智慧能源系统电压偏差控制方法、装置及电子设备与流程

1.本发明涉及配电网电压控制技术领域，尤其涉及一种智慧能源系统电压偏差控制方法、装置及电子设备。


背景技术：

2.随着节能环保及智能控制技术发展，传统电网逐渐向智慧能源系统发展。智慧能源系统是一种以冷热量平衡为核心，整合地热能、太阳能、空气能、水能、天然气等多种可再生能源，运用冷热回收、蓄能、热平衡和智能控制等技术对多种能量流进行智能平衡控制，达到能源循环往复利用，满足多种需求功能的能源管理系统。
3.由于光伏等可再生能源的功率具有不确定性及不可控性，在将光伏等可再生能源接入电网时，会对智慧能源系统的电压稳定性造成恶劣影响，因此，需要限制电网电压偏差。现有的电压偏差平抑方法，仅依靠电网设备进行电压调节，导致电压调节效果不佳，影响智慧能源系统的供电质量。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种智慧能源系统电压偏差控制方法、装置及电子设备，通过电、热、冷、气等多种能源网络的协同控制，实现能源系统电压偏差调节，改善电压控制效果。
5.根据本发明的一方面，提供了一种智慧能源系统电压偏差控制方法，所述智慧能源系统包括供能设备、调压器和电容器组，所述控制方法包括：
6.获取所述智慧能源系统的能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数，其中，所述能源拓扑结构包括：电网拓扑结构、热网拓扑结构、冷网拓扑结构和气网拓扑结构；
7.基于所述能源拓扑结构、所述设备运行参数和所述环境参数构建各节点的模型约束条件，其中，所述模型约束条件包括：电压和无功调节约束条件、设备运行约束条件、节点功率平衡约束条件及潮流约束条件；
8.根据预设电压基准值构建电压偏差调度模型，并根据所述模型约束条件驱动所述电压偏差调度模型的运算；
9.根据所述电压偏差调度模型的优化目标对所述供能设备、所述调压器和所述电容器组进行综合调度，直至所述电压偏差调度模型的输出值达到所述优化目标。
10.根据本发明的另一方面，提供了一种智慧能源系统电压偏差控制装置，包括：
11.参数配置模块，用于获取所述智慧能源系统的能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数，其中，所述能源拓扑结构包括：电网拓扑结构、热网拓扑结构、冷网拓扑结构和气网拓扑结构；
12.约束配置模块，用于基于所述能源拓扑结构、所述设备运行参数和所述环境参数构建各节点的模型约束条件，其中，所述模型约束条件包括：电压和无功调节约束条件、设备运行约束条件、节点功率平衡约束条件及潮流约束条件；
13.模型搭建模块，用于根据预设电压基准值构建电压偏差调度模型，并根据所述模
型约束条件驱动所述电压偏差调度模型的运算；
14.调度执行模块，用于根据所述电压偏差调度模型的优化目标对所述供能设备、所述调压器和所述电容器组进行综合调度，直至所述电压偏差调度模型的输出值达到所述优化目标。
15.根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述智慧能源系统电压偏差控制方法。
16.本发明实施例的技术方案，首先获取智慧能源系统的能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数，能源拓扑结构包括：电网拓扑结构、热网拓扑结构、冷网拓扑结构和气网拓扑结构，然后基于能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数构建各节点的模型约束条件，其中，模型约束条件包括：电压和无功调节约束条件、设备运行约束条件、节点功率平衡约束条件及潮流约束条件；根据预设电压基准值构建电压偏差调度模型，并根据所述模型约束条件驱动所述电压偏差调度模型的运算；根据电压偏差调度模型的优化目标对电、热、冷、气等不同能源网供能设备、调压器和电容器组进行综合调度，直至电压偏差调度模型的输出值达到优化目标。通过电、热、冷、气等多种能源网络的协同控制，实现智慧能源系统电压偏差调节，解决了现有的电压偏差控制方法仅依靠电网设备进行电压调节，导致调压效果较差的问题，有效增强智慧能源系统电压偏差控制效果，降低系统电压偏差，提升电能质量。
17.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
18.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。
19.图1为本发明实施例一提供的一种智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图；
20.图2为本发明实施例一提供的第一种替代实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图；
21.图3为本发明实施例一提供的第二种替代实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图；
22.图4为本发明实施例一提供的第三种替代实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图；
23.图5为本发明实施例一提供的第四种替代实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图；
24.图6为本发明实施例一提供的第五种替代实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图；
25.图7为本发明实施例一提供的一种智慧能源系统的能源拓扑结构的结构示意图；
26.图8为本发明实施例二提供的一种智慧能源系统电压偏差控制装置的结构示意图；
27.图9是实现本发明实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
30.实施例一
31.图1为本发明实施例一提供的一种智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图，本实施例可适用于基于电、热、冷、气多网流协同调度调节实现电网偏差控制的应用场景。该方法可以由智慧能源系统电压偏差控制装置来执行，该智慧能源系统电压偏差控制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该智慧能源系统电压偏差控制装置可配置于计算机设备中。
32.本实施例中，智慧能源系统包括供能设备、调压器、电容器组和负载。典型地，供能设备包括光伏逆变器(photovoltaic，简称pv)、燃气轮机(gas turbine，简称gt)、燃气锅炉(gas boiler，简称gb)、电锅炉(electric boiler，简称eb)、电制冷柜(electric refrigerator，简称er)和储能设备(energy storage，简称es)。调压器可采用有载调压变压器。通过调节供能设备、调压器和电容器组的输入和输出功率，及负载功率对系统电压进行改善。
33.如图1所示，该智慧能源系统电压偏差控制方法，包括：
34.s1：获取智慧能源系统的能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数。
35.其中，能源拓扑结构用于表示智慧能源系统中所有供能设备、调压器、电容器组及负载的并网连接结构。在本发明的实施例中，可根据任一采样时刻接入系统的设备类型及设备接入节点确定当前的能源拓扑结构。典型地，能源拓扑结构包括：电网拓扑结构、热网拓扑结构、气网拓扑结构和冷网拓扑结构。
36.设备运行参数用于表示智慧能源系统中所有供能设备、调压器、电容器组及负载的运行状态或者阈值。典型地，设备运行参数包括：所有供能设备的输入/输出参数、设备运行效率、功率因数和阈值参数，能源节点编号，调压器参数和电容器组参数。
37.本实施例中，设备运行参数包括但不限于：燃气轮机最大输出功率，燃气轮机电能转换效率，燃气轮机热能转换效率，燃气锅炉最大输出功率，燃气轮机运行效率，储能设备容量，储能设备最大充放电功率，储能设备soc上限阈值，储能设备soc下限阈值，储能设备运行效率，电热泵最大输出功率，电热泵运行效率，电热泵功率因数，电制冷柜运行效率，电制冷柜功率因数，电制冷柜负载情况，调压器的抽头个数和单位调节量，电容器组的电容器数量及单个电容器容量。
38.一实施例中，环境参数包括但不限于：热网管道介质温度、冷网管道介质温度及环境温度。
39.s2：基于能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数构建各节点的模型约束条件。
40.其中，模型约束条件包括但不限于：电压和无功调节约束条件、设备运行约束条件、节点功率平衡约束条件及潮流约束条件。
41.电压和无功调节约束条件为智慧能源系统内任一电网节点的电压和无功功率的约束条件；
42.设备运行约束条件为智慧能源系统内任一电网节点、气网节点、热网节点及冷网节点接入的设备执行能量转换时的约束条件；
43.节点功率平衡约束条件为智慧能源系统内任一电网节点、气网节点、热网节点及冷网节点的功率平衡约束条件；
44.潮流约束条件为智慧能源系统内任一电网节点、气网节点、热网节点及冷网节点的潮流分析约束条件。
45.在本发明的实施例中，电压和无功调节约束条件、设备运行约束条件、及潮流约束条件之间基于节点功率平衡约束条件实现相互耦合，通过保证节点功率平衡，调节系统内不同能源设备的输入功率和输出功率，实现对系统电压的改善。
46.s3：根据预设电压基准值构建电压偏差调度模型，并根据模型约束条件驱动电压偏差调度模型的运算。
47.其中，电压偏差调度模型为表征节点电压与预设电压基准值之间的电压偏差程度的数学函数。
48.示例性地，可定义t时刻的电压偏差调度模型如公式一：
[0049][0050]
其中，avdi
t
表示电压偏差指数，该电压偏差指数可用于衡量t时刻的电压偏差程度；v
i,t
表示t时刻节点i的电压幅值；v0表示预设电压基准值；n
bus
表示电网节点数量；ωe表示电网节点集合。
[0051]
s4：根据电压偏差调度模型的优化目标对供能设备、调压器和电容器组进行综合调度，直至电压偏差调度模型的输出值达到优化目标。
[0052]
其中，电压偏差调度模型的优化目标可为电压偏差指数最小化。
[0053]
结合公式一所示，优化目标可采用公式二表示：
[0054]
[0055]
其中，avdi表示调度时段内的电压偏差指数的平均值，n
dis
表示调度时刻总和。
[0056]
一实施例中，可通过调度控制调压器抽头位置，电容器组投切数量，光伏逆变器有功和无功输出功率，燃气轮机、燃气锅炉、电锅炉、电制冷、储能设备的输出功率，实现电压偏差指数最小化的优化目标。
[0057]
具体地，在智慧能源系统调度过程中，根据接入系统的设备及设备节点持续获取实时能源拓扑结构和设备运行参数。以基于电、热、冷、气多网流智能能源系统为例，可基于电能输入、输出及负载的并网连接结构确定电网拓扑结构，基于热能输入、输出及负载的并网连接结构确定热网拓扑结构，基于冷能输入、输出及负载的并网连接结构确定冷网拓扑结构，基于气能输入、输出及负载的并网连接结构确定气网拓扑结构。基于不同能源拓扑结构和设备运行参数构建各节点的模型约束条件，例如，电压和无功调节约束条件、设备运行约束条件、节点功率平衡约束条件及不同能源网的潮流约束条件。基于预设电压基准值构建电压偏差调度模型，并结合不同类型能源的模型约束条件驱动模型运算，根据电压偏差调度模型的优化目标对电、热、冷、气等不同能源网供能设备、调压器、电容器组和负载进行综合调度，通过调度控制调压器抽头位置，电容器组投切数量，光伏逆变器有功和无功输出功率，燃气轮机、燃气锅炉、电锅炉、电制冷、储能设备的输出功率，使电压偏差调度模型的输出值达到优化目标，即实现电压偏差指数最小化的优化目标。通过电、热、冷、气等多种能源网络的协同控制，实现智慧能源系统电压偏差调节，解决了现有的电压偏差控制方法仅依靠电网设备进行电压调节，导致调压效果较差的问题，有效增强智慧能源系统电压偏差控制效果，降低系统电压偏差，提升电能质量。
[0058]
可选地，图2为本发明实施例一提供的第一种替代实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图，在图1的实施例的基础上，示例性地示出了一种构建电压和无功调节约束条件的具体实施方式。
[0059]
如图2所示，基于能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数构建各节点的电压和无功调节约束条件，包括以下步骤：
[0060]
s201：基于能源拓扑结构和设备运行参数获取任一电网节点的第一模型常数和第一模型自变量参数。
[0061]
其中，第一模型常数和第一模型自变量参数为节点电压和节点无功的关联参数。
[0062]
典型地，第一模型常数包括但不限于：调压器的抽头变化的电压阶数、单位时间最大允许调节量和相邻抽头的电压变化量，电网节点的电容器最大投入数量，单个电容器发出的无功功率，光伏预测功率及光伏容量；
[0063]
典型地，第一模型自变量参数包括但不限于：调压器的抽头位置变量和电容器投切数变量。
[0064]
s202：根据第一模型常数和第一模型自变量参数确定电网节点的电压和无功调节约束条件。
[0065]
其中，电压和无功调节约束条件包括：抽头调节约束条件、根总线电压约束条件、电容器投切数约束条件、电容器组无功输出约束条件、光伏有功输出约束条件和光伏无功输出约束条件。
[0066]
具体地，电压和无功调节约束条件用于对有载调压变压器、电容器组以及光伏逆变器进行运行控制。该类约束的目的是通过调节有载调压变压器分接头、电容器组投切、光
伏逆变器无功输出实现电网节点的电压/无功控制。电压和无功调节约束条件的核心变量是：调压器的抽头位置变量α
u,t
，电容器组的投切个数β
i,t
以及光伏逆变器有功和无功功率输出。核心变量可视为电压偏差调度模型的自变量。
[0067]
可选地，图3为本发明实施例一提供的第二种替代实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图。
[0068]
如图3所示，根据第一模型常数和第一模型自变量参数确定电网节点的电压和无功调节约束条件，包括以下步骤：
[0069]
s2021：根据抽头位置变量、抽头变化的电压阶数和单位时间最大允许调节量确定调压器的抽头调节约束条件。
[0070]
其中，抽头调节约束条件可包括抽头调节位置约束和抽头调节速度约束。该抽头调节位置约束用于限制任一时刻调压器仅可选择一个抽头位置。抽头调节速度约束用于限制任一时刻调压器的抽头调节速度。
[0071]
示例性地，定义i为网络节点，t为调度时刻，ω
t,
u分别为调压器抽头位置集合/索引，α
u,t
为抽头位置变量，λu为调压器的抽头变化的电压阶数；为单位时间最大允许调节量；基于此，调压器的抽头调节位置约束可采用如下公式三表示，
[0072][0073]
其中，α
u,t
用于表示t时刻调压器抽头是否处于u位置。
[0074]
调压器的抽头调节速度约束可采用如下公式四表示：
[0075][0076]
其中，α
u,t
用于表示t时刻调压器抽头是否处于u位置；α
u，t+1
为抽头位置变量，用于表示t+1时刻调压器抽头是否处于u位置。
[0077]
s2022：根据预设电压基准值、相邻抽头的电压变化量、抽头位置变量及抽头变化的电压阶数确定调压器的根总线电压约束条件。
[0078]
示例性地，若定义v0为预设电压基准值，v
tap
为相邻抽头的电压变化量，α
u,t
为抽头位置变量，λu为调压器的抽头变化的电压阶数，则调压器的根总线电压约束可采用如下公式五表示：
[0079][0080]
其中，v
1,t
为调压器设置的根总线电压。
[0081]
s2023：根据电网节点的电容器最大投入数量确定电容器投切数约束条件。
[0082]
示例性地，若定义为电网节点i处的电容器最大投入数量，则电容器投切数约束条件可采用如下公式六表示：
[0083][0084]
其中，β
i,t
为t时刻节点i的电容器投切数变量。
[0085]
s2024：根据电容器投切数变量和单个电容器发出的无功功率确定电容器组无功输出约束条件。
[0086]
示例性地，若定义β
i,t
为节点i电容器投切数变量，为单个电容器发出的无
功功率，则电容器组无功输出约束条件可采用如下公式七表示：
[0087][0088]
其中，表示t时刻节点i的电容器组发出的无功功率。
[0089]
s2025：根据光伏预测功率及光伏容量确定光伏有功输出约束条件和光伏无功输出约束条件。
[0090]
示例性地，若定义为光伏逆变器的预测功率，为光伏逆变器容量，则光伏有功输出约束条件可采用如下公示八表示：
[0091][0092]
其中，为t时刻节点i处的光伏逆变器发出的有功功率。
[0093]
光伏无功输出约束条件可采用如下公示九表示：
[0094][0095]
其中，为t时刻节点i处的光伏逆变器发出的无功功率。
[0096]
可选地，图4为本发明实施例一提供的第三种替代实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图，在图1的实施例的基础上，示例性地示出了一种构建设备运行约束条件的具体实施方式。
[0097]
如图4所示，基于能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数构建各节点的设备运行约束条件，包括：
[0098]
s2041：根据能源拓扑结构和设备运行参数确定任一供能设备的第二模型常数和第二模型自变量参数。
[0099]
其中，第二模型常数和第二模型自变量参数为供能设备的能量转换关联参数，第二模型常数为常量，第二模型自变量参数为变量。
[0100]
典型地，第二模型常数包括但不限于：设备运行效率、储能荷电状态阈值参数、调度间隔时间、储能最大充/放电功率、最大输出功率和最小输出功率；第二模型自变量参数包括但不限于：输入电能或气量、储能充/放电功率和储能荷电状态。
[0101]
s2042：根据第二模型常数和第二模型自变量参数确定供能设备的设备运行约束条件。
[0102]
一实施例中，设备运行约束条件包括燃气轮机发电和产热运行约束条件，燃气锅炉、电锅炉、电制冷运行约束条件，储能系统充/放电约束条件及设备输出功率约束条件。
[0103]
具体地，智慧能源系统的供能设备考虑光伏逆变器(pv)、燃气轮机(gt)、燃气锅炉(gb)、电锅炉(eb)、电制冷(er)、储能设备(es)。该类约束的输出核心变量为供能设备χ的输出电能/热能供能设备χ的输入电能/气量及储能充/放电功率
[0104]
示例性地，定义为t时刻节点i处供能设备χ的输出电能/热能，χ包括燃气轮机(gt)、燃气锅炉(gb)、电锅炉(eb)、电制冷(er)、储能设备(es)。第二模型自变量参数包
括：为t时刻节点i处供能设备χ的输入电能/气量，为t时刻节点i处储能荷电状态，状态，为t时刻节点i处储能充/放电功率。第二模型常数包括：η
χ
为设备χ运行效率，为节点i处储能荷电状态上下限，δt为调度时刻间隔，为t时刻节点i处储能最大充/放电功率，p
tχ,out
为t时刻设备χ的最大/最小输出功率。
[0105]
基于此，构建的燃气轮机发电和产热运行约束条件可采用如下公式十和公式十一表示：
[0106][0107][0108]
其中，表示t时刻节点i处燃气轮机的输出功率，η
gt,e
表示t时刻节点i处燃气轮机的电能效率，表示t时刻节点i处燃气轮机的输入气量，表示t时刻节点i处燃气轮机的输出热能，η
gt,h
表示t时刻节点i处燃气轮机的热能效率。
[0109]
燃气锅炉、电锅炉、电制冷运行约束条件可采用如下公式十二至公式十四表示：
[0110][0111][0112][0113]
其中，表示t时刻节点i处燃气锅炉的输出热能，η
gb
表示t时刻节点i处燃气锅炉的运行效率，表示t时刻节点i处燃气锅炉的输入气量；表示t时刻节点i处电锅炉的输出热能，η
eb
表示t时刻节点i处电锅炉的运行效率，表示t时刻节点i处电锅炉的输入电能；表示t时刻节点i处电制冷机的输出冷能，η
er
表示t时刻节点i处电制冷机的运行效率，表示t时刻节点i处电制冷机的输入电能。
[0114]
储能系统充/放电约束条件可采用如下公式十五表示：
[0115][0116]
其中，表示t时刻节点i处储能设备的储能荷电状态，表示t+1时刻
节点i处储能设备的荷电状态，δt表示相邻两个调度时刻的调度时刻间隔，表示节点i处储能设备的荷电状态上限阈值，表示节点i处储能设备的荷电状态下限阈值，表示t时刻节点i处储能设备的充电功率，表示t时刻节点i处储能设备的最大充电功率，表示t时刻节点i处储能设备的放电功率，表示t时刻节点i处储能设备的最大放电功率，表示节点i处储能设备的充电运行效率，表示节点i处储能设备的放电运行效率。
[0117]
设备输出功率约束条件可采用如下公式十六表示：
[0118][0119]
其中，p
tχ,out
为t时刻设备χ的最大/最小输出功率。
[0120]
结合上述公式十至公式十六可知，本发明实施例提供的设备运行约束条件，通过调节供能设备的输入与输出功率满足智慧能源系统中的用户能量需求。
[0121]
可选地，图5为本发明实施例一提供的第四种替代实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图，在图1的实施例的基础上，示例性地示出了一种构建节点功率平衡约束条件的具体实施方式。
[0122]
如图5所示，基于能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数构建各节点的节点功率平衡约束条件，包括以下步骤：
[0123]
s2051：根据能源拓扑结构和设备运行参数确定任一目标节点的注入功率和消耗功率。
[0124]
其中，注入功率包括但不限于：任一电网节点的注入有功功率、注入无功功率和购电功率，任一气网节点的注入气流量和购气量，及任一热网节点的注入热能功率；消耗功率包括但不限于：任一电网节点的有功负荷和无功负荷，任一气网节点的用气量，任一热网节点的热消耗功率。
[0125]
s2052：根据注入功率和消耗功率构建目标节点的节点功率平衡约束条件。
[0126]
其中，节点功率平衡约束条件包括：电网节点功率平衡约束条件、气网节点功率平衡约束条件和热网节点功率平衡约束条件。
[0127]
示例性地，定义i为网络节点索引，ωe为电网节点集合，ωg为气网节点集合，ωh为热网节点集合，为t时刻智慧能源系统的购电功率，为t时刻智慧能源系统的购气量，h
i,t
为t时刻热网节点i的注入热能功率，以上参数均为变量。ρ
χ
是设备χ的功率因数，该参数为常量。
[0128]
基于上述常量和变量参数，结合目标节点处的电能流动关系，电网节点功率平衡约束条件可采用如下公式十七表示：
[0129]
[0130]
其中，p
i,t
为t时刻电网节点i的有功功率，为t时刻智慧能源系统在电网节点i处分配的有功购电功率，为t时刻光伏逆变器注入电网节点i的有功功率，为t时刻燃气轮机注入电网节点i的有功功率，为t时刻储能设备注入电网节点i的有功功率，为t时刻电锅炉在电网节点i处消耗的有功功率，为t时刻储能设备从电网节点i处吸收的有功功率，为t时刻电网节点i处的负载消耗的有功功率。q
i,t
为t时刻电网节点i的无功功率，为t时刻智慧能源系统在电网节点i处分配的无功购电功率，为t时刻光伏逆变器注入电网节点i的无功功率，为t时刻电容器组注入电网节点i的无功功率，为t时刻电网节点i处的负载消耗的无功功率，为t时刻节点i处供能设备χ的输入电能。
[0131]
基于上述常量和变量参数，结合目标节点处的气量流动关系，气网节点功率平衡约束条件可采用如下公式十八表示：
[0132][0133]
其中，g
i,t
为t时刻气网节点i的气量之和，为t时刻智慧能源系统在气网节点i处分配的购气量，为t时刻燃气轮机在气网节点i处的用气量，为t时刻燃气锅炉在气网节点i处的用气量，为t时刻气网节点i处负载的用气量。
[0134]
基于上述常量和变量参数，结合目标节点处的热能流动关系，热网节点功率平衡约束条件可采用如下公式十九表示：
[0135][0136]
其中，g
i,t
为t时刻热网节点i的热量之和，为t时刻燃气轮机在热网节点i处注入的热能功率，为t时刻燃气锅炉在热网节点i处注入的热能功率，为t时刻电锅炉在热网节点i处注入的热能功率，为t时刻热网节点i处负载的热消耗功率。
[0137]
结合上述公式十七至公式十九，电、气、热网节点功率平衡约束是所有模型约束条件之间的耦合，通过保证节点功率平衡，实现系统中各类设备的输入、输出功率对系统电压的改善。
[0138]
可选地，基于能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数构建各节点的模型约束条件，还包括：根据能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数对电网、气网、热网和冷网进行潮流分析，构建电网潮流约束条件、气网潮流约束条件、热网潮流约束条件和冷网潮流约束条件。
[0139]
一实施例中，电网潮流约束条件可基于线路阻抗、线路电流和节点功率平衡约束条件对电网支路潮流与节点电压进行约束。
[0140]
示例性地，定义i，j，k为电网节点索引，ωe为电网节点集合，其中，i,j,t∈ωe。在电网潮流分析中，变量参数包括但不限于：i
ij,t
,p
ij,t
,q
ij,t
为t时刻电网节点i与电网节点j之间的线路电流、有功功率和无功功率，p
i,t
,q
i,t
为t时刻电网节点i处注入的有功功率和无功功率。在电网潮流分析中，常量参数包括但不限于：rij,x
ij
为电网节点i与电网节点j之间的电阻、电抗。
[0141]
基于电网潮流分析中的变量和常量参数，结合电网潮流分析，构建电网潮流约束条件如公式二十和公式二十一所示：
[0142][0143]
其中，p
j,t
为t时刻电网节点j处注入的有功功率,q
j,t
为t时刻电网节点j处注入的无功功率，p
jk,t
为t时刻电网节点jk之间的有功功率，q
jk,t
为t时刻电网节点jk之间的无功功率，q
j,t
为t时刻电网节点j处注入的无功功率，v
i,t
为t时刻电网节点i处的节点电压,v
j,t
为t时刻电网节点j处的节点电压，上述公式二十用于对电网支路潮流与节点电压进行约束。
[0144][0145]
其中，vi为电网节点i处的电压幅值上/下限，为电网节点ij之间线路的电流上限，上述公式二十一用于将网络电压和电流限定在安全可行域内。
[0146]
在电网潮流约束中，节点i处的有功功率p
i,t
和无功功率q
i,t
可结合上述公式十七至公式十九所示的电网、热网和气网节点功率平衡约束条件确定，根总线电压可结合电压和无功调节约束条件中调压器的约束条件确定。结合上述公式二十和公式二十一可知，在已知常量及上述变量取值后，通过电网潮流约束可计算得到电网节点i与电网节点j之间的线路电流i
ij,t
、有功功率p
ij,t
和无功功率q
ij,t
，及节点i处的电压v
i,t
。在计算得到节点电压v
i,t
后，可基于节点电压v
i,t
与预设电压基准值v0构建电压偏差调度模型，进而计算优化目标取值。
[0147]
一实施例中，气网潮流约束条件基于气网管道参数、压缩机参数和节点功率平衡约束条件对节点气流量分配进行约束。其中，气网节点连接压缩机和气网管道。典型地，气网管道参数包括但不限于：摩阻系数和管存系数。压缩机参数包括但不限于：压缩机耗能系数和压缩机流量。
[0148]
示例性地，定义i，j，k为网络节点索引，ωc为压缩机节点集合，ωg为气网节点集合，i,j,k∈ωg。在气网潮流分析中，变量参数包括：t时刻气网管道ij的流量与管存g
ij,t
和t时刻通过压缩机的流量t时刻气网节点i的气压π
i,t
；常量参数包括：压缩机耗能系数气网管道ij的摩阻系数w
ij
，气网管道的管存系数气网节点i气压上/下限和
πi，压缩机最大/最小压缩比和κ，气网管道/压缩机流量上限和
[0149]
基于上述气网潮流分析中的变量和常量参数，结合气网潮流分析，构建多个气网潮流约束条件。本实施例中，气网潮流约束条件包括：气网节点流量平衡约束条件，气网管道平均流量约束条件，管道平均天然气流量与管道两端压力间的关系约束条件，管道两端压力与管存量之间的关系约束条件，气流量变化与管存气量之间的关系约束条件，气网管道流量与压力约束条件，压缩机压缩比率约束条件，及压缩机流量约束条件。
[0150]
(1)气网节点流量平衡约束条件如公式二十二所示：
[0151][0152]
其中，g
j,t
为t时刻气网节点j的气流量，为压缩机耗能系数，为t时刻通过压缩机的流量，g
jk,t
为t时刻气网管道jk的流量，g
ji,t
为t时刻气网管道ji的流量。
[0153]
(2)气网管道平均流量约束条件如公式二十三所示：
[0154][0155]
其中，为t时刻气网管道ij的平均流量，g
ij,t
为t时刻气网管道ij的流量，g
ji,t
为t时刻气网管道ji的流量。
[0156]
(3)管道平均天然气流量与管道两端压力间的关系约束条件如公式二十四所示：
[0157][0158]
其中，为气网管道ij的平均流量，π
i,t
为气网节点i的气压，π
j,t
为气网节点j的气压，w
ij
为气网管道ij的摩阻系数。
[0159]
(4)管道两端压力与管存量之间的关系约束条件如公式二十五所示：
[0160][0161]
其中，为t时刻气网管道ij的管存气量，为气网管道的管存系数，π
i,t
为t时刻气网节点i的气压，π
j,t
为t时刻气网节点j的气压。
[0162]
(5)气流量变化与管存气量之间的关系约束条件如公式二十六所示：
[0163][0164]
其中，g
ij,t
为t时刻气网管道ij的流量，g
ji,t
为t时刻气网管道ji的流量，δt为调度间隔时间，为t时刻气网管道ij的管存气量，为t-1时刻气网管道ij的管存气量。
[0165]
(6)气网管道流量与压力约束条件如公式二十七所示：
[0166][0167]
其中，πi为气网节点i的气压上/下限，π
i,t
为t时刻气网节点i的气压，g
ij,t
为t时刻气网管道ij的流量，为气网管道的气流量上限。
[0168]
(7)压缩机压缩比率约束条件如公式二十八所示：
[0169][0170]
其中，π
i,t
为t时刻气网节点i的气压，π
j,t
为t时刻气网节点j的气压，κ为压缩机的最大/最小压缩比。
[0171]
(8)压缩机流量约束条件如公式二十九所示：
[0172][0173]
其中，为t时刻通过压缩机的流量，为压缩机的流量上限。
[0174]
与电网潮流约束条件类似，在气网潮流约束条件中，根节点的气网节点的注入气流量g
i,t
可结合上述公式十七至公式十九所示的电网、热网和气网节点功率平衡约束条件确定。结合上述公式二十二至公式二十九可知，在已知g
i,t
取值的情况下，通过气网潮流约束即可计算得到其他变量。
[0175]
一实施例中，热网潮流约束条件基于热网管道参数、环境参数和节点功率平衡约束条件对节点热能分配进行约束。典型地，热网管道参数包括但不限于：热网管道流量、管道长度和管道传热系数。环境参数包括但不限于：环境温度和热网管道介质温度。
[0176]
示例性地，定义i，j，k为网络节点索引，ωh为热网节点集合，i,j,k∈ωh。在热网潮流分析中，变量参数包括：热网管道ij的流量m
ij,t
；常量参数包括：供热介质比热容hcw，供给介质温度回流介质温度热网管道ij长度/传热系数l
ij
和γ
ij
，外界环境温度t
tenv
，流进节点j的介质温度流出节点j的介质温度
[0177]
基于上述热网潮流分析中的变量和常量参数，结合热网潮流分析结果，构建多个热网潮流约束条件。本实施例中，热网潮流约束条件包括：节点热负荷约束条件、管道温降约束条件及节点热量平衡约束条件。
[0178]
(1)节点热负荷约束条件如公式三十所示：
[0179][0180]
其中，h
i,t
为t时刻热网节点i处注入的热能功率，hcw为供热介质比热容，m
i,t
为t时刻热网管道i处的流量，为回流介质温度，为供给介质温度。
[0181]
(2)管道温降约束条件如公式三十一所示：
[0182][0183]
其中，t
j,t
为t时刻热网管道j的温度，t
i,t
为t时刻热网管道i的温度，t
tenv
为外界环境温度，hcw为供热介质比热容，m
i,t
为t时刻热网管道i处的流量，l
ij
为热网管道ij的长度，γ
ij
为热网管道ij的传热系数。
[0184]
(3)节点热量平衡约束条件如公式三十二所示：
[0185][0186]
其中，h
j,t
为t时刻热网节点j处注入的热能功率，m
ij,t
为t时刻热网管道ij的流量，m
jk,t
为t时刻热网管道jk的流量，为流进节点j的介质温度，为流出节点j的介质温度。
[0187]
在热网潮流约束中，根节点的节点注入热能h
i,t
可结合上述公式十七至公式十九所示的电网、热网和气网节点功率平衡约束条件确定。结合上述公式三十至公式三十二可知，在已知h
i,t
取值的情况下，通过热网潮流约束即可计算得到其他变量。
[0188]
一实施例中，冷网潮流约束条件基于冷网管道参数、环境参数和节点功率平衡约束条件对节点冷能分配进行约束。典型地，冷网管道参数包括但不限于：冷网管道流量、管道长度和管道传热系数。环境参数包括但不限于：环境温度和冷网管道介质温度。
[0189]
示例性地，定义i，j，k为网络节点索引，ωr为冷网节点集合，i,j,k∈ωr。在冷网潮流分析中，变量参数包括：冷网管道ij的流量m
ij,t
；常量参数包括：冷媒介质比热容hcw，冷网管道供给介质温度冷网管道回流介质温度冷网管道ij长度/传热系数l
ij
和γ
ij
，外界环境温度t
tenv
，流进节点j的介质温度流出节点j的介质温度
[0190]
基于上述冷网潮流分析中的变量和常量参数，结合冷网潮流分析结果，构建多个冷网潮流约束条件。本实施例中，冷网潮流约束条件包括：节点冷负荷约束条件、管道温升约束条件及节点冷能平衡约束条件。
[0191]
(1)节点冷负荷约束条件如公式三十三所示：
[0192][0193]
其中，为t时刻电制冷机在冷网节点i处注入的冷能，为t时刻冷网节点i处负载消耗的冷能，hcw为供热介质比热容，m
i,t
为t时刻冷网管道i处的流量，为回流介质温度，为供给介质温度。
[0194]
(2)管道温升约束条件如公式三十四所示：
[0195][0196]
其中，t
j,t
为t时刻冷网管道j的温度，t
i,t
为t时刻冷网管道i的温度，t
tenv
为外界环境温度，hcw为供热介质比热容，m
i,t
为t时刻冷网管道i处的流量，l
ij
为冷网管道ij的长度，γ
ij
为冷网管道ij的传热系数。
[0197]
(3)节点冷能平衡约束条件如公式三十五所示：
[0198][0199]
其中，c
j,t
为t时刻冷网节点j处注入的冷能，m
ij,t
为t时刻冷网管道ij的流量，m
jk,t
为t时刻冷网管道jk的流量，为流进节点j的介质温度，为流出节点j的介质温度。
[0200]
需要说明的是，冷网潮流约束的工作原理与热网潮流约束相同，在此不再赘述。
[0201]
可选地，图6为本发明实施例一提供的第五种替代实施例的智慧能源系统电压偏差控制方法的流程图，在图1的实施例的基础上，示例性地示出了一种设备调度的具体实施方式。
[0202]
如图6所示，根据电压偏差调度模型的优化目标对供能设备、调压器和电容器组进行综合调度，包括以下步骤：
[0203]
s401：基于模型约束条件获取任一电网节点在调度时刻的节点电压。
[0204]
s402：根据节点电压与优化目标确定设备调度计划。
[0205]
s403：根据设备调度计划调节供能设备、调压器和电容器组的输入参数和/或输出参数。
[0206]
可选地，设备调度计划包括：调度时段，调压器的抽头位置调度参数，电容器组的投切数量调度参数，光伏有功输出功率和无功输出功率调度参数，燃气轮机的输入气量和/或输出电能调度参数，燃气锅炉的输入气量和/或输出电能调度参数，电锅炉的输入电能和/或输出电能调度参数，电制冷的输入电能和/或输出冷能调度参数，及储能设备输出调度参数。
[0207]
具体而言，在任一调度时刻，基于实时模型约束条件获取任一电网节点的节点电压，将当前节点电压导入电压偏差调度模型，计算得到节点电压与优化目标之间的偏差指数，若当前节点电压高于预设电压基准值，且优化目标之间的偏差指数较大，则通过调度控制调压器抽头位置，电容器组投切数量，光伏逆变器有功和无功输出功率，燃气轮机、燃气锅炉、电锅炉、电制冷、储能设备的输出功率，对电、热、冷、气等不同能源网供能设备、调压器、电容器组和负载进行综合调度，直至达到电压偏差指数最小化的优化目标。通过多能源协同调度，增强智慧能源系统无功功率与电压控制效果，进一步降低系统电压偏差，提升电能质量。
[0208]
示例性地，图7为本发明实施例一提供的一种智慧能源系统的能源拓扑结构的结构示意图。
[0209]
如图7所示，能源拓扑结构包括：电网拓扑结构ⅰ、热网拓扑结构ⅱ和气网拓扑结构ⅲ，冷网拓扑结构与热网拓扑结构相似。在不同能源拓扑结构中，设备接入节点以数字进行编码，储能及能量耦合设备集中在能量耦合站中。
[0210]
如图7所示，电网拓扑结构ⅰ示出了14个电网节点(节点i1，节点i2至节点i
14
)，调压器oltc设置于电网母线与根节点i1之间，能量耦合站设置于节点i4，电制冷柜设置于节点i5，光伏逆变器设置于节点i8，电容器组设置于节点i7和节点i
14
。热网拓扑结构ⅱ示出了14个热网节点(节点i1，节点i2至节点i
14
)，能量耦合站设置于节点i1。气网拓扑结构ⅲ示出了15个气网节点(节点i1，节点i2至节点i
15
)，能量耦合站设置于节点i2，第一台压缩机设置于节点i5与节点i6之间，第二台压缩机设置于节点i
10
与节点i
11
之间。基于智慧能源系统中的能源拓扑结构，结合各节点的能源潮流分析，设置模型约束条件。
[0211]
结合图7所示，以智慧能源系统接入光伏逆变器(photovoltaic，简称pv)、燃气轮机(gas turbine，简称gt)、燃气锅炉(gas boiler，简称gb)、电锅炉(electric boiler，简称eb)、电制冷柜(electric refrigerator，简称er)、储能设备(energy storage，简称es)、调压器、电容器组和负载为例，对本技术提供的智慧能源系统电压偏差控制方法进行测试。首先对系统接入设备的设备运行参数中的常量及电制冷柜负载进行赋值，建立表一所示的设备运行参数数据表及表二所示的电制冷柜负载数据表。
[0212][0213][0214]
结合表一和表二所示，将参数对应代入上述公式一至公式三十五，结合系统光伏发电、负荷日出力曲线及环境参数，对本技术提供的智慧能源系统电压偏差控制方法进行测试。经计算，调度时段内的电压偏差平均值avdi仅有0.0020。
[0215]
实施例二
[0216]
基于同一发明构思，本发明实施例二提供了一种智慧能源系统电压偏差控制装置，本发明实施例所提供的智慧能源系统电压偏差控制装置可执行本发明任意实施例所提供的智慧能源系统电压偏差控制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0217]
图8为本发明实施例二提供的一种智慧能源系统电压偏差控制装置的结构示意图。
[0218]
如图8所示，该智慧能源系统电压偏差控制装置包括：
[0219]
参数配置模块100，用于获取智慧能源系统的能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数，其中，能源拓扑结构包括：电网拓扑结构、热网拓扑结构、冷网拓扑结构和气网拓扑结构；
[0220]
约束配置模块200，用于基于能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数构建各节点的模型约束条件，其中，模型约束条件包括：电压和无功调节约束条件、设备运行约束条件、节点功率平衡约束条件及潮流约束条件；
[0221]
模型搭建模块300，用于根据预设电压基准值构建电压偏差调度模型，并根据模型约束条件驱动电压偏差调度模型的运算；
[0222]
调度执行模块400，用于根据电压偏差调度模型的优化目标对供能设备、调压器和电容器组进行综合调度，直至电压偏差调度模型的输出值达到优化目标。
[0223]
可选地，约束配置模块200用于基于能源拓扑结构和设备运行参数获取任一电网节点的第一模型常数和第一模型自变量参数，第一模型常数和第一模型自变量参数为节点电压和节点无功的关联参数，并根据第一模型常数和第一模型自变量参数确定电网节点的电压和无功调节约束条件。
[0224]
其中，第一模型常数包括：调压器的抽头变化的电压阶数、单位时间最大允许调节量和相邻抽头的电压变化量，电网节点的电容器最大投入数量，单个电容器发出的无功功率，光伏预测功率及光伏容量；第一模型自变量参数包括：调压器的抽头位置变量和电容器投切数变量；电压和无功调节约束条件包括：抽头调节约束条件、根总线电压约束条件、电容器投切数约束条件、电容器组无功输出约束条件、光伏有功输出约束条件和光伏无功输出约束条件。
[0225]
可选地，约束配置模块200还用于根据抽头位置变量、抽头变化的电压阶数和单位时间最大允许调节量确定调压器的抽头调节约束条件；根据预设电压基准值、相邻抽头的电压变化量、抽头位置变量及抽头变化的电压阶数确定根总线电压约束条件；根据电网节点的电容器最大投入数量确定电容器投切数约束条件；根据电容器投切数变量和单个电容器发出的无功功率确定电容器组无功输出约束条件；根据光伏预测功率及光伏容量确定光伏有功输出约束条件和光伏无功输出约束条件。
[0226]
可选地，约束配置模块200还用于根据能源拓扑结构和设备运行参数确定任一供能设备的第二模型常数和第二模型自变量参数，第二模型常数和第二模型自变量参数为供能设备的能量转换关联参数，并根据第二模型常数和第二模型自变量参数确定供能设备的设备运行约束条件。其中，第二模型常数包括：设备运行效率、储能荷电状态阈值参数、调度间隔时间、储能最大充/放电功率、最大输出功率和最小输出功率；第二模型自变量参数包括：输入电能或气量、储能充/放电功率和储能荷电状态，设备运行约束条件包括燃气轮机发电和产热运行约束条件，燃气锅炉、电锅炉、电制冷运行约束条件，储能系统充/放电约束条件及设备输出功率约束条件。
[0227]
可选地，约束配置模块200还用于根据能源拓扑结构和设备运行参数确定任一目标节点的注入功率和消耗功率，并根据注入功率和消耗功率构建目标节点的节点功率平衡约束条件。
[0228]
其中，注入功率包括：任一电网节点的注入有功功率、注入无功功率和购电功率，任一气网节点的注入气流量和购气量，及任一热网节点的注入热能功率；消耗功率包括：任一电网节点的有功负荷和无功负荷，任一气网节点的用气量，任一热网节点的热消耗功率；节点功率平衡约束条件包括：电网节点功率平衡约束条件、气网节点功率平衡约束条件和热网节点功率平衡约束条件。
[0229]
可选地，约束配置模块200还用于根据能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数对电网、气网、热网和冷网进行潮流分析，构建电网潮流约束条件、气网潮流约束条件、热网潮流约束条件和冷网潮流约束条件。
[0230]
其中，电网潮流约束条件基于线路阻抗、线路电流和节点功率平衡约束条件对电网支路潮流与节点电压进行约束；气网潮流约束条件基于气网管道参数、压缩机参数和节点功率平衡约束条件对节点气流量分配进行约束；热网潮流约束条件基于热网管道参数、环境参数和节点功率平衡约束条件对节点热能分配进行约束；冷网潮流约束条件基于冷网
管道参数、环境参数和节点功率平衡约束条件对节点冷能分配进行约束。
[0231]
可选地，调度执行模块400用于基于模型约束条件获取任一电网节点的节点电压，根据节点电压与优化目标确定设备调度计划，根据设备调度计划调节供能设备、调压器和电容器组的输入参数和/或输出参数。
[0232]
可选地，设备调度计划包括：调度时段，调压器的抽头位置调度参数，电容器组的投切数量调度参数，光伏有功输出功率和无功输出功率调度参数，燃气轮机的输入气量和/或输出电能调度参数，燃气锅炉的输入气量和/或输出电能调度参数，电锅炉的输入电能和/或输出电能调度参数，电制冷的输入电能和/或输出冷能调度参数，及储能设备输出调度参数。
[0233]
实施例三
[0234]
基于上述任一实施例，本发明实施例三提供了一种电子设备，电子设备包括：至少一个处理器；以及与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，计算机程序被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述智慧能源系统电压偏差控制方法。
[0235]
图9示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
[0236]
如图9所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom 12以及ram 13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
[0237]
电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0238]
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如智慧能源系统电压偏差控制方法。
[0239]
在一些实施例中，智慧能源系统电压偏差控制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的方法xxx的一个或多个步骤。
备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行智慧能源系统电压偏差控制方法。
[0240]
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0241]
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0242]
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0243]
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0244]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
[0245]
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云
主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0246]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0247]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种智慧能源系统电压偏差控制方法，所述智慧能源系统包括供能设备、调压器和电容器组，其特征在于，所述控制方法包括：获取所述智慧能源系统的能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数，其中，所述能源拓扑结构包括：电网拓扑结构、热网拓扑结构、冷网拓扑结构和气网拓扑结构；基于所述能源拓扑结构、所述设备运行参数和所述环境参数构建各节点的模型约束条件，其中，所述模型约束条件包括：电压和无功调节约束条件、设备运行约束条件、节点功率平衡约束条件及潮流约束条件；根据预设电压基准值构建电压偏差调度模型，并根据所述模型约束条件驱动所述电压偏差调度模型的运算；根据所述电压偏差调度模型的优化目标对所述供能设备、所述调压器和所述电容器组进行综合调度，直至所述电压偏差调度模型的输出值达到所述优化目标。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述能源拓扑结构、所述设备运行参数和所述环境参数构建各节点的模型约束条件，包括：基于所述能源拓扑结构和所述设备运行参数获取任一电网节点的第一模型常数和第一模型自变量参数，所述第一模型常数和所述第一模型自变量参数为节点电压和节点无功的关联参数；其中，所述第一模型常数包括：所述调压器的抽头变化的电压阶数、单位时间最大允许调节量和相邻抽头的电压变化量，所述电网节点的电容器最大投入数量，单个电容器发出的无功功率，光伏预测功率及光伏容量；所述第一模型自变量参数包括：所述调压器的抽头位置变量和电容器投切数变量；根据所述第一模型常数和所述第一模型自变量参数确定所述电网节点的电压和无功调节约束条件；其中，所述电压和无功调节约束条件包括：抽头调节约束条件、根总线电压约束条件、电容器投切数约束条件、电容器组无功输出约束条件、光伏有功输出约束条件和光伏无功输出约束条件。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一模型常数和所述第一模型自变量参数确定所述电网节点的电压和无功调节约束条件，包括：根据所述抽头位置变量、所述抽头变化的电压阶数和所述单位时间最大允许调节量确定所述调压器的抽头调节约束条件；根据所述预设电压基准值、所述相邻抽头的电压变化量、所述抽头位置变量及所述抽头变化的电压阶数确定根总线电压约束条件；根据所述电网节点的电容器最大投入数量确定电容器投切数约束条件；根据所述电容器投切数变量和所述单个电容器发出的无功功率确定电容器组无功输出约束条件；根据所述光伏预测功率及所述光伏容量确定光伏有功输出约束条件和光伏无功输出约束条件。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述能源拓扑结构、所述设备运行参数和所述环境参数构建各节点的模型约束条件，包括：根据所述能源拓扑结构和所述设备运行参数确定任一供能设备的第二模型常数和第
二模型自变量参数，所述第二模型常数和所述第二模型自变量参数为供能设备的能量转换关联参数；其中，所述第二模型常数包括：设备运行效率、储能荷电状态阈值参数、调度间隔时间、储能最大充/放电功率、最大输出功率和最小输出功率；所述第二模型自变量参数包括：输入电能或气量、储能充/放电功率和储能荷电状态；根据所述第二模型常数和所述第二模型自变量参数确定所述供能设备的设备运行约束条件；其中，所述设备运行约束条件包括燃气轮机发电和产热运行约束条件，燃气锅炉、电锅炉、电制冷运行约束条件，储能系统充/放电约束条件及设备输出功率约束条件。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述能源拓扑结构、所述设备运行参数和所述环境参数构建各节点的模型约束条件，包括：根据所述能源拓扑结构和所述设备运行参数确定任一目标节点的注入功率和消耗功率；其中，所述注入功率包括：任一电网节点的注入有功功率、注入无功功率和购电功率，任一气网节点的注入气流量和购气量，及任一热网节点的注入热能功率；所述消耗功率包括：任一电网节点的有功负荷和无功负荷，任一气网节点的用气量，任一热网节点的热消耗功率；根据所述注入功率和所述消耗功率构建所述目标节点的节点功率平衡约束条件；其中，所述节点功率平衡约束条件包括：电网节点功率平衡约束条件、气网节点功率平衡约束条件和热网节点功率平衡约束条件。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述能源拓扑结构、所述设备运行参数和所述环境参数构建各节点的模型约束条件，包括：根据所述能源拓扑结构、所述设备运行参数和所述环境参数对电网、气网、热网和冷网进行潮流分析，构建电网潮流约束条件、气网潮流约束条件、热网潮流约束条件和冷网潮流约束条件；其中，所述电网潮流约束条件基于线路阻抗、线路电流和所述节点功率平衡约束条件对电网支路潮流与节点电压进行约束；所述气网潮流约束条件基于气网管道参数、压缩机参数和所述节点功率平衡约束条件对节点气流量分配进行约束；所述热网潮流约束条件基于热网管道参数、所述环境参数和所述节点功率平衡约束条件对节点热能分配进行约束；所述冷网潮流约束条件基于冷网管道参数、所述环境参数和所述节点功率平衡约束条件对节点冷能分配进行约束。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述电压偏差调度模型的优化目标对所述供能设备、所述调压器和所述电容器组进行综合调度，包括：基于所述模型约束条件获取任一电网节点的节点电压；根据所述节点电压与所述优化目标确定设备调度计划；根据所述设备调度计划调节所述供能设备、所述调压器和所述电容器组的输入参数和/或输出参数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述设备调度计划包括：调度时段，调压器的抽头位置调度参数，电容器组的投切数量调度参数，光伏有功输出功率和无功输出功率调度参数，燃气轮机的输入气量和/或输出电能调度参数，燃气锅炉的输入气量和/或输出电能调度参数，电锅炉的输入电能和/或输出电能调度参数，电制冷的输入电能和/或输出冷能调度参数，及储能设备输出调度参数。9.一种智慧能源系统电压偏差控制装置，其特征在于，包括：参数配置模块，用于获取所述智慧能源系统的能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数，其中，所述能源拓扑结构包括：电网拓扑结构、热网拓扑结构、冷网拓扑结构和气网拓扑结构；约束配置模块，用于基于所述能源拓扑结构、所述设备运行参数和所述环境参数构建各节点的模型约束条件，其中，所述模型约束条件包括：电压和无功调节约束条件、设备运行约束条件、节点功率平衡约束条件及潮流约束条件；模型搭建模块，用于根据预设电压基准值构建电压偏差调度模型，并根据所述模型约束条件驱动所述电压偏差调度模型的运算；调度执行模块，用于根据所述电压偏差调度模型的优化目标对所述供能设备、所述调压器和所述电容器组进行综合调度，直至所述电压偏差调度模型的输出值达到所述优化目标。10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-8中任一项所述的智慧能源系统电压偏差控制方法。

技术总结
本发明公开一种智慧能源系统电压偏差控制方法、装置及电子设备，该方法包括：获取智慧能源系统的能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数；基于能源拓扑结构、设备运行参数和环境参数构建各节点的模型约束条件，模型约束条件包括：电压和无功调节约束条件、设备运行约束条件、节点功率平衡约束条件及潮流约束条件；根据预设电压基准值构建电压偏差调度模型，并根据模型约束条件驱动模型运算；根据电压偏差调度模型的优化目标对供能设备、调压器和电容器组进行综合调度，直至电压偏差调度模型的输出值达到优化目标。本发明通过电、热、冷、气等能源网络的协同控制，实现智慧能源系统电压偏差调节，改善电压偏差控制效果，提升电能质量。提升电能质量。提升电能质量。


技术研发人员：叶军 王伊晓 袁智强 陈云辉 陈波波 侯惠娜 顾辰方 蔡佳铭 潘俊 武天娇
受保护的技术使用者：上海电力设计院有限公司
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/22