CN103595140A - 一种基于云技术的发电、配电及智能优化的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于云技术的发电、配电及智能优化的系统和方法，属于电力和信息技术领域。该系统中的云端资源平台包括云端中心机房，云端中心机房包括通过网络服务相连接的若干云端服务器，各终端也通过网络服务与云端资源平台连接；云端服务器分为：数据存储模块、数据计算模块、优化配置模块、控制模块、安全模块、人机交互模块、通信模块和数据采集模块；该方法如下：所述终端将相关电力数据上传到云资源平台，云端服务器经接收、调用、存储数据后，采用最短路径算法对电力数据进行计算并得到优化后的调配任务信息并传给相关的终端。该系统及方法将电力系统内所有单位连接起来，同时对电力系统进行智能优化调配，使电力系统运行效率更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于云技术的发电、配电及智能优化的系统和方法，属于电力和信息技术领域。
背景技术
电力系统的运行和调配庞大而复杂，自电力系统厂网分离后，煤炭供应、发电、配电等单位单独运维，导致电力系统协调性差效率低，煤价的突变、气候的突变、用户需求的突变和新能源电站发电负荷的突变使得电网调度难上加难，这威胁到电网的安全稳定调度运行，而且由于调配不协调，导致部分能源浪费。如果能够对电力系统各单位进行统一优化调配，其意义重大。
目前的相关专利对此提出了一些处理方法，这些方法仅对电力系统中的局部进行了改进，仍然没有对电力系统进行全局改进和优化。实用新型专利授权号为201220432675.X公开了一种“发电系统电能质量的云监测系统和电力系统”，可以对电能质量进行云监测，但是没有给电网提供优化的调度方案，而且所述终端没有安全模块，其安全运行得不到保障。发明专利申请号为201110150826.2提供一种“基于云计算的电力实时数据一体化处理系统及设计方法”，可以实现电力数据实时处理和传递，以提高电力系统的运行高效率，但是该系统只能对采集到的数据进行计算和处理，却不能进行符合电力系统实情的调配优化，而且处理范围较窄，没有包括所有与电力系统紧密相关的所有单位部门的实际数据。发明专利申请号为201210123885.5提供 “一种基于移动云计算的电力系统资源整合集成方法”对电网系统的电力资源进行了整合，但未涉及电网以外的其他重要电力单位，如发电集团等。发明专利申请号为201210233173.9提供一种“云技术在电网电力信息控制中的应用”所述技术可以应用于配电生产系统中，降低配电生产系统中客户端硬件配置的要求，但是该技术同样不能适用于电网以外的其他重要电力单位。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种基于云技术的发电、配电及智能优化的方法。在庞大的电力系统中，本方法借助于云技术，可以将电力系统内所有单位连接起来，通过网络运营商的支持，进行电力信息实时传递和处理，且同时通过利用云技术和云端中心机房对电力系统进行智能优化调配，使得电力系统运行效率更高，本发明通过以下技术方案实现。
1、各电网公司通过电网公司终端向云端资源平台上传下一时间段各地区电力调度需求；日常用户和临时用电大户分别通过日常用户终端和临时用电大户终端向云端资源平台上传下一时间段的用电需求；各气象局通过气象局终端向云端资源平台上传下一时间段各地的气象信息；各新能源电站通过新能源电站终端向云端资源平台上传电站运行情况信息，同时各新能源电站通过新能源电站终端从云端资源平台下载当地气象信息，计算出下一时间段电站可运行负荷信息；各煤炭供应商通过煤炭供应商终端向云端资源平台上传可提供的煤炭量及价格等信息；各发电集团通过发电集团终端向云端资源平台上传旗下火电站运行情况信息及下一时间段电站可运行负荷信息，并且下载煤炭供应商提供的煤炭信息；各微网通过微网终端向云端资源平台上传该微网的富余电量或需求电量信息；
2、云端资源平台包括若干个分布在全国各地的云端中心机房，各云端中心机房之间可以实现即时通信，各云端中心机房和与云端资源平台相连的各电力部门之间也可以实现即时通信，而系统内通信服务同时由全国各大网络运营商提供，解决网络环境问题，保证通信的及时性，通讯过程包括有线网络连接（光纤通讯网络）和无线网络连接（2G/3G/4G）；
3、云端中心机房包含若干服务器，服务器按功能划分为数据存储模块、数据计算模块、优化配置模块、控制模块、安全模块、人机交互模块、通信模块和数据采集模块。工作人员通过人机交互界面，调用控制模块操作云端服务器，通过通信模块与其他电力部门进行通信，云端服务器对电力信息数据进行采集、存储和优化配置，并将优化后的调配信息发给与云端连接的各电力部门。
优化配置模块优化配置电力原理为最短路径算法：即单源最短路径算法，所谓单源是一个有向图中，从一个顶点出发求该顶点至所有可到达顶点的最短路径问题。主要特点是以起始点为中心向外层层扩展，直到扩展到终点为止。每次扩展都选择相邻节点中路径最短长度为扩展路径。具体实现如下：服务器中存储了每个电站能够进行电力供给的负荷量和电站到每个可能的用电大户和临近电网之间电力调配的耗费。电站通过网络向云端服务器下载当地实时气象信息，根据气象信息向云端服务器上传下一时段的发电量。用电大户向云端服务器上传下一时段用电需求，当现有电力不能满足该用电大户用电需求时，云端服务器自动匹配该用电大户所在区域电站，当只有一个电站能够满足需求时，利用输电配电系统将多余电力调配给用电大户，当区域内有多家电站能够满足用电需求时，优化配置模块自动按照“最短路径算法”计算出电力调配最短路径方案（即耗费最少路径方案），选定合适电站，利用输电配电系统进行电力调配以满足该用电大户电力需求。当用电大户所在区域没有电站能直接满足用电需求时，需要通过电网间接调用其他可能的电站进行输电配电，选择原则也为“最短路径算法”，即以用电需求为起点，寻找最少耗费的中转站，然后以中转站为起点寻找耗费最少的下一中转站或者电站，依此类推直到找到能够满足需求的电站，这样得到的输电配电路径即为耗费最少的路径方案。
一种基于云技术的发电、配电及智能优化的系统，所述该云端资源平台1包括若干个云端中心机房10，云端中心机房10包括若干个云端服务器11，各云端中心机房10之间及云端服务器11之间通过网络运营商提供的网络服务相连接，各终端通过网络运营商提供的网络服务与云端资源平台1连接，每个云端中心机房10里的云端服务器11用于采集、存储、优化来自各终端的电力相关数据，并将优化结果及电力调配任务反馈给相应的终端；云端资源平台1的云端服务器11功能模块分为：数据存储模块22用于存储电力相关数据，数据计算模块23用于支持优化配置中进行大量数据的计算和处理，优化配置模块24用于对相关电力数据提供算法并进行优化，控制模块25用于将工作人员的操作指令转换为对相应模块设备的调用，安全模块26用于保证数据、通讯和存储安全，人机交互模块27为工作人员与服务器及相关设备的信息交换提供支持，通信模块28用于支持各设备模块之间的通讯，数据采集模块29用于接收和采集电力相关数据。
所述终端包括由若干可相互通讯的电网公司12组成电网公司终端2、临时用电大户终端3、日常用户终端4、由中央气象局14和地方气象局15组成气象局终端5、新能源电站终端6、发电集团终端7、煤炭供应商终端8、微网终端9。
所述临时用电大户终端3由若干临时的用电大户组成；日常用户终端4由各地区日常用户组成；煤炭供应商终端8由若干煤炭供应商组成；微网终端9由若干微网组成。
所述新能源电站终端6由若干个太阳能电站16、风能发电站17、水力发电站18及其他新能源电站19组成。
所述发电集团终端7由若干发电集团20组成，每个发电集团20包括旗下若干火电厂21。
一种基于云技术的发电、配电及智能优化的方法，其方法如下：所述终端将相关电力数据自动或者工作人员通过人机交互模块28上传到云资源平台1，云资源平台1智能选择云端中心机房10下服务器11的数据采集模块29对数据和信息进行接收，同时调用数据存储模块22对采集到数据进行存储，根据需要调用优化配置模块24采用最短路径算法对电力数据进行计算并得到优化后的调配任务信息，其中数据计算工作由数据计算模块23支持，电力调配任务利用通讯模块28下发给任务相关的新能源电站终端6、发电集团终端7或微网终端9；上述终端确认电力调配任务后，自动或者由人工操作控制模块25进行电力调配相关工作，其他所述终端也能利用人机交互模块28向云资源平台1申请查询、下载、上传其许可范围内的数据和信息，云资源平台1与各个终端的通讯依赖于网络服务商提供的网络通讯服务，设备与网络的接入依赖于通讯模块28，安全模块26保证数据存储和通讯安全。
本发明的有益效果是：（1）在庞大的电力系统中，本方法借助于云技术，可以将电力系统内所有单位连接起来，通过网络运营商的支持，进行电力信息实时传递和处理，且同时通过利用云技术和云端中心机房对电力系统进行智能优化调配，使得电力系统运行效率更高；（2）本发明的方法和系统涵盖电网公司、临时用电大户、日常用户、气象局、新能源电站、火力发电集团、煤炭供应商和微网等电力行业单位，利用云技术建立云端资源平台，可以对全国电力单位进行宏观调控，区域优化调配，使得电力运行效率更高，调度更合理；（3）云端资源平台包括若干个分布在各地的云端中心机房，云端中心机房由各网络运营商提供通信服务，且各云端中心机房之间可以信息同步，云端资源平台由专门的安全模块负责其安全运行，使得电力信息的传输效率更高、安全性更高。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明云端资源平台结构示意图；
图3是本发明电网公司终端结构示意图；
图4是本发明气象局终端结构示意图；
图5是本发明新能源电站结构示意图；
图6是本发明发电集团结构示意图；
图7是本发明云端模块结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
该基于云技术的发电、配电及智能优化的系统，所述该云端资源平台1包括若干个云端中心机房10，云端中心机房10包括若干个云端服务器11，各云端中心机房10之间及云端服务器11之间通过网络运营商提供的网络服务相连接，各终端通过网络运营商提供的网络服务与云端资源平台1连接，每个云端中心机房10里的云端服务器11用于采集、存储、优化来自各终端的电力相关数据，并将优化结果及电力调配任务反馈给相应的终端；云端资源平台1的云端服务器11功能模块分为：数据存储模块22用于存储电力相关数据，数据计算模块23用于支持优化配置中进行大量数据的计算和处理，优化配置模块24用于对相关电力数据提供算法并进行优化，控制模块25用于将工作人员的操作指令转换为对相应模块设备的调用，安全模块26用于保证数据、通讯和存储安全，人机交互模块27为工作人员与服务器及相关设备的信息交换提供支持，通信模块28用于支持各设备模块之间的通讯，数据采集模块29用于接收和采集电力相关数据。
其中终端包括由若干可相互通讯的电网公司12组成电网公司终端2、临时用电大户终端3、日常用户终端4、由中央气象局14和地方气象局15组成气象局终端5、新能源电站终端6、发电集团终端7、煤炭供应商终端8、微网终端9；临时用电大户终端3由若干临时的用电大户组成；日常用户终端4由各地区日常用户组成；煤炭供应商终端8由若干煤炭供应商组成；微网终端9由若干微网组成；新能源电站终端6由若干个太阳能电站16、风能发电站17、水力发电站18及其他新能源电站19组成；发电集团终端7由若干发电集团20组成，每个发电集团20包括旗下若干火电厂21。
该基于云技术的发电、配电及智能优化的方法，其方法如下：所述终端将相关电力数据自动或者工作人员通过人机交互模块28上传到云资源平台1，云资源平台1智能选择云端中心机房10下服务器11的数据采集模块29对数据和信息进行接收，同时调用数据存储模块22对采集到数据进行存储，根据需要调用优化配置模块24采用最短路径算法对电力数据进行计算并得到优化后的调配任务信息，其中数据计算工作由数据计算模块23支持，电力调配任务利用通讯模块28下发给任务相关的新能源电站终端6、发电集团终端7或微网终端9；上述终端确认电力调配任务后，自动或者由人工操作控制模块25进行电力调配相关工作，其他所述终端也能利用人机交互模块28向云资源平台1申请查询、下载、上传其许可范围内的数据和信息，云资源平台1与各个终端的通讯依赖于网络服务商提供的网络通讯服务，设备与网络的接入依赖于通讯模块28，安全模块26保证数据存储和通讯安全。
如图1所示，1为云端资源平台，2为电网公司终端，3为临时用电大户终端，4为日常用户终端，5为气象局终端，6为新能源电站终端，7为发电集团终端，8为煤炭供应商终端，9为微网终端。
各电网公司通过电网公司终端2向云端资源平台1上传下一时间段管辖地区电力调度需求，电网公司的各个子公司可通过安装有终端软件具有网络通讯功能的计算机或移动设备向电网公司终端2上传或下载相关电力数据；当临时用电大户需要临时改变用电量时，可通过临时用电大户终端3向云端资源平台1上传下一时段的用电需求，例如可以持用电卡或有效证件到当地供电部门进行预约；各气象局通过气象局终端5，气象局终端5为安装有终端软件的具有网络通讯功能的计算机或移动设备向云端资源平台1上传气象信息；各新能源电站通过新能源电站终端6即安装有终端软件的计算机或移动设备向云端资源平台1上传电站运行状态，同时各新能源电站通过新能源电站终端6从云端资源平台1下载当地气象信息，计算并向云资源平台1上传下一时间段电站可运行负荷信息；各煤炭供应商通过煤炭供应商终端8即安装有终端软件的计算机或移动设备向云端资源平台1上传可提供的煤炭量、价格及运费等信息；各发电集团通过发电集团终端7即安装有终端软件的计算机或移动设备向云端资源平台1上传旗下火电站运行状态及下一时间段电站可运行负荷信息，并且下载煤炭供应商终端8提供的煤炭信息；各微网通过微网终端9即安装有终端软件的计算机或移动设备向云端资源平台1上传该微网的富余电量或需求电量信息。
图2中，1为云端资源平台，10为云端中心机房，11为云端服务器。
云端资源平台1由分布在全国的若干个云端中心机房10组成，而云端中心机房包括若干云端服务器11，各云端中心机房10之间、云端资源平台1与各终端之间的通信服务由网络运营商提供，包括有线网络和无线网络（2G/3G/4G），网络运营商应保证通信的及时性和安全性，排除地域及不同网段对通信服务质量带来的不良影响。
图3中，2为电网公司终端，12为电网公司，13为子电网公司。
电网公司12之间可以进行通信，传输电力调配等信息；电网公司12与旗下子电网公司13之间可以进行通信，传输电力调配任务信息及完成情况等信息。
图4中，5为气象局终端，14为中央气象局，15为地方气象局。
气象局终端5负责根据云端资源平台1的要求为电力系统提供全国及各地区的气象信息，并将气象信息上传到云端资源平台1。
图5中，6为新能源电站终端，16为太阳能电站，17为风能发电站，18为水力发电站，19为其他新能源电站。
各新能源电站可以通过新能源电站终端6从云端资源平台1下载电网公司12的发电任务和气象局（包括中央气象局14和地方气象局15）的气象信息，新能源电站根据气象信息计算出下一时间段的发电负荷，并将发电负荷信息上传到云端资源平台1，云端资源平台1采集到该发电负荷信息后，将此信息下发给相应的电力公司12。
图6中，7为发电集团终端，20为发电集团，21为火电厂。
发电集团20通过发电集团终端7从云端资源平台1下载电网公司12的发电任务、气象局（包括中央气象局14和地方气象局15）提供的气象信息以及煤炭供应商通过煤炭供应商终端8提供的煤炭量及价格等信息，发电集团20根据旗下火电厂21的运行情况，结合任务需求及煤炭供给信息，计算出下一时间段的发电负荷，并将发电负荷信息上传到云端资源平台1，云端资源平台1采集到该发电负荷信息后，将此信息下发给相应的电力公司12。
图7中，11为云端服务器，22为数据存储模块，23为数据计算模块，24为优化配置模块，25为控制模块，26为安全模块，27为人机交互模块，28为通信模块，29为数据采集模块。
云端资源平台1下包含的云端中心机房由若干云端服务器11组成，云端服务器按照功能划分为以下模块：数据存储模块22、数据计算模块23、优化配置模块24、控制模块25、安全模块26、人机交互模块27、通信模块28和数据采集模块29。工作人员通过人机交互界面27，调用控制模块25操作云端服务器11，依靠通信模块28与其他电力部门进行通信，云端资源平台1对电力信息数据进行采集存储优化配置，并将优化后的调配信息发给与云端连接的各电力部门。
云端资源平台1智能选择云端中心机房10下的云端服务器11的数据采集模块29采集与其连接的各个终端的数据信息，并利用数据存储模块22进行数据存储，其中数据存储模块22可以是存储池或者任何可存储数据的设备，云端资源平台1根据需要调用优化配置模块24采用最短路径算法对电力数据进行计算并得到优化后的调配任务信息，其中数据计算工作由数据计算模块23（可以是具有计算能力的计算机机群或者移动设备）支持，电力调配任务和方案可利用通讯模块28（一般为连接网络服务商提供的网络服务的设备，至少包括网络接入端口，集线器，交换机或者路由器等保证网络正常通讯的必要软硬件设备）下发给任务相关的新能源电站终端6、发电集团终端7或微网终端9并要求其确认方案可行性，并给云端资源平台1发送确认回执。当上述终端确认电力调配任务和方案后，可自动或者由人工操作控制模块25（一般为电力调配相关的设备或操作平台）进行电力调配等相关工作。
Claims (6)
1.一种基于云技术的发电、配电及智能优化的系统，其特征在于：所述该云端资源平台（1）包括若干个云端中心机房（10），云端中心机房（10）包括若干个云端服务器（11），各云端中心机房（10）之间及云端服务器（11）之间通过网络运营商提供的网络服务相连接，各终端通过网络运营商提供的网络服务与云端资源平台（1）连接，每个云端中心机房（10）里的云端服务器（11）用于采集、存储、优化来自各终端的电力相关数据，并将优化结果及电力调配任务反馈给相应的终端；云端资源平台（1）的云端服务器（11）功能模块分为：数据存储模块（22）用于存储电力相关数据，数据计算模块（23）用于支持优化配置中进行大量数据的计算和处理，优化配置模块（24）用于对相关电力数据提供算法并进行优化，控制模块（25）用于将工作人员的操作指令转换为对相应模块设备的调用，安全模块（26）用于保证数据、通讯和存储安全，人机交互模块（27）为工作人员与服务器及相关设备的信息交换提供支持，通信模块（28）用于支持各设备模块之间的通讯，数据采集模块（29）用于接收和采集电力相关数据。
2.根据权利要求1所述的基于云技术的发电、配电及智能优化的系统，其特征在于：所述终端包括由若干可相互通讯的电网公司（12）组成电网公司终端（2）、临时用电大户终端（3）、日常用户终端（4）、由中央气象局（14）和地方气象局（15）组成气象局终端（5）、新能源电站终端（6）、发电集团终端（7）、煤炭供应商终端（8）、微网终端（9）。
3.根据权利要求2所述的基于云技术的发电、配电及智能优化的系统，其特征在于：所述临时用电大户终端（3）由若干临时的用电大户组成；日常用户终端（4）由各地区日常用户组成；煤炭供应商终端（8）由若干煤炭供应商组成；微网终端（9）由若干微网组成。
4.根据权利要求2所述的基于云技术的发电、配电及智能优化的系统，其特征在于：所述新能源电站终端（6）由若干个太阳能电站（16）、风能发电站（17）、水力发电站（18）及其他新能源电站（19）组成。
5.根据权利要求2所述的基于云技术的发电、配电及智能优化的系统，其特征在于：所述发电集团终端（7）由若干发电集团（20）组成，每个发电集团（20）包括旗下若干火电厂（21）。
6.一种基于云技术的发电、配电及智能优化的方法，其特征在于方法如下：所述终端将相关电力数据自动或者工作人员通过人机交互模块（28）上传到云资源平台（1），云资源平台（1）智能选择云端中心机房（10）下服务器（11）的数据采集模块（29）对数据和信息进行接收，同时调用数据存储模块（22）对采集到数据进行存储，根据需要调用优化配置模块（24）采用最短路径算法对电力数据进行计算并得到优化后的调配任务信息，其中数据计算工作由数据计算模块（23）支持，电力调配任务利用通讯模块（28）下发给任务相关的新能源电站终端（6）、发电集团终端（7）或微网终端（9）；上述终端确认电力调配任务后，自动或者由人工操作控制模块（25）进行电力调配相关工作，其他所述终端也能利用人机交互模块（28）向云资源平台（1）申请查询、下载、上传其许可范围内的数据和信息，云资源平台（1）与各个终端的通讯依赖于网络服务商提供的网络通讯服务，设备与网络的接入依赖于通讯模块（28），安全模块（26）保证数据存储和通讯安全。
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