一种能量节点及其控制方法、虚拟电厂及其控制方法

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，具体涉及一种能量节点及其控制方法、虚拟电厂及其控制方法。

背景技术

虚拟电厂(Virtual Power Plant，简称VPP)，是一种通过数字技术和软件系统，实现分布式电源、储能系统、可控负荷、电动汽车等分布式能源资源的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统；即指将区域内大量的分布式电源聚合起来，并配以通信系统，以一个虚拟整体参与电网的运行。

申请公布号为CN 114597969 A的发明专利申请提供了一种计及智能软开关和虚拟电厂技术的配电网双层优化方法，包括上层技术型虚拟电厂调度模型和下层无功优化运行模型，所述上层技术型虚拟电厂调度模型通过计及储能、可中断负荷和分布式电源辅助参与配电网灵活性优化，形成上层的主动配电网虚拟电厂上层优化调度策略，采用上层目标函数综合考虑灵活性量化指标净负荷适应率和经济效益；所述下层无功优化运行模型将智能软开关SOP、有载调压变压器OLTC、CB和静态无功补偿装置多种无功补偿设备配合，制定计及SOP的有源配电网电压无功协调下层无功控制策略。但是上述方法没有就虚拟电厂的拓扑结构进行分析设计，因此所提出方法空洞且不实用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种能量节点及其控制方法、虚拟电厂及其控制方法，以解决目前在虚拟电厂的控制方法中方法空洞且不实用的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种能量节点，包括：电源模块、储能模块、负荷模块、双向能量模块和边缘控制模块，其中所述电源模块依次通过第一开关和第二开关与所述储能模块连接，所述电源模块依次通过所述第一开关、第三开关和第四开关与所述双向能量模块连接，所述电源模块依次通过所述第一开关、所述第三开关和第五开关与所述负荷模块连接，所述负荷模块还通过第六开关与所述储能模块连接，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关均与所述边缘控制模块连接。

根据第二方面，本发明实施例还提供了一种虚拟电厂，包括控制中心和至少两个上述的能量节点，所述控制中心与每个能量节点的边缘控制模块和双向能量控制模块连接。

根据第三方面，本发明实施例还提供了一种能量节点的控制方法，所述能量节点包括电源模块、储能模块、负荷模块、双向能量模块和边缘控制模块，其中所述电源模块依次通过第一开关和第二开关与所述储能模块连接，所述电源模块依次通过所述第一开关、第三开关和第四开关与所述双向能量模块连接，所述电源模块依次通过所述第一开关、所述第三开关和第五开关与所述负荷模块连接，所述负荷模块还通过第六开关与所述储能模块连接，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关均与所述边缘控制模块连接，所述能量节点的控制方法包括：获取所述负荷模块的当前用电功率；判断所述当前用电功率是否为0；当所述当前用电功率为0时，获取所述储能模块的当前荷电状态；根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态；当所述当前用电功率不为0时，获取所述电源模块的当前发电功率，根据所述当前用电功率和所述当前发电功率确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态。

具体的，所述根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态包括：判断所述当前荷电状态是否位于预设的安全范围内；当所述当前荷电状态位于所述安全范围内时，判定所述能量节点处于第一状态，并控制所述第一开关和所述第二开关导通，所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关断开；当所述当前荷电状态超出所述安全范围时，判定所述能量节点处于第二状态，并控制所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关导通，所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关断开。

具体的，所述根据所述当前用电功率和所述当前发电功率确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态包括：判断所述当前用电功率是否小于所述电源模块的当前发电功率；当所述当前用电功率小于所述电源模块的当前发电功率时，判定能量节点处于第三状态，并控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第四开关和所述第六开关断开；当所述当前用电功率大于等于所述电源模块的当前发电功率时，获取所述储能系统的当前荷电状态，根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态。

具体的，所述根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态包括：判断所述当前荷电状态是否大于预设的最低值；当所述当前荷电状态大于所述最低值时，判定所述能量节点处于第四状态，并控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第四开关和所述第六开关断开；当所述当前荷电状态小于等于所述最低值时，判定所述能量节点处于第五状态，并控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关导通，控制所述第三开关和所述第六开关断开。

根据第三方面，本发明实施例还提供了虚拟电厂的控制方法，所述虚拟电厂包括控制中心和上述的能量节点，所述控制中心与所述节点层中每个节点的边缘控制模块和双向能量控制模块连接，所述虚拟电厂的控制方法包括：获取所述能量节点发送的状态信息；根据所述能量节点发送的状态信息判断所述虚拟电厂中是否存在处于第五状态的能量节点；当所述虚拟电厂中存在处于所述第五状态的能量节点时，判断所述虚拟电厂中是否存在处于第二状态的能量节点；当所述虚拟电厂中存在处于第二状态的能量节点时，利用处于所述第二状态的能量节点为处于所述第五状态的能量节点供电。

具体的，所述利用处于所述第二状态的能量节点为处于所述第五状态的能量节点供电，还包括：针对任一处于所述第二状态的能量节点，计算该能量节点为处于所述第五状态的能量节点进行供电的第一供电成本；计算电网为处于所述第五状态的能量节点进行供电的第二供电成本；当所述第一供电成本小于所述第二供电成本时，确定该能量节点为可用能量节点；利用所述可用能量节点为处于所述第五状态的能量节点进行供电。

具体的，在利用所述可用能量节点为处于所述第五状态的能量节点进行供电之前，还包括：计算处于所述第五状态的能量节点的所需功率；计算所有可用能量节点的多余功率；当所述多余功率大于所述所需功率时，利用所述可用能量节点为处于所述第五状态的能量节点进行供电。

具体的，虚拟电厂的控制方法还包括：当所述虚拟电厂中不存在处于第二状态的能量节点时，利用电网为处于所述第五状态的能量节点供电。

根据第五方面，本发明实施例还提供了一种能量节点的控制装置，所述能量节点包括电源模块、储能模块、负荷模块、双向能量模块和边缘控制模块，其中所述电源模块依次通过第一开关和第二开关与所述储能模块连接，所述电源模块依次通过所述第一开关、第三开关和第四开关与所述双向能量模块连接，所述电源模块依次通过所述第一开关、所述第三开关和第五开关与所述负荷模块连接，所述负荷模块还通过第六开关与所述储能模块连接，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关均与所述边缘控制模块连接，能量节点的控制装置包括第一获取模块、第一判断模块和第一处理模块，所述第一获取模块用于获取所述负荷模块的当前用电功率；所述第一判断模块用于判断所述当前用电功率是否为0；当所述当前用电功率为0时，所述第一获取模块还用于获取所述储能模块的当前荷电状态；第一处理模块用于根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态；当所述当前用电功率不为0时，所述第一获取模块还用于获取所述电源模块的当前发电功率；所述第一处理模块，用于根据所述当前用电功率和所述当前发电功率确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态。

根据第六方面，本发明实施例还提供了一种虚拟电厂的控制装置，所述虚拟电厂包括控制中心和上述的能量节点，所述控制中心与所述节点层中每个节点的边缘控制模块和双向能量控制模块连接，虚拟电厂的控制装置包括第二获取模块、第二判断模块和第二处理模块，其中所述第二获取模块用于获取所述能量节点发送的状态信息；所述第二判断模块用于根据所述能量节点发送的状态信息判断所述虚拟电厂中是否存在处于第五状态的能量节点；当所述虚拟电厂中存在处于所述第五状态的能量节点时，判断所述虚拟电厂中是否存在处于第二状态的能量节点；当所述虚拟电厂中存在处于第二状态的能量节点时，所述第二处理模块用于利用处于所述第二状态的能量节点为处于所述第五状态的能量节点供电。

根据第七方面，本发明实施例提供了一种第一电子设备，应用于上述的能量节点，包括第一状态获取模块，开关控制模块和第一控制器，所述第一状态获取模块用于获取上述能量节点的电源模块、储能模块和/或负荷模块的状态信息；所述开关控制模块，用于控制上述能量节点的第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和/或第六开关的导通或断开；所述状态获取模块、所述开关控制模块和所述第一控制器之间互相通信连接，所述第一控制器中存储有计算机指令，所述第一控制器通过执行所述计算机指令，从而执行上述的能量节点的控制方法。

根据第八方面，本发明实施例还提供了一种第二电子设备，应用于上述的虚拟电厂，包括第二状态获取模块、供电控制模块和第二控制器，所述第二状态获取模块，用于获取能量节点发送的状态信息；所述供电控制模块，用于与能量节点的双向能量控制模块连接，用于控制所述双向能量控制模块的开关；所述第二状态获取模块、所述供电控制模块和所述第二控制器之间互相通信连接，所述第二控制器中存储有计算机指令，所述第二控制器通过执行所述计算机指令，从而执行上述的虚拟电厂的控制方法。

根据第九方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行上述的能量节点的控制方法或上述的虚拟电厂的控制方法。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1为本发明实施例1中能量节点一示例的结构示意图；

图2为本发明实施例2中能量节点控制方法的流程示意图；

图3为本发明实施例3中虚拟电厂一示例的结构示意图；

图4为本发明实施例4中虚拟电厂控制方法的流程示意图；

图5为本发明实施例4中虚拟电厂控制方法一示例的流程示意图；

图6为本发明实施例5中能量节点控制装置的结构示意图；

图7为本发明实施例6中虚拟电厂控制装置的结构示意图；

图8为本发明实施例7中第一电子设备的结构示意图；

图9为本发明实施例7中第二电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例1

本发明实施例1提供了一种能量节点，图1为本发明实施例1中能量节点一种具体结构示意图，如图1所示，所述能量节点包括：电源模块、储能模块、负荷模块、双向能量模块和边缘控制模块，其中所述电源模块依次通过第一开关和第二开关与所述储能模块连接，所述电源模块依次通过所述第一开关、第三开关和所述第四开关与所述双向能量模块连接，所述电源模块依次通过所述第一开关、所述第三开关和第五开关与所述负荷模块连接，所述负荷模块还通过第六开关与所述储能模块连接，所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关与所述边缘控制模块连接。

其中，电源模块负责发电。储能模块起到对电源模块所发电能削峰填谷和稳定电压的作用，消除电源模块发电过程的随机性和波动性。负荷模块能够就地消纳能量。双向能量模块类似于功率网关具有电能的双向传输的能力。

具体的，如图1所示，电源模块可以为分布式电源(Distributed EnergyResources,DER)，储能模块可以为储能系统(Energy Storage Unite，ESU)，负荷模块可以为可控负荷(Controllable Load,CL)，双向能量模块可以用DPM表示，DPM即DirectionalPower Module，DPM，边缘控制模块可以为边缘计算设备(Edge Compute Device,ECD)，在图1中，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6分别表示第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关。

具体的，所述电源模块、所述储能模块、所述负荷模块和所述双向能量模块满足以下条件中的至少一个：

其中，所述

所述

所述

所述

所述

所述

所述α表示设计系数；

所述E

所述

所述

所述

所述

也就是说，条件1～条件4给出了节点分布式电源DER、储能系统ESU和可控负荷CL在功率、容量方面的匹配方法。

其中在条件1中，所述

在条件2中，所述

在条件3中，所述

在条件4中，E

需要说明的是，上述条件1～条件4给出了节点能够安全稳定自治的约束条件，尽管如此由于新能源发电和负荷短期的高度不确定性，对于分布式电源DER和可控负荷CL日最大和最小电量统计也是不可靠的，不能保证分布式电源DER和可控负荷CL日最大和最小电量未来始终在此前统计结果之内。另外，节点可能出现的各种故障，如分布式电源DER停机或者储能系统ESU损坏等可能会让节点突破上述的安全约束。

本发明实施例提供的能量节点，通过合理的设计六个开关，可以使得能量节点中的电源模块、储能模块、负荷模块和双向能量模块不管处于何种状态能量节点都可以安全运行；也就是说，节点层内部通过六个开关将电源模块、储能模块、负荷模块和双向能量模块连接，实现了节点层内部工作模式的可重构，通过削峰填谷解决了新能源的消纳问题，同时能够在故障发生时隔离故障模块，具有很强的鲁棒性，配合故障诊断算法可以实现容错运行和自愈，进一步的能量节点之间组成信息和能量网络实现信息和能量的传递，即能量节点之间可以相互补充，协同供能，提高能源利用效率和经济性。

需要说明的是，在本发明实施例1的基础上增加开关可以增加节点重构的灵活性，有更多的拓扑连接方式，但是增加开关会增加成本和电能损耗。本发明实施例1的拓扑结构为开关数量最少的实现方式，在成本和灵活性方面做到了最优平衡。任何在本发明各模块连接关系基础上增加开关的方式都应视为与本发明相同。如果电源模块、储能模块、负荷模块和双向能量模块连接的端口本身就有切断/连接功能，则对应模块端口连接的第一个开关可以省略，拓扑实质上与本方案一致。如ESU连接第二开关的端口内部可以控制关断/打开，其实质等效为一个开关。

实施例2

在上述实施例1的基础上，本发明实施例2提供了一种能量节点的控制方法。图2为本发明实施例2中能量节点控制方法的流程示意图，应用于本发明实施例1的能量节点，如图1和图2所示，本发明实施例2的能量节点控制方法包括以下步骤：

S201：获取所述负荷模块的当前用电功率。

S202：判断所述负荷模块的当前用电功率是否为0。

S203：当所述负荷模块的当前用电功率为0时，获取所述储能模块的当前荷电状态；根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态。

具体的，当所述负荷模块的当前用电功率为0时，获取所述储能模块的当前荷电状态；根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态可以采用如下技术方案：判断所述当前荷电状态是否位于预设的安全范围内；当所述当前荷电状态位于所述安全范围内时，判定所述能量节点处于第一状态，并控制所述第一开关和所述第二开关导通，所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关断开；当所述当前荷电状态超出所述安全范围时，判定所述能量节点处于第二状态，并控制所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关导通，所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关断开。

具体的，当前荷电状态是否超出安全范围可以通过荷电状态(State of Charge，SOC)来确定，其中SOC的定义由下式给出：

其中，SOC(0)表示初始荷电状态，电池充满电后为100％；I

结合图1，对于任一能量节点i，节点i的可控负荷CL的功率

对于任一能量节点i，节点i的可控负荷CL的功率

S204：当所述负荷模块的当前用电功率不为0时，获取所述电源模块的当前发电功率，根据所述当前用电功率和所述当前发电功率确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态。

具体的，当所述负荷模块的当前用电功率不为0时，获取所述电源模块的当前发电功率，根据所述当前用电功率和所述当前发电功率确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态可以采用如下方案：判断所述当前用电功率是否小于所述电源模块的当前发电功率；当所述当前用电功率小于所述电源模块的当前发电功率时，判定能量节点处于第三状态，并控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第四开关和所述第六开关断开；当所述当前用电功率大于等于所述电源模块的当前发电功率时，获取所述储能系统的当前荷电状态，根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态。

进一步的，所述根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态包括：判断所述当前荷电状态是否大于预设的最低值；当所述当前荷电状态大于所述最低值时，判定所述能量节点处于第四状态，并控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第四开关和所述第六开关断开；当所述当前荷电状态小于等于所述最低值时，判定所述能量节点处于第五状态，并控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关导通，控制所述第三开关和所述第六开关断开。

也就是说，对于任一能量节点i，当可控负荷CL接入且可控负荷CL的功率小于分布式电源DER的功率，此时能量节点处于第三状态，需要开关Q1、Q2、Q3和Q5导通，Q4和Q6断开，以使分布式电源DER为可控负荷CL供能的同时多余能量充入储能系统ESU。

对于任一能量节点i，当可控负荷CL功率大于分布式电源DER发电功率，此时需要控制开关Q1、Q2、Q3和Q5导通，开关Q4和Q6断开，以使储能系统ESU和分布式电源DER同时给可控负荷CL供能。

对于任一能量节点i，当可控负荷CL功率大于分布式电源DER功率且储能系统ESU能量不足，此时为了防止储能系统ESU过放，需要将储能系统ESU与可控负荷CL切断，即开关Q3和Q6关断，开关Q1、Q2、Q4和Q5导通，以使分布式电源DER给储能系统ESU充电，可控负荷CL等待双向能量模块DPM打开从节点网络获取能量。

也就是说，如图1所示，ECD通过获取DER状态信息、ESU状态信息、CL状态信息和DPM状态信息可以确定节点能量状态、发电量预测、负荷预测、储能系统状态。上述第二状态和第五状态为对应突破安全约束后的两种极端情况，其中，第二状态为节点能量有多余，第五状态为节点能量不能自给。

具体的，能量节点的控制方法可以归纳为下表1。其中①表示第一状态，②表示第二状态，③表示第三状态，④表示第四状态，⑤表示第五状态。

本发明实施例提供的能量节点的控制方法，根据电源模块的当前发电功率、储能模块的当前荷电状态和负荷模块的当前用电功率的关系将节点工作模式进行了分类，并根据分类来确定六个开关的状态，并由虚拟电厂管控中心决策该节点是否向节点网络获取能量或输出能量。

实施例3

在本发明实施例1和实施例2的基础上，本发明实施例3提供了一种虚拟电厂。其中，如图3所示，所述虚拟电厂包括至少两个本发明实施例1的能量节点和控制中心。所述控制中心与每个能量节点的边缘控制模块和双向能量控制模块连接。

也就是说，对于任一能量节点i，根据地理就近和容量匹配的原则，将一定容量和功率等级的电源模块、储能模块、负荷模块和双向能量模块进行组合形成能量节点，并由边缘控制模块进行统一管理。在能量节点内部采用如图1所示的拓扑结构，并且在边缘控制模块采用本发明实施例2所述的能量节点的控制方法，根据负荷模块、储能模块、电源模块的状态，对第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关的状态进行调整。

具体的，如图3所示，#1、#2、#3……#M、#N表示能量节点，其中将所有能量节点通过环形母线互联，节点之间可以实现协同供能，实现虚拟电厂内部节点能量的平衡，并提高单个能量节点故障的容错性。

具体的，如图3所示，VPP管控中心为控制中心，VPP管控中心收集#1、#2、#3……#M、#N能量节点的信息进行管控，为降低线路传输损耗，原则上先进行能量节点内部自供电，如果存在能量节点内部不能自供电的情况，可以由其他能量节点协助供电或者由电网购电。

虚拟电厂技术通过配套的技术把地理位置分散的小型太阳能、风能等新能源发电装置、储能电池和各类可控制的用电负荷整合集成，协调控制，对外等效形成一个可控电源，辅助电力系统运行，并可参与电力市场交易，同时优化资源利用，维护区域内、甚至跨区域的用电稳定与用电安全。

目前虚拟电厂的拓扑架构可以分为两种，包括传统的电力系统架构和能量节点系统架构，二者都是在现有的电力系统架构上运行信息化技术进行改造，增加VPP运营商实现对分布式能源资源的整合。

其中，传统的电力系统架构主要存在以下的缺点：

(1)传统的电力系统架构下，发电侧、输配侧和用电侧界限分明。大规模分布式电源接入电网，并由电网集中统一调度，未考虑线路损耗、发电成本等问题，难以实现能量的高效利用，而且由于可再生能源发电过程存在波动性的特点，接入时容易对电网产生冲击。

(2)传统的电力系统架构下，调控方式上采用“源随荷动”的方式。发电侧需要不断调节去拟合负荷曲线，但是由于可再生能源发电过程存在间隙性的特点，整个架构在新能源为主体的能源系统中对负荷的支撑能力不足。

(3)传统的电力系统架构，灵活性不足，难以保证经济性最优。

能量节点系统架构相比于VPP技术则存在以下缺点：

(1)能量节点一般只对地理位置分布集中、就近的分布式能源资源进行管理，存在地理局限的问题。

(2)能量节点的运行模式分为并网和孤岛两种，对于本地负荷和电网无法做到同时兼顾。

现有的虚拟电厂技术主要基于以上两种类型拓扑，聚焦于利用软件技术对分布式能源资源进行协调优化。

本发明实施例3提供的双层虚拟电厂拓扑架构实现对分布式能源资源的聚合，体系结构更加规范和统一，然后从就地消纳、能量平衡和经济性的角度出发设计管控策略，其实用性和先进性综合来看优于现有技术。

实施例4

在本发明实施例3的基础上，本发明实施例4提供了一种虚拟电厂的控制方法，图4为本发明实施例4中虚拟电厂控制方法的流程示意图，图5为本发明实施例4中虚拟电厂控制方法一示例的流程示意图，如图4和图5所示，本发明实施例4的虚拟电厂控制方法包括以下步骤：

S401：获取所述能量节点发送的状态信息。

S402：根据所述能量节点发送的状态信息判断所述虚拟电厂中是否存在处于第五状态的能量节点。

S403：当所述虚拟电厂中存在处于所述第五状态的能量节点时，判断所述虚拟电厂中是否存在处于第二状态的能量节点。

S404：当所述虚拟电厂中存在处于第二状态的能量节点时，针对任一处于所述第五状态的能量节点M，利用处于所述第二状态的能量节点为该能量节点M供电。

其中，当所述虚拟电厂中不存在处于第二状态的能量节点时，利用电网为处于所述第五状态的能量节点供电。

进一步的，在利用处于所述第二状态的能量节点为该能量节点M供电之前，还包括以下步骤：针对任一处于所述第二状态的能量节点N，计算该能量节点N为所述能量节点M进行供电的第一供电成本；计算电网为处于所述第五状态的能量节点进行供电的第二供电成本；当所述第一供电成本小于所述第二供电成本时，确定该能量节点为可用能量节点；遍历所有的处于所述第二状态的能量节点，得到可用能量节点集合；在所述可用能量节点集合中选取所述第一供电成本最少的能量节点，利用选取的能量节点为所述能量节点M供电。

更进一步的，在利用选取的能量节点为所述能量节点M供电之前，还包括：计算处于所述能量节点M的所需功率；计算选取的能量节点的多余功率；当所述多余功率大于所述所需功率时，利用选取的能量节点为所述能量节点M供电。

本发明实施例提供的虚拟电厂的控制方法，在能量节点自治管理的基础上，VPP管控中心从运行经济性和能量平衡角度对所有能量节点进行管理，实现协同供能。VPP管控中心作为接口实现电网调度部门和分布式能量节点资源的交互，降低了电力系统的复杂程度，提高了运行过程的可靠性；有效地整合了所有分布式的发电和储能资源以及负荷，借助VPP运营商降低了电网公司对分散式新能源电厂和储能电站的管控难度，提高了电网的可靠性。

实施例5

与本发明实施例2相对应，本发明实施例5提供了一种能量节点的控制装置，应用于任一能量节点的边缘控制模块中。如图6所示，本发明实施例5的能量节点控制装置包括第一获取模块50、第一判断模块51、第一处理模块52。

具体的，所述第一获取模块50，用于获取所述负荷模块的当前用电功率；

所述第一判断模块51，用于判断所述当前用电功率是否为0；

当所述当前用电功率为0时，所述第一获取模块50，还用于获取所述储能模块的当前荷电状态；

所述第一处理模块52，用于根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态；

当所述当前用电功率不为0时，所述第一获取模块50，还用于获取所述电源模块的当前发电功率；

所述第一处理模块52，用于根据所述当前用电功率和所述当前发电功率确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态。

其中，当所述当前用电功率为0时，所述第一处理模块52具体用于：判断所述当前荷电状态是否位于预设的安全范围内；当所述当前荷电状态位于所述安全范围内时，判定所述能量节点处于第一状态，并控制所述第一开关和所述第二开关导通，所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关断开；当所述当前荷电状态超出所述安全范围时，判定所述能量节点处于第二状态，并控制所述第一开关、所述第三开关和所述第四开关导通，所述第二开关、所述第五开关和所述第六开关断开。

当所述当前用电功率不为0时，所述第一处理模块52具体用于：判断所述当前用电功率是否小于所述电源模块的当前发电功率；当所述当前用电功率小于所述电源模块的当前发电功率时，判定能量节点处于第三状态，并控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第四开关和所述第六开关断开；当所述当前用电功率大于等于所述电源模块的当前发电功率时，获取所述储能系统的当前荷电状态，根据所述当前荷电状态确定所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关和所述第六开关的状态。

进一步的，当所述当前用电功率大于等于所述电源模块的当前发电功率时，所述第一处理模块52具体用于：判断所述当前荷电状态是否大于预设的最低值；当所述当前荷电状态大于所述最低值时，判定所述能量节点处于第四状态，并控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第五开关导通，控制所述第四开关和所述第六开关断开；当所述当前荷电状态小于等于所述最低值时，判定所述能量节点处于第五状态，并控制所述第一开关、所述第二开关、所述第四开关和所述第五开关导通，控制所述第三开关和所述第六开关断开。

上述能量节点控制装置具体细节可以对应参阅图1至图5所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

实施例6

与本发明实施例4相对应，本发明实施例6提供了一种虚拟电厂控制装置。如图7所示，本发明实施例6的虚拟电厂控制装置包括第二获取模块60、第二判断模块61、第二处理模块62。

具体的，所述第二获取模块60，用于获取所述能量节点发送的状态信息；

所述第二判断模块61，用于根据所述能量节点发送的状态信息判断所述虚拟电厂中是否存在处于第五状态的能量节点；当所述虚拟电厂中存在处于所述第五状态的能量节点时，判断所述虚拟电厂中是否存在处于第二状态的能量节点；

当所述虚拟电厂中存在处于第二状态的能量节点时，所述第二处理模块62，用于利用处于所述第二状态的能量节点为处于所述第五状态的能量节点供电。

具体的，所述第二处理模块62具体用于：针对任一处于所述第二状态的能量节点，计算该能量节点为处于所述第五状态的能量节点进行供电的第一供电成本；计算电网为处于所述第五状态的能量节点进行供电的第二供电成本；当所述第一供电成本小于所述第二供电成本时，确定该能量节点为可用能量节点；利用所述可用能量节点为处于所述第五状态的能量节点进行供电。

具体的，在利用所述可用能量节点为处于所述第五状态的能量节点进行供电之前，所述第二处理模块62还用于：计算处于所述第五状态的能量节点的所需功率；计算所有可用能量节点的多余功率；当所述多余功率大于所述所需功率时，利用所述可用能量节点为处于所述第五状态的能量节点进行供电。

具体的，当所述虚拟电厂中不存在处于第二状态的能量节点时，所述第二处理模块62还用于：利用电网为处于所述第五状态的能量节点供电。

上述虚拟电厂控制装置具体细节可以对应参阅图1至图5所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

实施例7

本发明实施例还提供了一种第一电子设备，应用于本发明实施例1所述的能量节点，如图8所示，第一电子设备包括第一状态获取模块80、开关控制模块81和第一控制器82。

具体的，所述第一状态获取模块80，用于获取本发明实施例1中能量节点的电源模块、储能模块和/或负荷模块的状态信息；开关控制模块81，用于控制本发明实施例1中能量节点的第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和/或第六开关的导通或断开。

本发明实施例还提供了一种第二电子设备，应用于本发明实施例2所述的虚拟电厂，如图9所示，第二电子设备包括第二状态获取模块90、供电控制模块91和第二控制器92。

具体的，所述第二状态获取模块90，用于获取本发明实施例2中能量节点发送的状态信息；所述供电控制模块，用于与本发明实施例2中能量节点的双向能量控制模块连接，用于控制所述双向能量控制模块的开关。

具体的，第一控制器82和第二控制器92均包括处理器和存储器。

处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。

存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例3中的能量节点控制方法对应的程序指令/模块(例如，图6所示的第一获取模块50、第一判断模块51、第一处理模块52)或本发明实施例4中虚拟电厂控制方法对应的程序指令/模块(例如，图7所示的第二获取模块60、第二判断模块61、第二处理模块62)。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的能量节点控制方法或虚拟电厂控制方法。

存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述处理器执行时，执行如图2所示实施例中的能量节点控制方法或图4、图5所示的虚拟电厂控制方法。

上述第一电子设备或第二电子设备具体细节可以对应参阅图1至图7所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。

本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。