一种分布式实时碳流计算方法技术

本发明专利技术涉及一种分布式实时碳流计算方法，属于电力系统低碳技术领域。技术方案是：电网潮流和碳排数据修正，实时获取输电网络和配电网络中各设备的潮流数据和设备连接关系，并通过解析和修正形成有效数据，用于碳流计算；电力网络分解，结合电网拓扑特点，将电力网络进行分层拆解，拆分为主网络和子网络系统；分布式碳流计算，基于分布式计算对可以独立求解的各子系统的碳流分布进行求解，并将求解结果作为边界数据，求取全网初版碳流分布结果，获取各节点和各支路的碳排数据。本发明专利技术的有益效果是：将电网系统按照具体网架拓扑拆分成若干个子系统，对各子系统的碳流数值采用分布式计算，以提升电网碳流计算效率，保证碳流计算实时性。时性。时性。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式实时碳流计算方法


[0001]本专利技术涉及一种分布式实时碳流计算方法，属于电力系统低碳


技术介绍

[0002]近年来，全球变暖和极端气候问题日益明显，各行业积极展开低碳转型工作，对当前碳排数据进行测量采集和梳理分析，进而基于分析结果制定低碳转型策略。在电力领域，建设低碳电力系统、发展低碳电力技术为当前重要发展方向之一，而对于电力系统的碳排放计量测算，目前主要有两大类：一类是基于宏观数据计算化石燃料等能源的碳排放量，另一类则是基于潮流流动情况梳理碳排放流动情况，计算出发电侧产生的碳排、用户侧消纳的碳排，以及因为网络传输损耗导致的碳排情况。由于后者避免了仅从发电侧计算碳排的单一性，并且更加清晰地量化了碳排放流动情况，因此成为当前主流碳流计算方式。在碳流计算过程中，目前采用的计算方法大多为基于全网的电力系统拓扑、发电机组出力、联络线出力和负荷分布进行全网潮流计算，进而结合碳排放强度数据选择合适的计算方法，计算出全网碳流分布和流动情况，包括各节点碳势和支路碳流率等碳排放指标。而这种全网计算方式则是基于在电力系统网络相对庞大，拓扑节点数目较多的情形时，会导致计算效率降低，若系统对碳流计算时效要求较高时，则会带来一定的计算压力。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是提供一种分布式实时碳流计算方法，将电网系统按照具体网架拓扑拆分成若干个子系统，对各子系统的碳流数值采用分布式计算，以提升电网碳流计算效率，保证碳流计算实时性，解决了
技术介绍
中存在的问题。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种分布式实时碳流计算方法，包含如下步骤：
①
电网潮流和碳排数据修正：实时获取输电网络和配电网络中各设备的潮流数据和设备连接关系，并通过解析和修正形成有效数据，用于碳流计算；
②
电力网络分解：结合电网拓扑特点，将电力网络进行分层拆解，拆分为主网络和子网络系统；
③
分布式碳流计算：基于分布式计算对可以独立求解的各子系统的碳流分布进行求解，并将求解结果作为边界数据，求取全网初版碳流分布结果，获取各节点和各支路的碳排数据。
[0005]所述步骤
①
潮流和碳排数据修正具体步骤为：形成各节点挂接设备列表、挂接设备潮流列表和挂接设备碳排强度列表，判断各节点挂接设备潮流表是否存在潮流小于0的负荷，如果存在，将该负荷属性改为机组，潮流数值取反作为机组功率，获取该负荷下挂电源属性获取碳排强度，然后重新形成各节点挂接设备列表、挂接设备潮流列表和挂接设备碳排强度列表；如果不存在，计算各节点注入有功潮流为负的数值总和，然后判断各节点注入有功潮流是否为0，如果是，删除所在节点及该节点所连接的线路、绕组和串补，重新计算
各节点注入有功潮流为负的数值总和，如果否，合并首末端节点相同的线路、绕组和串补为一条支路，删除功率为0的机组设备和负荷设备。
[0006]所述步骤
②
主网络分解具体步骤为：获取全网络节点及其电压等级，建立220kV电压等级节点集合S
220
，查看节点i（i∈S
220
）相连支路对端节点j（j∈S
220
）是否非220kV及以上电压等级，如果否，该节点不建立子网络；如果是，通过广度优先搜索方法获取节点j下挂的所有110kV及以下电压等级节点k（k∈S
110，i，j
），以节点i为单元，组合相应的节点k为子网络N
i
，计算子网络N
i
的总节点数是否大于阈值，如果大于阈值，完成网络分割，如果不大于阈值，对子网络进行再次分割，重新计算子网络N
i
的总节点数是否大于阈值。
[0007]所述步骤
③
分布式碳流计算步骤为：获取主网络和子网络拓扑等数据信息，并存入各分布式并行计算系统，然后判断子网络i中是否包含机组，且边界潮流方向为主网络流向子网络，如果否，对该子网络添加标签；如果是，在分布式系统中计算，子网络i为电源属性，根据机组功率和碳排强度及网络拓扑，计算子网络各节点的节点碳势，判断子网络分布式计算是否完成，如果否，重新计算子网络各节点的节点碳势，如果是，结合计算得到的节点碳势，进行主网络碳流计算，获取主网络各节点的节点碳势，然后筛选含有标签的子网络，存入各分布式并行计算系统，获取主网络向该子网络注入的等效电源功率和边界处节点碳势，结合子网络拓扑求解子网路内部各节点的碳势，存放全网节点碳势数据至数据库，计算支路碳流密度和支路碳流率存至数据库。
[0008]本专利技术的有益效果是：将电网系统按照具体网架拓扑拆分成若干个子系统，对各子系统的碳流数值采用分布式计算，以提升电网碳流计算效率，保证碳流计算实时性。
附图说明
[0009]图1为本专利技术潮流和碳排数据修正流程图；图2为本专利技术电力网络拆分示意图；图3为本专利技术电力网络两级拆分示意图；图4为本专利技术主网络分解图；图5为本专利技术分布式碳流计算步骤示意图。
实施方式
[0010]以下结合附图，通过实施例对本专利技术做进一步的说明。
[0011]一种分布式实时碳流计算方法，包含如下步骤：
①
电网潮流和碳排数据修正：实时获取输电网络和配电网络中各设备的潮流数据和设备连接关系，并通过解析和修正形成有效数据，用于碳流计算；
②
电力网络分解：结合电网拓扑特点，将电力网络进行分层拆解，拆分为主网络和子网络系统；
③
分布式碳流计算：基于分布式计算对可以独立求解的各子系统的碳流分布进行求解，并将求解结果作为边界数据，求取全网初版碳流分布结果，获取各节点和各支路的碳排数据。
[0012]参照附图1，对获取到的电网潮流数据和碳排放数据进行修正的过程，包括如下三个方面：
1）修正等值类型负荷数据。根据潮流数据获取各节点下各负荷数值，查看是否存在功率为负的等值负荷，若有，则说明该负荷的真实属性为电源，为了保证计算结果的准确性，需将该部分负荷处理为发电机组，发电机组功率取负荷功率的相反数，新增虚拟发电机组的碳排放强度根据该负荷实际下挂电源组成进行加权计算得到：2）修正潮流数据非连通岛问题数据。根据获取到的潮流数据，对各节点的注入功率进行计算，筛选查找是否存在节点注入功率为0的节点，若有，则删除该节点及其相连的线路、绕组和串补，更新节点和支路，并进行循环迭代判断，直至保证各节点均存在注入功率；3）降低数据维度。合并首末节点相同的线路、绕组和串补，以简化支路潮流刻画，删除功率为0的机组、功率为0的负荷、首末端功率均为0的线路、绕组和串补，以减少机组和负荷的维度。
[0013]参照附图2，为电力网络拆分图，随着电力系统网络电压等级不断降低，节点数呈裂变式增长，若碳流计算基于全网构建单一全模型进行碳流求解，将对网络矩阵构建及其求逆和碳流迭代计算带来维数压力。结合电力系统网络的一般输配电结构，配电网多为辐射状，通过某些节点与主输电网络相连，向输电网络注入功率或者从输电网络获取功率，配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式实时碳流计算方法，其特征在于包含如下步骤：
①
电网潮流和碳排数据修正：实时获取输电网络和配电网络中各设备的潮流数据和设备连接关系，并通过解析和修正形成有效数据，用于碳流计算；
②
电力网络分解：结合电网拓扑特点，将电力网络进行分层拆解，拆分为主网络和子网络系统；
③
分布式碳流计算：基于分布式计算对可以独立求解的各子系统的碳流分布进行求解，并将求解结果作为边界数据，求取全网初版碳流分布结果，获取各节点和各支路的碳排数据。2.根据权利要求1所述的一种分布式实时碳流计算方法，其特征在于：所述步骤
①
潮流和碳排数据修正具体步骤为：形成各节点挂接设备列表、挂接设备潮流列表和挂接设备碳排强度列表，判断各节点挂接设备潮流表是否存在潮流小于0的负荷，如果存在，将该负荷属性改为机组，潮流数值取反作为机组功率，获取该负荷下挂电源属性获取碳排强度，然后重新形成各节点挂接设备列表、挂接设备潮流列表和挂接设备碳排强度列表；如果不存在，计算各节点注入有功潮流为负的数值总和，然后判断各节点注入有功潮流是否为0，如果是，删除所在节点及该节点所连接的线路、绕组和串补，重新计算各节点注入有功潮流为负的数值总和，如果否，合并首末端节点相同的线路、绕组和串补为一条支路，删除功率为0的机组设备和负荷设备。3.根据权利要求1或2所述的一种分布式实时碳流计算方法，其特征在于：所述步骤
②
主网络分解具体步骤为：获取全网络节点及其电压等级，建立220kV电压等级节点集合S

【专利技术属性】
技术研发人员：袁天梦，杜鹏，汪洋，赖晓文，徐莹，
申请(专利权)人：北京清能互联科技有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：