一种虚拟电厂的运行控制方法及系统

技术领域

本发明属于虚拟电厂技术领域，尤其涉及一种虚拟电厂的运行控制方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，虚拟电厂目前采用三种对用户的操作方式，分别为用户默认远程控制、用户确认后远程控制和用户确认后用户就地控制。然而在用户默认远程控制操作中，用户虽无需确认，但拥有被通知和拒绝的权利，当用户拒绝远程操作时，时间成本增加。

另外，配电网故障会导致网络拓扑结构发生变化，虚拟电厂原有调度策略将不再适用，目前缺少针对配电网故障时虚拟电厂如何响应，以确保系统安全稳定运行的研究。

传统的虚拟电厂控制模式可以分为集中式控制、集中-分散式控制和完全分散控制。传统的集中式控制由于分布式资源呈现总体量多、单点容量小、特性各异和空间分散的特点，会产生极高的信息接入成本。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种虚拟电厂的运行控制方法及系统，通过动态集中控制模式，缓解了集中式控制模式下的数据拥堵问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面提供一种虚拟电厂的运行控制方法，其包括：

获取虚拟电厂中所有负荷侧用户的地理位置、用电需求以及负荷聚合商的用户代理信息，并采用聚类算法将负荷侧用户划分到若干个簇，每个簇称为一个用户簇；

获取虚拟电厂中所有分布式能源站的运行特性和运行条件，并采用聚类算法将分布式能源站划分到若干个簇，每个簇称为一个能源站簇；

对于某个用户簇，根据该用户簇的聚类中心与所有能源站簇的聚类中心之间的对应关系，在所有的能源站簇选择一个与该用户簇组成一个资源聚合群体；

以资源聚合群体为单位，进行负荷侧用户和分布式能源站之间的能源调度。

进一步地，还包括：响应于故障修改请求，更新并提交能源调度方案给配电管理系统进行安全审核，并在审核通过后，根据配电网反馈的线路电压或容量越限信息，重新进行能源调度。

进一步地，所述虚拟电厂的约束条件包括：虚拟电厂聚合后的所有变量约束；可调节负荷资源出力和爬坡范围约束；分布式电源有功功率的范围约束；蓄电池运行的范围约束；能量平衡约束。

进一步地，所述聚类算法采用分布式聚类算法。

本发明的第二个方面提供一种虚拟电厂的运行控制系统，其包括：

用户聚类模块，其被配置为：获取虚拟电厂中所有负荷侧用户的地理位置、用电需求以及负荷聚合商的用户代理信息，并采用聚类算法将负荷侧用户划分到若干个簇，每个簇称为一个用户簇；

分布式能源站聚类模块，其被配置为：获取虚拟电厂中所有分布式能源站的运行特性和运行条件，并采用聚类算法将分布式能源站划分到若干个簇，每个簇称为一个能源站簇；

聚合模块，其被配置为：对于某个用户簇，根据该用户簇的聚类中心与所有能源站簇的聚类中心之间的对应关系，在所有的能源站簇选择一个与该用户簇组成一个资源聚合群体；

调度模块，其被配置为：以资源聚合群体为单位，进行负荷侧用户和分布式能源站之间的能源调度。

进一步地，还包括：故障修改模块，其被配置为：响应于故障修改请求，更新并提交能源调度方案给配电管理系统进行安全审核，并在审核通过后，根据配电网反馈的线路电压或容量越限信息，重新进行能源调度。

进一步地，所述虚拟电厂的约束条件包括：虚拟电厂聚合后的所有变量约束；可调节负荷资源出力和爬坡范围约束；分布式电源有功功率的范围约束；蓄电池运行的范围约束；能量平衡约束。

进一步地，所述聚类算法采用分布式聚类算法。

本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述所述的一种虚拟电厂的运行控制方法中的步骤。

本发明的第四个方面提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的一种虚拟电厂的运行控制方法中的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供了一种虚拟电厂的运行控制方法，其采用的动态集中控制模式可以缓解集中式控制模式下的数据拥堵问题。

本发明提供了一种虚拟电厂的运行控制方法，其提出实时故障修改模式以及虚拟电厂调度精度提升方法，能够提升虚拟电厂的交易效率，提高虚拟电厂的市场化收益。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例一的动态集中控制模式的流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例一

本实施例提供了一种虚拟电厂的运行控制方法，如图1所示，包括如下步骤：

步骤1、构建虚拟电厂模型。

考虑随机优化和鲁棒优化技术，虚拟电厂模型的约束条件包括：1)虚拟电厂聚合后的所有变量约束；2)可调节负荷资源出力和爬坡范围约束；3)分布式电源有功功率的范围约束；4)蓄电池运行的范围约束；5)能量平衡约束。在虚拟电厂的聚合下，企业、居民等用户可以参与电力市场交易，生产线、电锅炉、大楼、充电桩等用户侧资源，也可以成为一个个微型发电机，参与电力市场交易，获取调峰辅助服务费用。

虚拟电厂对用户设备的操作方式为四种：1)虚拟电厂控制中心直接对用户设备进行启停或调整；2)虚拟电厂控制中心通知用户，用户拒绝对设备进行启停或调整；3)虚拟电厂控制中心通知用户，经用户确认后由虚拟电厂远程进行设备的操作；4)虚拟电厂控制中心通知用户，经用户确认后由用户自己就地控制。

虚拟电厂与配电管理系统的协调运行：1)虚拟电厂根据的历史及预测数据，制定日前交易方案并提交配电管理系统；2)虚拟电厂聚合实时分布式能源、配电网以及市场信息，保持日前调度方案或进行调整，如需调整在通过配电管理系统安全审核后发送给分布式能源站执行。

虚拟电厂的业务场景：主要有辅助服务交易、需求侧响应、现货交易与能效优化。

辅助服务交易：参与电网调峰、调频、备用，通过调配可控资源提供发电容量，保证电网稳定运行，并获取补贴收入。

需求侧响应：虚拟电厂根据合同要求按时按容量切负荷，保障电网供需平衡，并获取补贴收入。

现货交易：代表产销者集群在电力现货市场进行交易，优化电网运行供需，并获取分成收入。

能效优化：为大用户提供能源资源优化管理服务，预测电力市场价格波动，帮助用户决策可调负荷的用电行为，代理购电业务，提供智能用电方案，并从客户获取分成收入。

虚拟电厂包括六个功能模块：信誉模块、资源档案管理、信息监测分析、交易申报管理、协同调控响应和代理分摊结算。

信誉模块：由于分布式能源单体间尚不公开透明的信息平台，导致其无法在信息对称的环境下对虚拟电厂进行选择，增加了信用成本。本发明考虑了区块链技术与电力市场适用度，利用区块链技术允许在企业网络中透明地共享信息且不能删除或修改链条的特点。设计信誉模块，增加了交易系统的公平性，可信性。

资源档案管理覆盖注册用户审核、资源用户档案、虚拟电厂档案、代理合约管理和工商档案管理等；信息监测分析包括资源全景监视、资源分布概览、历史数据统计和量测标记模型；交易申报管理包括资源组合方案、日前协同计划和削峰填谷申报；协同调控响应设计日前响应计划、实时协同调控和聚合功率监视；代理分摊结算包括交割数据维护和虚拟电厂核算功能。

步骤2、采用动态集中控制模式对虚拟电厂进行控制。

传统的虚拟电厂控制模式可以分为集中式控制、集中-分散式控制和完全分散控制，本实施例以缓解集中式控制为切入点，提出动态集中控制模式。

如图1所示，动态集中控制模式的具体步骤为：

步骤201、获取所有负荷侧用户的地理位置、负荷聚合商的代理关系信息和用电需求，并采用分布式聚类算法(k-Dmeans聚类算法)将负荷侧用户划分到若干个簇，每个簇称为一个用户簇；

步骤202、获取所有分布式能源站的运行特性和运行条件，并采用分布式聚类算法(k-Dmeans聚类算法)将分布式能源站划分到若干个簇，每个簇称为一个能源站簇；

步骤203、对于某个用户簇，根据该用户簇的聚类中心与所有能源站簇的聚类中心之间的对应关系(可以人为设定)，在所有的能源站簇选择一个与该用户簇组成一个资源聚合群体；

步骤204、以资源聚合群体为单位，进行负荷侧用户和分布式能源站之间的能源调度。

动态集中控制模式：在用户侧与虚拟电厂交易管理系统之间引入“动态资源聚合群体”，利用k-Dmeans聚类算法，聚合相近地理位置、相同负荷聚合商或者相似用电需求的负荷侧用户，或者相似运行特性和运行条件的分布式能源站，相应的以某个地理位置、相同负荷聚合商、某种用电需求和某类运行特性和某种运行条件为聚类中心的资源聚合群体，进而，虚拟电厂交易管理系统为用户侧提供相应的资源聚合建议。

资源聚合群体是指依据地理位置、商业代理关系、用户用电需求以及分布式能源运行特性，对负荷侧用户以及分布式能源站形成有共同特性的资源聚合群体。动态是指跟随电力市场交易规则变化情况、负荷侧用户意愿、商业代理关系变动、分布式能源厂址变动等情况，虚拟电厂交易管理系统给出实时动态的聚合群体变更建议。最终聚合效果可由分布式能源站，用户侧以及智能平台侧动态协商。

k-Dmeans聚类算法：k-means聚类算法把每个对象分配给距离它最近的聚类中心,聚类中心以及分配给它们的对象就代表一个聚类。分布式聚类算法K-Dmeans是k-means聚类算法在分布式环境下的扩展。它首先进行局部聚类，后计算各样本点与所有聚类中心的距离，将不属于自己的数据对象传递给与该数据对象所属聚簇相对应的站点。

例如：1)基于地理位置和用户侧实际意愿，在同一地区的校园、工业园区等微电网系统可在本地聚合成为一个“动态资源聚合群体”，不需要向电网上传微电网内各灵活性资源的参数及价格信息，根据“动态资源聚合群体”范围形成一个整体，统一上报虚拟电厂所需信息，降低了接入成本。2)基于K-means聚类算法聚类空间分散的分布式资源，聚类资源拓扑、运行条件和运行特性，动态调整集群构成，形成多个“分布式能源聚类中心”，减少参与调节资源的不确定性对调度行为的影响。

步骤3、配电网发生故障时，为保证协同工作模式继续，需要避开故障点，重新申请能源调度方案。本发明设计一种实时故障修改模式，解决故障问题。

虚拟电厂采用实时故障修改模式，实时故障修改模式的具体步骤为：

(1)系统发现并向虚拟电厂发送故障信息和实时故障修改请求；

(2)虚拟电厂切换至可实时故障修改模式(在辐射状网络中，故障通常将能源分成故障上游组和下游组)；

(3)虚拟电厂提交更新的调度方案给配电管理系统进行安全审核，如果审核通过则执行步骤(5)，如果不通过则执行步骤(4)；

(4)虚拟电厂根据配电网反馈的线路电压或容量越限信息，重新调整能源出力，重复步骤3直至通过审核；

(5)执行新的调度方案。

实施例二

本实施例提供了一种虚拟电厂的运行控制系统，其具体包括：

用户聚类模块，其被配置为：获取虚拟电厂中所有负荷侧用户的地理位置、用电需求以及负荷聚合商的用户代理信息，并采用聚类算法将负荷侧用户划分到若干个簇，每个簇称为一个用户簇；

厂商聚类模块，其被配置为：获取虚拟电厂中所有分布式能源站的运行特性和运行条件，并采用聚类算法将分布式能源站划分到若干个簇，每个簇称为一个能源站簇；

聚合模块，其被配置为：对于某个用户簇，根据该用户簇的聚类中心与所有能源站簇的聚类中心之间的对应关系，在所有的能源站簇选择一个与该用户簇组成一个资源聚合群体；

调度模块，其被配置为：以资源聚合群体为单位，进行负荷侧用户和分布式能源站之间的能源调度。

故障修改模块，其被配置为：响应于故障修改请求，更新并提交能源调度方案给配电管理系统进行安全审核，并在审核通过后，根据配电网反馈的线路电压或容量越限信息，重新进行能源调度。

此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。

实施例三

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例一所述的一种虚拟电厂的运行控制方法中的步骤。

实施例四

本实施例提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述实施例一所述的一种虚拟电厂的运行控制方法中的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本领域普通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，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。