CN109799732B - 一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统 - Google Patents

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Abstract

一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统，包括静态数据库：储存用于仿真的静态参数和用于优化的基础数据；动态数据库：储存电网、梯级流域和电站的3类实时运行数据以及调度的序列表；共享内存，保存用于仿真计算过程中形成的数据；优化模块，形成梯级水电站的调度策略；决策模块，形成调度方案的任务序列表；仿真模块，按照决策模块的制定的任务，对子模块的实时动态仿真，模拟在不同场景下的联合运行特性。可视化图形界面，对仿真、优化的结果进行图形化显示，并实现人机交互。本发明提供一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统，通过设置和修改仿真的参数、优化规则和调度周期，可以实现不同的调度需求，具有良好的通用性。

Description

一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统
技术领域
本发明涉及梯级水电站优化运行的技术领域，具体是一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统。
背景技术
充分利用梯级水库的储能功能，发挥梯级水电站的调度作用，平抑风电和光电的并网波动，可以促进风电和光伏最大化利用。通过实验平台对联合运行的特性进行分析和研究，能够获得最优的调度策略。梯级水电与新能源的联合运行涵盖的对象复杂，需要综合梯级水库、水电站、新能源电厂、常规能源电厂（火电厂和核电厂）、电网及负荷的综合影响，目前没有能够满足条件的实验平台。
发明内容
本发明提供了一种数据驱动的梯级水电和新能源联合实验系统，该系统包括仿真器和分析器，可以直接通过仿真器对已有的策略进行校验，以得到最优化的调度策略；也可以用分析器计算调度策略；还能够先通过仿真器形成运行数据，再由分析器计算调度策略，然后再由仿真器进行验证，为梯级水电站优化运行提供有效地实验平台。
本发明采取的技术方案为：
一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统，包括：图形化的界面终端、数据库、仿真器和分析器，结构见图1、图2。图形化的界面终端与数据库形成双向连接，人机交互及实验系统的管理都通过数据库完成；仿真器和分析器相互独立，分别进行系统的模拟和调度方案的优化，通过数据库实现相互之间、以及与界面终端的数据交互。
图形化界面终端：以图形化的方式进行人机交互和系统管理，与数据库形成双向的数据连接。
1）模型管理。管理仿真器和分析器的模型进行管理，包括：调整和修改模型；设置仿真器和分析器的模型参数；设置各电源所在地的地理环境参数，包括：天气、水文、温度、日照、风力参数。
2）监控管理。对模型的计算结果进行图形化的数据展示，包含梯级水库的仿真图、水电站的电厂仿真图、风电的仿真图、光电的仿真图、火电和核电的仿真图，负荷的仿真图，电网接线图，梯级水电站的调度图；进行实验操作，如开机和停机，调整有功和无功，将电源、负荷、线路投入或切除。
3）系统服务。设置实验系统的工作方式，包括：单独作为仿真器运行，单独作为分析器运行，仿真器与分析器联合运行；管理实验的进程，包括：工况设置，如保存、修改和加载运行工况，加快、减慢或暂停实验速度。
仿真器：包括梯级水库仿真器、水电站仿真器、新能源电厂仿真器、常规电厂仿真器、负荷仿真器和电网仿真器，见图3。与数据库形成双向的数据连接，数据库提供仿真所用的参数，加载模型，启动仿真；仿真器完成仿真的过程，将仿真的结果反馈数据库。
1）可以按照要求组合成特定规模和结构的电网，并设定各类电厂和负荷的数量、参数及接入电网的方式。
2）通过设置初始数据，让仿真器从某一个初始工况开始实时仿真，将实时的仿真数据反馈至数据库，仿真速度可以调节。
3）仿真过程中，可以接收数据库传递的操作指令，模拟水电机组的开停机和功率调节的过程，并将仿真的数据反馈至数据库。
分析器：包含梯级水电站优化模型的目标函数、约束条件和调度周期，计算在某一个确定的调度周期，不同目标及约束条件下的梯级水库的调度策略。与数据库进行双向的数据对接，由数据库提供优化所需的参数、加载模型、启动分析计算，将形成的策略表发送至数据库。
数据库：系统的数据枢纽，包含服务总线、控制总线和数据仓库。通过服务总线将来自终端的服务信息转化为内部的数据进行储存，通过控制总线对仿真器和分析器实施控制。
1）模型管理。设定仿真模型和优化模型的类型、数量和参数，设定天气、水文、日照、光照等环境参数。
2）操作和监控。储存仿真模型和优化模型运算的数据；将运行数据输入至仿真模型和优化模型形成初始工况；发送操作指令给仿真模型，对操作过程进行模拟；将优化模型形成的策略表作为操作指令，按照仿真时间发送至仿真模型，进行模拟。
3）系统服务。调整实验系统的工作模式，包括：单独作为仿真器运行、单独作为分析器运行、仿真器与分析器联合运行；启动实验系统，调整实验系统的运算速度，控制实验的进程。
4）数据接口。包括服务总线和控制总线，服务总线接收外部的服务需求，将需求信息转化为数据库的数据进行储存；控制总线将数据库的数据转化为控制信息对模型进行管理。
一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统，包括图形化的界面终端、仿真器、分析器和数据库，图形化的界面终端与数据库形成双向连接，人机交互及实验系统的管理都通过数据库完成；仿真器和分析器相互独立，分别进行系统的模拟和调度方案的优化，通过数据库实现相互之间、以及与界面终端的数据交互。试验系统可以直接通过仿真器对已有的策略进行校验，以得到最优化的调度策略；也可以用分析器计算调度策略；还能够先通过仿真器形成运行数据，再由分析器计算调度策略，然后再由仿真器进行验证，为梯级水电站优化运行提供有效地实验平台。
本发明一种梯级水电和新能源联合运行实验系统，技术效果如下：
1）：提供了可供梯级水电站与可再生新能源联合运行的实验系统，可以对不同的调度策略进行反复的验证，从而获得最好的调度方案。
2）：实验系统将仿真和分析的功能融合，具有很强的灵活性，可以根据使用使用需求进行灵活的设定。
3）：系统功能设定、模型调整和参数的修改直接通过图形化的界面完成，方便、快捷，通用性强。
附图说明
图1为本发明实验系统结构示意图。
图2为本发明实验系统功能模块示意图。
图3为本发明实验系统仿真器结构示意图。
具体实施方式
一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统，包括：图形化的界面终端、数据库、仿真器和分析器，结构见图1、图2。图形化的界面终端与数据库形成双向连接，人机交互及实验系统的管理都通过数据库完成；仿真器和分析器相互独立，分别进行系统的模拟和调度方案的优化，通过数据库实现相互之间、以及与界面终端的数据交互。
图形化界面终端：以图形化的方式进行人机交互和系统管理，与数据库形成双向的数据连接。终端采用VG、C#等工具在计算机上进行实施。
1）模型管理。管理仿真器和分析器的模型进行管理，包括：调整和修改模型；设置仿真器和分析器的模型参数；设置各电源所在地的地理环境参数，包括：天气、水文、温度、日照、风力参数。
2）监控管理。对模型的计算结果进行图形化的数据展示，包含梯级水库的仿真图、水电站的电厂仿真图、风电的仿真图、光电的仿真图、火电和核电的仿真图，负荷的仿真图，电网接线图，梯级水电站的调度图；进行实验操作，如开机和停机，调整有功和无功，将电源、负荷、线路投入或切除。
3）系统服务。设置实验系统的工作方式，包括：单独作为仿真器运行，单独作为分析器运行，仿真器与分析器联合运行；管理实验的进程，包括：工况设置，如保存、修改和加载运行工况，加快、减慢或暂停实验速度。
仿真器：包括梯级水库仿真器、水电站仿真器、新能源电厂仿真器、常规电厂仿真器、负荷仿真器和电网仿真器，见图3。与数据库形成双向的数据连接，数据库提供仿真所用的参数，加载模型，启动仿真；仿真器完成仿真的过程，将仿真的结果反馈数据库。仿真模型采用FORTRAN、C、MATLAB等计算机语言在服务器上进行建模。
1）可以按照要求组合成特定规模和结构的电网，并设定各类电厂和负荷的数量、参数及接入电网的方式。
2）通过设置初始数据，让仿真器从某一个初始工况开始实时仿真，将实时的仿真数据反馈至数据库，仿真速度可以调节。
3）仿真过程中，可以接收数据库传递的操作指令，模拟水电机组的开停机和功率调节的过程，并将仿真的数据反馈至数据库。
分析器：包含梯级水电站优化模型的目标函数、约束条件和调度周期，计算在某一个确定的调度周期，不同目标及约束条件下的梯级水库的调度策略。与数据库进行双向的数据对接，由数据库提供优化所需的参数、加载模型、启动分析计算，将形成的策略表发送至数据库。分析器采用C、MATLAB等计算机语言在服务器上进行建模。
数据库：系统的数据枢纽，包含服务总线、控制总线和数据仓库。通过服务总线将来自终端的服务信息转化为内部的数据进行储存，通过控制总线对仿真器和分析器实施控制。服务器采用Oracle，SQL server 数据库。
1）模型管理。设定仿真模型和优化模型的类型、数量和参数，设定天气、水文、日照、光照等环境参数。
2）操作和监控。储存仿真模型和优化模型运算的数据；将运行数据输入至仿真模型和优化模型形成初始工况；发送操作指令给仿真模型，对操作过程进行模拟；将优化模型形成的策略表作为操作指令，按照仿真时间发送至仿真模型，进行模拟。
3）系统服务。调整实验系统的工作模式，包括：单独作为仿真器运行、单独作为分析器运行、仿真器与分析器联合运行；启动实验系统，调整实验系统的运算速度，控制实验的进程。
4）数据接口。包括服务总线和控制总线，服务总线接收外部的服务需求，将需求信息转化为数据库的数据进行储存；控制总线将数据库的数据转化为控制信息对模型进行管理。

Claims (4)

1.一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统，其特征在于包括：图形化的界面终端、数据库、仿真器和分析器，图形化的界面终端与数据库形成双向连接，人机交互及实验系统的管理都通过数据库完成；仿真器和分析器相互独立，分别进行系统的模拟和调度方案的优化，通过数据库实现相互之间、以及与界面终端的数据交互；
仿真器包括梯级水库仿真器、水电站仿真器、新能源电厂仿真器、常规电厂仿真器、负荷仿真器和电网仿真器；与数据库形成双向的数据连接，数据库提供仿真所用的参数，加载模型，启动仿真；仿真器完成仿真的过程，将仿真的结果反馈数据库；
可以按照要求组合成特定规模和结构的电网，并设定各类电厂和负荷的数量、参数及接入电网的方式；
通过设置初始数据，让仿真器从某一个初始工况开始实时仿真，将实时的仿真数据反馈至数据库，仿真速度可以调节；
仿真过程中，可以接收数据库传递的操作指令，模拟水电机组的开停机和功率调节的过程，并将仿真的数据反馈至数据库；
分析器：包含梯级水电站优化模型的目标函数、约束条件和调度周期，计算在某一个确定的调度周期，不同目标及约束条件下的梯级水库的调度策略；与数据库进行双向的数据对接，由数据库提供优化所需的参数、加载模型、启动分析计算，将形成的策略表发送至数据库。
2.根据权利要求1所述一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统，其特征在于：图形化的界面终端：以图形化的方式进行人机交互和系统管理，与数据库形成双向的数据连接；
模型管理；管理仿真器和分析器的模型进行管理，包括：调整和修改模型；设置仿真器和分析器的模型参数；设置各电源所在地的地理环境参数，包括：天气、水文、温度、日照、风力参数；
监控管理；对模型的计算结果进行图形化的数据展示，包含梯级水库的仿真图、水电站的电厂仿真图、风电的仿真图、光电的仿真图、火电和核电的仿真图，负荷的仿真图，电网接线图，梯级水电站的调度图；进行实验操作，包括开机和停机，调整有功和无功，将电源、负荷、线路投入或切除；
系统服务；设置实验系统的工作方式，包括：单独作为仿真器运行，单独作为分析器运行，仿真器与分析器联合运行；管理实验的进程，包括工况设置：保存、修改和加载运行工况，加快、减慢或暂停实验速度。
3.根据权利要求1所述一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统，其特征在于：数据库：系统的数据枢纽，包含服务总线、控制总线和数据仓库；通过服务总线将来自终端的服务信息转化为内部的数据进行储存，通过控制总线对仿真器和分析器实施控制；
模型管理；设定仿真模型和优化模型的类型、数量和参数，设定天气、水文、日照、光照环境参数；
操作和监控：储存仿真模型和优化模型运算的数据；将运行数据输入至仿真模型和优化模型形成初始工况；发送操作指令给仿真模型，对操作过程进行模拟；将优化模型形成的策略表作为操作指令，按照仿真时间发送至仿真模型，进行模拟；
系统服务：调整实验系统的工作模式，包括：单独作为仿真器运行、单独作为分析器运行、仿真器与分析器联合运行；启动实验系统，调整实验系统的运算速度，控制实验的进程；
数据接口：包括服务总线和控制总线，服务总线接收外部的服务需求，将需求信息转化为数据库的数据进行储存；控制总线将数据库的数据转化为控制信息对模型进行管理。
4.根据权利要求1所述一种数据驱动的梯级水电和新能源联合运行实验系统，其特征在于：试验系统能够直接通过仿真器对已有的策略进行校验，以得到最优化的调度策略；也能够用分析器计算调度策略；还能够先通过仿真器形成运行数据，再由分析器计算调度策略，然后再由仿真器进行验证，为梯级水电站优化运行提供有效地实验平台。
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