CN107332345B - 一种能源交换设备的能量流调度方法与能源交换设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种能源交换设备的能量流调度方法与能源交换设备，其中，该能源交换设备的能量流调度方法包括：获取到各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数，通过各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本和安全参数构建分组向量；获取到用户要求占比，通过用户要求占比和各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数构建需求向量；通过预置第一公式对分组向量和需求向量进行计算得到各个电源的分类标签值；根据分类标签值对各个电源进行分组操作，得到分组后的电源和电源分组信息；通过预置第二公式对分组后的电源进行资源分配操作，得到资源分配信息。
Description
技术领域
本发明涉能源交换设备领域，尤其涉及一种能源交换设备的能量流调度方法与能源交换设备。
背景技术
能源是社会运作的人类文明发展的动力，然而，当前全球范围内容的能源紧缺和环境保护已经成为了人类社会不得不去直面的关键性难题。为了应对能源危机和环境污染，各国各行业都积极研究新技术新方法。狭义能源互联网(后面简称能源互联网)是面向能源和环保问题提出的一种能源传输和利用解决方案。它将一个区域内的能量消耗设备、能量生产设备和储能设备按照一定的拓扑结构组成网络，实现区域范围内的新能源消纳、能源高效利用以及与电力高压输电网的互联。
能源互联网是一个新的事物，它强调以电能为主，并结合不同形式的能源，如热能、天然气、太阳能等之间以互联网对等交互的方式进行互联。其核心设备是能源路由器和能源交换机。每一个能源子网一般配置一台能源交换机，不同能源子网的能源交换机与区域能源路由器相连，并通过能源路由器与主电网交互能量。能源交换机的作用主要有各种形式能源的即插即用、能源子网的就地保护和控制，能源子网内部的能量分配和就地消纳，局域故障检测，用户互动服务以及电能质量治理。能源交换机最核心的功能是能源的即插即用以及分配和就地消纳，这关系到整个能源子网的电量平衡和能源利用效率。
当前，传统电网已经形成了完备的电力能量流调度方法体系，如理论分析上，有三大计算方法，潮流计算、稳定计算和故障计算，还有完备的经济调度方法，技术实现上有各主流厂家生产的调度平台和配套装置，已经能够全面可靠支撑传统电力网络的安全运行。
虽然当前传统电网针对纯电力能量流调度已经具备完备的理论和技术体系，但是这些方法移植到能源交换设备当中，应用于多种能源混合存在的能源互联网中有明显的不适应性，主要体现在：
(1)能源互联网中多种能源互联，不同能量形式的能量流特性与电力能量流都有物理本质上的区别，传统方法无法直接使用；
(2)能源互联网遗传了许多互联网的特性，强调能源之间的对等交互，能量流的交互形式也与传统电网有很大不同，需要有面向互联网特性的调度思维方式的引入。
因此，提出一种能源交换设备内部调度方法，解决当前能源互联网能量流调度缺乏适合方法和工具的问题，保证能源互联网能量流通的安全和稳定性。
发明内容
本发明实施例提供了一种能源交换设备的能量流调度方法与能源交换设备，解决当前能源互联网能量流调度缺乏适合方法和工具的问题，保证能源互联网能量流通的安全和稳定性。
本发明实施例提供了一种能源交换设备的能量流调度方法，包括：
S1：获取到各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数，通过各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本和安全参数构建分组向量；
S2：获取到用户要求占比，通过用户要求占比和各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数构建需求向量；
S3：通过预置第一公式对分组向量和需求向量进行计算得到各个电源的分类标签值；
S4：根据分类标签值对各个电源进行分组操作，得到分组后的电源和电源分组信息；
S5：通过预置第二公式对分组后的电源进行资源分配操作，得到资源分配信息。
优选地，步骤S3之后还包括：
获取到各个电源的输出接口信息，根据输出接口信息对接口进行分配，得到分配后的接口和接口分配信息。
优选地，步骤S5之后还包括：
根据电源分组信息、接口分配信息和资源分配信息生成电源调度信息；
将分配后的接口和与电源调度信息对应的电源进行连接。
优选地，预置第一公式为：
N＝F·RT
式中，N为分类标签值；F为分组向量；R为需求向量。
优选地，预置第二公式为：
式中，i为第i类被分配的资源；n为n组电源；B为第i类被分配的资源对应的资源比例。
优选地，本发明实施例还提供了一种能源交换设备，包括：
第一构建模块，用于获取到各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数，通过各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本和安全参数构建分组向量；
第二构建模块，用于获取到用户要求占比，通过用户要求占比和各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数构建需求向量；
计算模块，用于通过预置第一公式对分组向量和需求向量进行计算得到各个电源的分类标签值；
电源分组模块，用于根据分类标签值对各个电源进行分组操作，得到分组后的电源和电源分组信息；
资源分配与预留模块，用于通过预置第二公式对分组后的电源进行资源分配操作，得到资源分配信息。
优选地，本发明实施例提供的一种能源交换设备还包括：
接口选择模块，用于获取到各个电源的输出接口信息，根据输出接口信息对接口进行分配，得到分配后的接口和接口分配信息。
优选地，本发明实施例提供的一种能源交换设备还包括：
能量调度模块，用于根据电源分组信息、接口分配信息和资源分配信息生成电源调度信息；
电源接入许可模块，用于将分配后的接口和与电源调度信息对应的电源进行连接。
优选地，预置第一公式为：
N＝F·RT
式中，N为分类标签值；F为分组向量；R为需求向量。
优选地，预置第二公式为：
式中，i为第i类被分配的资源；n为n组电源；B为第i类被分配的资源对应的资源比例。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例提供了一种能源交换设备的能量流调度方法与能源交换设备，其中，该能源交换设备的能量流调度方法包括：S1：获取到各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数，通过各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本和安全参数构建分组向量；S2：获取到用户要求占比，通过用户要求占比和各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数构建需求向量；S3：通过预置第一公式对分组向量和需求向量进行计算得到各个电源的分类标签值；S4：根据分类标签值对各个电源进行分组操作，得到分组后的电源和电源分组信息；S5：通过预置第二公式对分组后的电源进行资源分配操作，得到资源分配信息。本发明实施例可以弥补传统调度方案在能源互联网中应用的不适应性，并兼具面向互联网特性的调度思维方式，能够适应新型能源网络的调度需求，为保证能源网络的交换资源合理分配以及稳定运行提供了支撑。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种能源交换设备的能量流调度方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种能源交换设备的能量流调度方法的另一流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种能源交换设备的结构示意图；
图4为能源互联网的基本架构的示意图；
图5为能源交换设备能量流调度系统功能架构的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种能源交换设备的能量流调度方法与能源交换设备，解决当前能源互联网能量流调度缺乏适合方法和工具的问题，保证能源互联网能量流通的安全和稳定性。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的一种能源交换设备的能量流调度方法的一个实施例，包括：
101、获取到各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数，通过各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本和安全参数构建分组向量；
能源交换设备获取到各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数，通过各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本和安全参数构建分组向量。可以理解的是，该分组向量有多个，各个分组向量与各个电源一一对应。
102、获取到用户要求占比，通过用户要求占比和各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数构建需求向量；
能源交换设备在构建分组向量后，获取到用户要求占比，通过用户要求占比和各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数构建需求向量。可以理解的是，该需求向量有多个，各个需求向量与各个电源一一对应。
103、通过预置第一公式对分组向量和需求向量进行计算得到各个电源的分类标签值；
在得到分组向量和需求向量后，能源交换设备通过预置第一公式对分组向量和需求向量进行计算得到各个电源的分类标签值。
104、根据分类标签值对各个电源进行分组操作，得到分组后的电源和电源分组信息；
得到各个电源的分类标签值，能源交换设备根据各个电源的分类标签值对各个电源进行分组操作，得到分组后的电源和电源分组信息。
105、通过预置第二公式对分组后的电源进行资源分配操作，得到资源分配信息。
能源交换设备通过预置第二公式对分组后的电源进行资源分配操作，得到资源分配信息。
本发明实施例以互联网领域服务质量(QoS)的理念为基础，提出了一种能源互联网能源交换设备能量流的调度方法和系统，旨在解决当前能源互联网能量流调度缺乏适合方法和工具的问题，保证能源互联网能量流通的安全和稳定性。
请参阅图2，本发明实施例提供的一种能源交换设备的能量流调度方法的一个实施例，包括：
201、获取到各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数，通过各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本和安全参数构建分组向量；
202、获取到用户要求占比，通过用户要求占比和各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数构建需求向量；
203、通过预置第一公式对分组向量和需求向量进行计算得到各个电源的分类标签值；
204、获取到各个电源的输出接口信息，根据输出接口信息对接口进行分配，得到分配后的接口和接口分配信息；
205、根据分类标签值对各个电源进行分组操作，得到分组后的电源和电源分组信息；
206、通过预置第二公式对分组后的电源进行资源分配操作，得到资源分配信息；
207、根据电源分组信息、接口分配信息和资源分配信息生成电源调度信息；
208、将分配后的接口和与电源调度信息对应的电源进行连接。
进一步地，预置第一公式为：
N＝F·RT
式中，N为分类标签值；F为分组向量；R为需求向量。
进一步地，预置第二公式为：
式中，i为第i类被分配的资源；n为n组电源；B为第i类被分配的资源对应的资源比例。
上面是对一种能源交换设备的能量流调度方法进行的详细说明，为便于理解，下面将以一具体应用场景对一种能源交换设备的能量流调度方法的应用进行说明，应用例包括：
A、能源互联网与能源交换机简介
本应用例应用的领域为能源互联网领域，其中，能源互联网的基本架构如图4所示。
能源互联网的核心设备是能源路由器和能源交换机，每一个能源子网一般配置一台能源交换机，不同能源子网的能源交换机与区域能源路由器相连，并通过能源路由器与主电网交互能量。从概念上来看，能源交换机可以有两种实现形式，一是围绕电能来实现，所有的能源形式最终均以电能输出给能源交换机，由能源交换机统一分配和调度。第二种方式是能源交换机具有将多种能源形式转化成电能的能力，各种能源形式同时接入能源交换机，并由能源交换机统一负责其转化为电能的比例。在能源交换机具备控制各相连电源发电的前提下，这两种实现形式没有本质区别，本发明的应用例以第一种实现形式为例。
B、能源交换设备能量流调度系统的功能架构
如图5所示，为能源交换设备能量流调度系统的功能架构图。可以理解的是，能量流在本应用例可以理解为电源内部的能量转换。各功能模块的作用具体如下：
通信接口：为电源和能源交换设备之间的信息交互提供接口；
电源接口：为电源和能源交换设备之间的能量交互提供接口；
功率控制模块：实现各电源的功率输出；
电源接入许可模块：根据能源调度决策决定哪些电源可以接入到能源交换设备当中去；
路由选择模块(相当于前述接口选择模块)：由于能源交换设备具有多个接口，路由选择模块负责根据能量流需要输出的接口进行接口之间的分配；
能量流分组模块(相当于前述电源分组模块)：根据不同的能量流来源，对能量流进行分组，以方面后续提供区分服务；
资源分配与预留模块：根据不同的能量流分组，为不同组别的能量流分配和预留不同的资源；
能量调度模块：负责根据路由策略、能量分组情况以及资源分配策略形成能量流调度策略；
信息模块：负责整合调度决策信息，并通过各信息接口发送给各接入电源。
C、能量流分组方法
构建能量流分组性能依据向量F如式(1)所示：
F＝[Q,G,C,H] (1)
其中，Q表示电能质量，如频率和电压是否合格等；G表示能量流来源的清洁程度，即该能量流是由何种能源发电形成，不同的能源转化为电能造成的环境污染程度不同，产生二氧化碳、硫化物和氮化物的多少也不一样；C表示发电的成本，不仅仅要考虑发电本身的成本，还要考虑利用该能量时为了保证能量平衡所花费的其他成本；H表示不同能量流对电力系统运行安全性的影响。
然而不同的用户对于能量流的各种性能要求并不完全相同，如有的用户并不在乎电能质量的问题，而更加注重用电成本；而有的用户则用电比较紧急，不管清洁程度和用电成本，哪怕是花费更多的钱都可以。因此，能量流的分类还应考虑用户对于各种不同性能的要求。为了表征不同的用户对于能量流不同性能的要求的占比，构建能量流分组性能需求向量R，如式(2)所示。
R＝[q,g,c,h] (2)
则能量流分类标签值N可以用式(3)计算。
N＝F·RT (3)
D、能量交换资源分配方法
能量流的交换资源分配要根据不同的流量分类标签来进行，能量流标签值的越大，则表征该能量流越重要，应该被分配的交换资源也就越多，为了保证各类能量流均可以得到服务，设置阶梯状资源分配方案，若能量流通过式(3)的计算共分为n类，则第i类被分配的资源比例B的计算方法如式(4)所示。
E、能量流调度流程
能量流在交换设备中整个的调度流程可以归结为以下几个步骤：
1、能量流交换设备收集并分析各接入能量流的相关重要信息，这些信息可以抽象为式(1)中的各元素；
2、能量流交换设备收集并分析各接入用户的相关重要信息，这些信息可以抽象为式(2)中的各元素；
3、根据式(3)为各接入能量流进行分组；
4、根据式(4)为各接入能量流分配交换资源；
5、由能量调度模块根据各能量流分类的资源生成调度策略。
请参阅图3，本发明实施例还提供了一种能源交换设备，包括：
第一构建模块301，用于获取到各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数，通过各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本和安全参数构建分组向量；
第二构建模块302，用于获取到用户要求占比，通过用户要求占比和各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数构建需求向量；
计算模块303，用于通过预置第一公式对分组向量和需求向量进行计算得到各个电源的分类标签值；
接口选择模块304，用于获取到各个电源的输出接口信息，根据输出接口信息对接口进行分配，得到分配后的接口和接口分配信息；
电源分组模块305，用于根据分类标签值对各个电源进行分组操作，得到分组后的电源和电源分组信息；
资源分配与预留模块306，用于通过预置第二公式对分组后的电源进行资源分配操作，得到资源分配信息；
能量调度模块307，用于根据电源分组信息、接口分配信息和资源分配信息生成电源调度信息；
电源接入许可模块308，用于将分配后的接口和与电源调度信息对应的电源进行连接。
需要说明的是，在前述能源交换设备的能量流调度方法的应用例中，为方便制图，第一构建模块、第二构架模块和计算模块在能源交换设备的结构图中没有画出。
进一步地，预置第一公式为：
N＝F·RT
式中，N为分类标签值；F为分组向量；R为需求向量。
进一步地，预置第二公式为：
式中，i为第i类被分配的资源；n为n组电源；B为第i类被分配的资源对应的资源比例。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种能源交换设备的能量流调度方法，其特征在于，包括：
S1：获取到各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数，通过各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本和安全参数构建分组向量；
S2：获取到用户要求占比，通过用户要求占比和各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数构建需求向量；
S3：通过预置第一公式对分组向量和需求向量进行计算得到各个电源的分类标签值，预置第一公式为：
N＝F·RT
式中，N为分类标签值；F为分组向量；R为需求向量；
S4：根据分类标签值对各个电源进行分组操作，得到分组后的电源和电源分组信息；
S5：通过预置第二公式对分组后的电源进行资源分配操作，得到资源分配信息，预置第二公式为：
式中，i为第i类被分配的资源；n为n组电源；B为第i类被分配的资源对应的资源比例。
2.根据权利要求1所述的能源交换设备的能量流调度方法，其特征在于，步骤S3之后还包括：
获取到各个电源的输出接口信息，根据输出接口信息对接口进行分配，得到分配后的接口和接口分配信息。
3.根据权利要求2所述的能源交换设备的能量流调度方法，其特征在于，步骤S5之后还包括：
根据电源分组信息、接口分配信息和资源分配信息生成电源调度信息；
将分配后的接口和与电源调度信息对应的电源进行连接。
4.一种能源交换设备，其特征在于，包括：
第一构建模块，用于获取到各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数，通过各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本和安全参数构建分组向量；
第二构建模块，用于获取到用户要求占比，通过用户要求占比和各个电源的电能质量、能量清洁程度、发电成本、安全参数构建需求向量；
计算模块，用于通过预置第一公式对分组向量和需求向量进行计算得到各个电源的分类标签值，预置第一公式为：
N＝F·RT
式中，N为分类标签值；F为分组向量；R为需求向量；
电源分组模块，用于根据分类标签值对各个电源进行分组操作，得到分组后的电源和电源分组信息；
资源分配与预留模块，用于通过预置第二公式对分组后的电源进行资源分配操作，得到资源分配信息，预置第二公式为：
式中，i为第i类被分配的资源；n为n组电源；B为第i类被分配的资源对应的资源比例。
5.根据权利要求4所述的能源交换设备，其特征在于，还包括：
接口选择模块，用于获取到各个电源的输出接口信息，根据输出接口信息对接口进行分配，得到分配后的接口和接口分配信息。
6.根据权利要求5所述的能源交换设备，其特征在于，还包括：
能量调度模块，用于根据电源分组信息、接口分配信息和资源分配信息生成电源调度信息；
电源接入许可模块，用于将分配后的接口和与电源调度信息对应的电源进行连接。
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