，包括：在目标区域的不同位置设置多个转换器，在相邻的两个转换器之间连接多个供电线段。将多个分布式能源设定为供能点，将多个供能点和多个耗能点均与最近的转换器电连接。通过多个转换器将处于空闲状态的供电线段依次连接，使得供能点的电能传输至耗能点。本发明提供的分布式能源灵活并网消纳方法能够将分布式能源产生的电能独立于配点网传输，并且多个供电线段内的电流的流向可以不同，从而完成了供能点与耗能点之间电能的直接连接，避免了对配电网的冲击，节约了能源。

Description

分布式能源灵活并网消纳方法

技术领域

本发明属于电能调配技术领域，更具体地说，是涉及分布式能源灵活并网消纳方法。

背景技术

在建设以新能源为主体的新型电力***的背景下，分布式光伏、风电获得了快速发展，使得配电网侧的不确定性进一步增强。同时，高比例分布式新能源电源的广泛接入使得传统的配电网电力终端用户从单一的电力消费者变为生产、消费一体者，具有广阔的调节弹性和调节潜力以待挖掘。促进分布式能源在主动配电网内互动消纳，避免分布式能源浪费提高主动配电网对分布式能源的容纳能力，推进电网安全环保、高效清洁发展，降低用户用电成本，对社会、经济发展意义重大。

主动配电网是指内部包含分布式能源且具有自我控制、管理和运行能力的配电网。现有的情况是分布式能源设备大量接入电网，易引发过电压、阻塞、继电保护问题，且分布式能源发电出力波动性大，因而往往限制分布式能源上网，从而造成大量的弃发电量。也即，虽然分布式能源能够降低产生所需的能源的消耗，但是存在对配电网的冲击，使得配电网无法稳定的运行。

发明内容

本发明的目的在于提供分布式能源灵活并网消纳方法，旨在解决分布式能源对配电网的冲击，使得配电网无法稳定的运行的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供分布式能源灵活并网消纳方法，包括：

在目标区域的不同位置设置多个转换器，在相邻的两个所述转换器之间连接多个供电线段；

将多个分布式能源设定为供能点，将多个所述供能点和多个耗能点均与最近的所述转换器电连接；

通过多个所述转换器将处于空闲状态的所述供电线段依次连接，使得所述供能点的电能传输至所述耗能点。

在一种可能的实现方式中，所述通过多个所述转换器将处于空闲状态的所述供电线段依次连接包括：

根据所述供能点和所述耗能点的数量和规模决定相邻所述两个所述转换器之间的所述供电线段的数量；

设置电能传输的路线，由所述转换器将接收到的电能输送至与所述路线同方向的处于空闲的所述供电线段内，从而传输至下一个所述转换器。

在一种可能的实现方式中，所述转换器中设置有供电口、输电口和多个触点，所述触点与所述转换器两侧对应点所述供电线段连接，所述供电口与相应的所述供能点连接，所述输电口与相应的所述耗能点连接；所述转换器内安装有开关，所述开关用于使所述触点、所述输电口和所述供电口按照要求相互连接。

在一种可能的实现方式中，所述通过多个所述转换器将处于空闲状态的所述供电线段依次连接包括：

通过所述开关使所述供电口与所述输电口连接，完成所述供能点与所述耗能点的直接电能传输；

通过所述开关使所述供电口与所述触点连接，使所述供能点的电能传入所述供电线段内；

通过所述开关使所述输电口与所述触点连接，使所述供电线段内的电能输出至所述耗能点。

在一种可能的实现方式中，所述使得所述供能点的电能传输至所述耗能点包括：

设置始发点和终点，所述始发点表征用于传出电能的所述供能点所对应的所述转换器，所述终点表征用于接收电能的所述耗能点所对应的所述转换器；

确定出所述始发点和所述终点之间的多个所述转换器以及处于空闲状态的所述供电线段，使电能依次经过多个所述转换器和多个处于空闲状态的所述供电线段。

在一种可能的实现方式中，在所述将多个所述供能点和多个耗能点均与最近的所述转换器电连接之后还包括：

对各个所述供能点所产生的电能进行预测，对所述耗能点所需的电能进行预测；

以最短距离为原则，完成所述供能点与所述耗能点之间电能的传输。

在一种可能的实现方式中，所述以最短距离为原则，完成所述供能点与所述耗能点之间电能的传输包括：

以当前需要能量传输的所述转换器为原点，在一定范围内搜索相匹配的所述转换器；

在确定电能传输的量之后，进行电能的传输。

在一种可能的实现方式中，所述在确定电能传输的量之后，进行电能的传输包括：

确定所述供能点所能提供的电能以及所述耗能点所需的电能；

如果在一定范围内所述耗能点的电能无法满足，则调取范围外的部分所述供能点的电能；

如果在一定范围内所述供能点的电能富余，则将富余的电能传输至范围外的所述耗能点。

在一种可能的实现方式中，所述在目标区域的不同位置设置多个转换器包括：

在所述耗能点与所述转换器之间设置一个储能站，所述储能站接收所述转换器传入的电能并将电能按照要求传输至所述耗能点。

在一种可能的实现方式中，所述储能站接收所述转换器传入的电能并将电能按照要求传输至所述耗能点包括：

如果所述供能点和所述耗能点对应连接同一个所述转换器，则将所述供能点与所述储能站连接，并借助所述储能站将所述供能点的电能转移至所述耗能点。

本发明提供的分布式能源灵活并网消纳方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明分布式能源灵活并网消纳方法中首先在目标区域内设置多个转换器，在相邻的两个转换器之间连接有多个供电线段。确定出用于提供分布式能源的供能点以及需要电能的耗能点，并且均与转换器进行连接。

在实际应用时，使电能依次经过多个转换器以及处于空闲状态的供电线段，从而完成电能在供能点和耗能点之间的传输。

本申请中能够将分布式能源产生的电能独立于配点网传输，并且多个供电线段内的电流的流向可以不同，从而完成了供能点与耗能点之间电能的直接连接，避免了对配电网的冲击，节约了能源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的分布式能源灵活并网消纳方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，现对本发明提供的分布式能源灵活并网消纳方法进行说明。分布式能源灵活并网消纳方法，包括：

在目标区域的不同位置设置多个转换器，在相邻的两个转换器之间连接多个供电线段。

将多个分布式能源设定为供能点，将多个供能点和多个耗能点均与最近的转换器电连接。

通过多个转换器将处于空闲状态的供电线段依次连接，使得供能点的电能传输至耗能点。

本发明提供的分布式能源灵活并网消纳方法的有益效果在于：与现有技术相比，本发明分布式能源灵活并网消纳方法中首先在目标区域内设置多个转换器，在相邻的两个转换器之间连接有多个供电线段。确定出用于提供分布式能源的供能点以及需要电能的耗能点，并且均与转换器进行连接。

在实际应用时，使电能依次经过多个转换器以及处于空闲状态的供电线段，从而完成电能在供能点和耗能点之间的传输。

本申请中能够将分布式能源产生的电能独立于配点网传输，并且多个供电线段内的电流的流向可以不同，从而完成了供能点与耗能点之间电能的直接连接，避免了对配电网的冲击，节约了能源。

众所周知，随着经济的快速发展，传统化石能源的大量使用引发的环境污染问题愈发严重。在这种背景下，人们开始寻找替代传统化石能源的资源，可再生能源发电是解决全球环境问题和能源危机的有效途径。配电网中接入越来越多的可再生能源，例如风能和太阳能。然而，可再生能源发电具有明显的随机性与波动性。因此，如何在可再生能源发电不确定的情况下实现主动配电网的高效调度是一个充满挑战的课题。

配电网的调度通常是一个多目标优化问题，这是由于调度员通常在降低弃风弃光的同时，需要保证合格的电能质量并保证配电网的安全性。例如，可以将弃风弃光惩罚成本、电压偏差和安全裕度视为多个目标，并建立主动配电网的多目标优化数学模型以获得最优调度解决方案。

在面临能源短缺困难、能源结构转型和节能减排的压力下，结合主动配电网技术，通过使用灵活的网络拓扑结构来管理网络能源流动，对不同区域中的分布式能源设备进行主动控制和主动管理，进而发展清洁、可靠、互动、高效的能源利用方式成为推动时代经济转型、发展低碳经济的重要手段。

微型能源网络包含冷、热、电和气四种能源形式，利用物联网技术和信息技术对区域内的所有供能设备统一整合并实施调度，以达到对区域冷热电负荷进行优化供能，提升能源利用效率的效果。冷热电混合能源联产***作为微型能源网的典型代表，以其高效的能源利用效率，灵活可靠的能源供应模式成为了实现能源生产和消费转型、提升能源综合利用效率和解决能源环境问题的重要手段。

然而，在“自发自用，余量上网”的现有机制下，配电网的不确定性进一步汇聚至主网，严重影响***的供需平衡。此外，电力***固有的层级结构使得终端产消者与上层市场信号绝缘，且终端用户缺乏足够的专业知识与风险承受能力以应对市场交易复杂的规则和波动的价格风险。在现有的研究中，缺乏一种激励配电网终端产消者自动化、高频化实现就近交易的市场机制和交易***，以实现新能源的就地消纳。

除了光伏之外，目前出现了比较多的其他类型的新能源，如果将上述能源完全进行并网，则容易对电网的稳定造成影响，因此目前更多的采用自发自用的方式来进行消纳，上述方法虽然有一定的效果，但是仍然无法更加彻底的对分布式能源进行较好的处理。

在本申请提供的分布式能源灵活并网消纳方法的一些实施例中，通过多个转换器将处于空闲状态的供电线段依次连接包括：

根据供能点和耗能点的数量和规模决定相邻两个转换器之间的供电线段的数量。

设置电能传输的路线，由转换器将接收到的电能输送至与路线同方向的处于空闲的供电线段内，从而传输至下一个转换器。

目前的问题是，随着新能源产电量的不断增加，未来将会有越来越多的电能需要并网，最终导致电网内出现较大程度的脉冲变化，甚至可能会造成较大的电能浪费。

本申请在于提供一种短距离的电能调配方案，通过供能点向供电线提供电能，而对电能有需求的耗能点则通过供电线接入供能点输入的电能。更为重要的是，当供能点无法继续提供电能或者耗能点不再需要输入电能时，通过本申请中的方法，可以灵活的进行其他供能点和耗能点之间的组合，从而完成能量之间的传输。

为了实现上述的效果，本申请中设置有至少两条供电线，沿供电线长度方向上依次安装有转换器，供电线被转换器分割为多段，供能点和耗能点均电连接在转换器上，也即通过转换器接收供电线的电能也可以通过转换器向供电线传入产生电能。

在实际应用时，通过调整各供电线段上电流的方向，最终使得电能能够沿特定的方向传输。

在本申请提供的分布式能源灵活并网消纳方法的一些实施例中，转换器中设置有供电口、输电口和多个触点，触点与转换器两侧对应点供电线段连接，供电口与相应的供能点连接，输电口与相应的耗能点连接；转换器内安装有开关，开关用于使触点、输电口和供电口按照要求相互连接。

为了方便理解，以两条供电线为例，多个转换器将两条供电线分成了多段。以其中一个转换器为例，其两侧共连接有四段供电线，分别设定为第一段、第二段、第三段和第四段。第一段和第二段位于相同的两个转换器之间，第三段和第四段位于相同的两个转换器之间，第一段和第三段分布在相应转换器的一侧，第二段和第四段分布在相应转换器的另一侧。通过转化器可以使第一段与第四段电连接，也可以使第二段与第三段电连接，第一段和第二段的电流方向可以相反。

为了实现上述的技术效果，若为两条供电线那么在转化器内安装有四个触点，在转换器内安装有开关，开关可以使相应的触点连接或者截断。

当需要从转化器上接入电能时，通过开关使相应的触点与供电口连接，供电口将供电线的电能输送至供能点，同时当需要向供电线输入电能时，使触点与输电口连接，从而连通供能点与供电线的通路。需要特别指出的是，四个触点通过开关均可以与输电口和供电口电连接，因为电能可能通过多个地方传入。一个触点传出电能，其他触点通过连接可继续完成电能的输送。

在本申请提供的分布式能源灵活并网消纳方法的一些实施例中，通过多个转换器将处于空闲状态的供电线段依次连接包括：

通过开关使供电口与输电口连接，完成供能点与耗能点的直接电能传输。

通过开关使供电口与触点连接，使供能点的电能传入供电线段内。

通过开关使输电口与触点连接，使供电线段内的电能输出至耗能点。

仍然以两条供电线为例，此时转化器中触点的数量为四个，如果供能点和耗能点距离较近也即无需通过供电线来传输电能时，此时直接将转换器上的供电口与输电口电连接，供能点将电能通过供电口传入转换器，输电口将电能输送至耗能点，在转换器的内部直接将供电口与输电口电连接即可。

需要指出的是，供电口和输电口也处于转换器中，供电口和输电口也作为电连接点，供电口和输电口与四个触点处于相对独立的状态，当电能通过供电线传出时，可将相应的触点与输电口电连接，从而完成电能的输出。当需要向供电线传入电能时，可将供电口与相应的触点连接，完成电能的输入。

在本申请提供的分布式能源灵活并网消纳方法的一些实施例中，使得供能点的电能传输至耗能点包括：

设置始发点和终点，始发点表征用于传出电能的供能点所对应的转换器，终点表征用于接收电能的耗能点所对应的转换器；

确定出始发点和终点之间的多个转换器以及处于空闲状态的供电线段，使电能依次经过多个转换器和多个处于空闲状态的供电线段。

为了更清晰的进行说明，当需要将供能点的电能通过供电线传输至耗能点时，首先能够确定出与相应供能点和耗能点相对应的转换器，根据两个转换器的编号等信息可以确定出两个相邻的转换器之间间隔的其他的转换器的数量以及供电线段的数量。

本申请中的两个相邻的供电线中电流的方向可能不同，因此为了实现电能的传输，因此使电能能够从始发的转换器通过多个转换器和多个供电线段传输至终点转换器。

为此，首先明确出当前各供电线段电流的传输情况也即供电线段的占用情况，然后确定出处于空闲的供电线段，需要确保空闲的各个供电线段通过首尾的连接，将始发转换器与终点转换器连通。

然后通过各转换器中的开关使空闲的供电线段之间连接，最终完成了电能传输的搭桥。

需要指出的是，需要根据分布式能源的数量等设置相应数量的供电线段，以保证电能的接通。

通过本申请无需将光伏进行配电网，也即供电线可独立与配电网的输电线运行，从而避免了对配电网稳定性的冲击。

在本申请提供的分布式能源灵活并网消纳方法的一些实施例中，在将多个供能点和多个耗能点均与最近的转换器电连接之后还包括：

对各个供能点所产生的电能进行预测，对耗能点所需的电能进行预测。

以最短距离为原则，完成供能点与耗能点之间电能的传输。

将产生的电能合理的输送至需要的耗能点是保证电能能够有效且持续消纳的关键，这也就需要提前对供能点将要产生的电能以及耗能点对电能的需求进行合理的预测。

为了进行较为准确的预测，以光伏发电为例，通过当天的光照角度、光照强度、环境温度和环境风速等参数就能够大致推算出当前光伏的发电效率。而通过环境的风速以及风向，可以大致推算出风能发电的发电效率。对应其他的新能源，可以通过日常的记录等进行合理的推测。

而对于耗能点而言，通过耗能点提交的用电需求以及日常用电的跟踪记录等，能够对各耗能点各时段的用电情况进行合理的预测。

在实际应用时，如果传入输电口的电能不足，那么通过供电线调取其他供能点输入的电能，或者直接由现有的电网输入。当供电口传入的电能较多时，此时可将多余的电能传入供电线，从而供给其他耗能点。

在本申请提供的分布式能源灵活并网消纳方法的一些实施例中，以最短距离为原则，完成供能点与耗能点之间电能的传输包括：

以当前需要能量传输的转换器为原点，在一定范围内搜索相匹配的转换器。

在确定电能传输的量之后，进行电能的传输。

由于供电线有内阻，随着供电线长度的增加，相应能量的损耗也就越大，并且距离越长需要占用的供电线段也就越多。基于上述考虑，以一个用于接收电能的转换器为基准，然后以一定的范围搜索相邻的可能提供电能的转换器，当可能提供的电能以及所需的电能相近时，则建立连接，如果电能不足那么可再次进行搜索其他的转换器，直至满足电能传输的要求，此时适当的扩大搜索值。

在本申请提供的分布式能源灵活并网消纳方法的一些实施例中，在确定电能传输的量之后，进行电能的传输包括：

确定供能点所能提供的电能以及耗能点所需的电能。

如果在一定范围内耗能点的电能无法满足，则调取范围外的部分供能点的电能。

如果在一定范围内供能点的电能富余，则将富余的电能传输至范围外的耗能点。

也即可以通过多个供能点来对耗能点进行供能，也可以由一个供能点对多个耗能点进行供能，此时需要使各个供电线段独立运行。

在本申请提供的分布式能源灵活并网消纳方法的一些实施例中，在目标区域的不同位置设置多个转换器包括：

在耗能点与转换器之间设置一个储能站，储能站接收转换器传入的电能并将电能按照要求传输至耗能点。

由于耗能点对电能的需求是实时变化的，同理供能点提供的电能也是实时变化的，如果不设置储能站，那么就会导致开关频繁的切换，供电线中的电流大小会在较大范围内变动。

为了避免此类问题的发生，在每个转化器上均安装有一个储能站，供电口和输电口均设置在储能站上，此时供电口通过开关可以向不同的触点供应电能，触点将电能传输至供电线。由于设置有储能站，能够在一定程度上避免了开关的频繁切换，更为重要的是，当储能站内电能消耗较快时，电力部门可通过使相应的触点与供电口电连接，从而为储能站输入电能。

在本申请提供的分布式能源灵活并网消纳方法的一些实施例中，储能站接收转换器传入的电能并将电能按照要求传输至耗能点包括：

如果供能点和耗能点对应连接同一个转换器，则将供能点与储能站连接，并借助储能站将供能点的电能转移至耗能点。

实施例是，供能点和耗能点处于同一个位置，以一个地区的个体光伏为例，当光伏产生的电能较多时需要将多余的电能输入至供电线。但是需要特别指出的是，供电线上电能的传输会有一部分的损耗，并且在一定程度上使得供电线不稳定。

为此，可首先将多余的供能点多余的电能储存至储能站中，如果仍然有多余的电量，此时可以将其上传至供电线上，从而在一定程度上实现了供电的就地消纳。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.分布式能源灵活并网消纳方法，其特征在于，包括：

在目标区域的不同位置设置多个转换器，在相邻的两个所述转换器之间连接多个供电线段；

将多个分布式能源设定为供能点，将多个所述供能点和多个耗能点均与最近的所述转换器电连接；

通过多个所述转换器将处于空闲状态的所述供电线段依次连接，使得所述供能点的电能传输至所述耗能点；

所述通过多个所述转换器将处于空闲状态的所述供电线段依次连接包括：

根据所述供能点和所述耗能点的数量和规模决定相邻所述两个所述转换器之间的所述供电线段的数量；

设置电能传输的路线，由所述转换器将接收到的电能输送至与所述路线同方向的处于空闲的所述供电线段内，从而传输至下一个所述转换器；

所述转换器中设置有供电口、输电口和多个触点，所述触点与所述转换器两侧对应点所述供电线段连接，所述供电口与相应的所述供能点连接，所述输电口与相应的所述耗能点连接；所述转换器内安装有开关，所述开关用于使所述触点、所述输电口和所述供电口按照要求相互连接；

所述通过多个所述转换器将处于空闲状态的所述供电线段依次连接包括：

通过所述开关使所述供电口与所述输电口连接，完成所述供能点与所述耗能点的直接电能传输；

通过所述开关使所述供电口与所述触点连接，使所述供能点的电能传入所述供电线段内；

通过所述开关使所述输电口与所述触点连接，使所述供电线段内的电能输出至所述耗能点；

所述使得所述供能点的电能传输至所述耗能点包括：

设置始发点和终点，所述始发点表征用于传出电能的所述供能点所对应的所述转换器，所述终点表征用于接收电能的所述耗能点所对应的所述转换器；

确定出所述始发点和所述终点之间的多个所述转换器以及处于空闲状态的所述供电线段，使电能依次经过多个所述转换器和多个处于空闲状态的所述供电线段；

在所述将多个所述供能点和多个耗能点均与最近的所述转换器电连接之后还包括：

对各个所述供能点所产生的电能进行预测，对所述耗能点所需的电能进行预测；

以最短距离为原则，完成所述供能点与所述耗能点之间电能的传输。

2.如权利要求1所述的分布式能源灵活并网消纳方法，其特征在于，所述以最短距离为原则，完成所述供能点与所述耗能点之间电能的传输包括：

以当前需要能量传输的所述转换器为原点，在一定范围内搜索相匹配的所述转换器；

在确定电能传输的量之后，进行电能的传输。

3.如权利要求2所述的分布式能源灵活并网消纳方法，其特征在于，所述在确定电能传输的量之后，进行电能的传输包括：

确定所述供能点所能提供的电能以及所述耗能点所需的电能；

如果在一定范围内所述耗能点的电能无法满足，则调取范围外的部分所述供能点的电能；

如果在一定范围内所述供能点的电能富余，则将富余的电能传输至范围外的所述耗能点。

4.如权利要求1所述的分布式能源灵活并网消纳方法，其特征在于，所述在目标区域的不同位置设置多个转换器包括：

在所述耗能点与所述转换器之间设置一个储能站，所述储能站接收所述转换器传入的电能并将电能按照要求传输至所述耗能点。

5.如权利要求4所述的分布式能源灵活并网消纳方法，其特征在于，所述储能站接收所述转换器传入的电能并将电能按照要求传输至所述耗能点包括：

如果所述供能点和所述耗能点对应连接同一个所述转换器，则将所述供能点与所述储能站连接，并借助所述储能站将所述供能点的电能转移至所述耗能点。