CN111342485A - 一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，包括如下步骤：S1、负载信息监测终端收集负载端的用电需求信息，将需求信息传送至中心控制器；S2、中心控制器将负载端的需求信息分发至各个分布式电源信息监控终端；S3、建立分布式电源分配模型，将负载端的需求信息输入至分布式电源分配模型中，输出最优目标值；S4、分布式电源信息监控终端将各个分布式电源信息监控终端的最优目标值传送至中心控制器；S5、中心控制器对收集到的目标值进行优先级排序，得到最佳分布式电源分配方案。该方案采用广泛部署在分布式电源端的边缘计算服务器着眼于本地、实时、短周期的数据分析，为电力经济高效运行提供了保障。

Description

一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法
技术领域
本发明涉及分布式电源电力调控技术领域，具体的，涉及一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法。
背景技术
近年来，世界范围内的能源危机日益呈现，随着燃煤、核电的经济成本和环境成本的不断增加，以及用户对电力供应可靠性的要求不断提高，基于新能源开发利用的分布式发电技术以其可以降低环境污染，降低用户终端费用，同时兼具高效性和灵活性等优势，越来越受到重视；随着城市规模的不断扩大，城市的基础建设不断加大投入，各行各业都呈现出蓬勃发展的势头，在用电量不断增长的同时，供电的稳定性需要进一步的提高，世界性的能源危机也催生了电力行业对新能源的需求，随着用户环保意识的增强，并对电力供应可靠性和经济性提出了更高的要求，基于新能源开发利用的分布式发电技术成为了电力工业一个新的研究热点。分布式发电和大电网的结合，将成为未来电力系统发展的主要趋势；以集中发电、远距离输电和大电网互联为主要特征的电力系统是目前世界上电力生产、输送和分配的主要方式。
泛在电力物联网建设要求实现状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活。这必将造成终端及数据的指数级增长、数据获取方式的改变及数据处理时效的提升。由此，在泛在电力物联网发展体系中，“云网边端”中“边”的重要性将迅速显现，成为泛在电力物联网数据处理链条中的关键一环。作为一种集中式的处理模式，云计算是将全部数据通过网络传输到云计算中心处理。这种模式无法高效、快速地处理边缘设备产生的海量数据，数据处理实时性、网络带宽、能耗等问题逐渐显露。
发明内容
本发明的目的是解决分布式电源电力分配困难，相应慢的问题，提出了一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，采用广泛部署在分布式电源端的边缘计算服务器着眼于本地、实时、短周期的数据分析，大大提高电力调控的响应能力，为电力经济高效运行提供了保障。
为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，包括如下步骤：
S1、负载信息监测终端收集负载端的用电需求信息，将需求信息传送至中心控制器；
S2、中心控制器将负载端的需求信息分发至各个分布式电源信息监控终端；
S3、建立分布式电源分配模型，将负载端的需求信息输入至分布式电源分配模型中，输出最优目标值；
S4、分布式电源信息监控终端将各个分布式电源信息监控终端的最优目标值传送至中心控制器；
S5、中心控制器对收集到的目标值进行优先级排序，得到最佳分布式电源分配方案。
步骤S1中，所述负载信息监测终端采集通过无线智能网关与中心控制器通信连接，负载信息监测终端采集的信息包括负载的位置信息以及用电需求信息，所述用电需求信息包括负载端的即时用电需求信息以及负载端各个历史时区的用电需求信息。
步骤S2中，各个所述分布式电源信息监控终端通过无线智能网关与中心控制器通信连接，所述分布式电源信息监控终端采集分布式电源端的电量信息以及位置信息。
所述分布式电源信息监控终端包括有电力开关控制器、边缘计算服务器以及电量监测装置，所述电力开关控制器用于控制分布式电源的输出，所述边缘计算服务器用于对分布式电源的边缘网络信息进行实时处理和分析，所述电量检测装置用于检测分布式电源的存储电量余量以及发电机组的最大发电量。
步骤S3中，分布式电源分配模型的目标函数为：
Figure BDA0002390476430000021
其中：Ei为采用第i个分布式电源供电的运行成本；N为分布式电源的个数，M为负载的个数，Fj为第j个负载的用电需求值，Lij为第i个分布式电源到第j个负载的架线距离，b为单位距离线损功耗，Ai为采用第i个分布式电源供电的电量单价，
步骤S4中，中心控制器对收集到的目标值进行优先级排序采用下式表示：Bfit＝(E1,E2,……EN)min；
其中：Bfit表示最优分布式电源供电的运行成本。
在步骤S3之前需要执行能源匹配约束计算，约束条件为：Fj+bLij≤0.75Qi；
其中，Qi表示分布式电源的最大供电电能。
所述的分布式电源包括有潮汐能发电电源、风力发电电能、光伏发电电能以及内燃机发电电能的一种或多种独立组合。其中潮汐能发电电源、风力发电电能、光伏发电电能以及内燃机发电电能的发电能力以及可以根据电厂规模进行计算得出，发电成本可以根据历史数据估算得出。
本发明的有益效果：本发明提供了一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，通过设置中心控制器作为负载和分布式电源的数据分析和指令发送中心，通过对负载侧用电数据的采集，进而将数据共享至分布式电源信息监控终端，分布式电源信息监控终端对数据进行边缘计算分析，得到采用该分布式电源供电的成本数值，经过中心控制器的优先级比较，最终确定采用何种分布式电源给负载供电，该方法着眼于本地、实时、短周期的数据分析，大大提高电力调控的响应能力，对于分布式电源电力分配调控具有很好的指导意义。
附图说明
图1为本发明的一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：如图1所示，是一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法的流程图，包括如下步骤：
S1、负载信息监测终端收集负载端的用电需求信息，将需求信息传送至中心控制器；
步骤S1中，所述负载信息监测终端采集通过无线智能网关与中心控制器通信连接，负载信息监测终端采集的信息包括负载的位置信息以及用电需求信息，所述用电需求信息包括负载端的即时用电需求信息以及负载端各个历史时区的用电需求信息。
S2、中心控制器将负载端的需求信息分发至各个分布式电源信息监控终端；
步骤S2中，各个所述分布式电源信息监控终端通过无线智能网关与中心控制器通信连接，所述分布式电源信息监控终端采集分布式电源端的电量信息以及位置信息。所述分布式电源信息监控终端包括有电力开关控制器、边缘计算服务器以及电量监测装置，所述电力开关控制器用于控制分布式电源的输出，所述边缘计算服务器用于对分布式电源的边缘网络信息进行实时处理和分析，所述电量检测装置用于检测分布式电源的存储电量余量以及发电机组的最大发电量。
S3、建立分布式电源分配模型，将负载端的需求信息输入至分布式电源分配模型中，输出最优目标值；
在执行步骤S3之前需要执行能源匹配约束计算，约束条件为：Fj+bLij≤0.75Qi；
其中，Qi表示分布式电源的最大供电电能。
步骤S3中，分布式电源分配模型的目标函数为：
Figure BDA0002390476430000041
其中：Ei为采用第i个分布式电源供电的运行成本；N为分布式电源的个数，M为负载的个数，Fj为第j个负载的用电需求值，Lij为第i个分布式电源到第j个负载的架线距离，b为单位距离线损功耗，Ai为采用第i个分布式电源供电的电量单价。
S4、分布式电源信息监控终端将各个分布式电源信息监控终端的最优目标值传送至中心控制器；
步骤S4中，中心控制器对收集到的目标值进行优先级排序采用下式表示：Bfit＝(E1,E2,……EN)min；
其中：Bfit表示最优分布式电源供电的运行成本。
S5、中心控制器对收集到的目标值进行优先级排序，得到最佳分布式电源分配方案；当中心控制器计算分析得出最佳方案后，即确定哪一个分布式电源作为供电电源，将指令发送至该分布式电源信息监控终端的电力开关控制器，电力开关控制器控制分布式电源电力输出。
分布式电源包括有潮汐能发电电源、风力发电电能、光伏发电电能以及内燃机发电电能的一种或多种独立组合；其中潮汐能发电电源、风力发电电能、光伏发电电能以及内燃机发电电能的发电能力以及可以根据电厂规模进行计算得出，发电成本可以根据历史数据估算得出。
以上所述之具体实施方式为本发明一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、负载信息监测终端收集负载端的用电需求信息，将需求信息传送至中心控制器；
S2、中心控制器将负载端的需求信息分发至各个分布式电源信息监控终端；
S3、建立分布式电源分配模型，将负载端的需求信息输入至分布式电源分配模型中，输出最优目标值；
S4、分布式电源信息监控终端将各个分布式电源信息监控终端的最优目标值传送至中心控制器；
S5、中心控制器对收集到的目标值进行优先级排序，得到最佳分布式电源分配方案。
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，其特征在于：步骤S1中，所述负载信息监测终端采集通过无线智能网关与中心控制器通信连接，负载信息监测终端采集的信息包括负载的位置信息以及用电需求信息，所述用电需求信息包括负载端的即时用电需求信息以及负载端各个历史时区的用电需求信息。
3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，其特征在于：
步骤S2中，各个所述分布式电源信息监控终端通过无线智能网关与中心控制器通信连接，所述分布式电源信息监控终端采集分布式电源端的电量信息以及位置信息。
4.根据权利要求3所述的一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，其特征在于：
所述分布式电源信息监控终端包括有电力开关控制器、边缘计算服务器以及电量监测装置，所述电力开关控制器用于控制分布式电源的输出，所述边缘计算服务器用于对分布式电源的边缘网络信息进行实时处理和分析，所述电量检测装置用于检测分布式电源的存储电量余量以及发电机组的最大发电量。
5.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，其特征在于：
步骤S3中，分布式电源分配模型的目标函数为：
Figure FDA0002390476420000011
其中：Ei为采用第i个分布式电源供电的运行成本；N为分布式电源的个数，M为负载的个数，Fj为第j个负载的用电需求值，Lij为第i个分布式电源到第j个负载的架线距离，b为单位距离线损功耗，Ai为采用第i个分布式电源供电的电量单价。
6.根据权利要求5所述的一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，其特征在于：
步骤S4中，中心控制器对收集到的目标值进行优先级排序采用下式表示：
Bfit＝(E1,E2,……EN)min；
其中：Bfit表示最优分布式电源供电的运行成本。
7.根据权利要求6所述的一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，其特征在于：
在步骤S3之前需要执行能源匹配约束计算，约束条件为：Fj+bLij≤0.75Qi；
其中，Qi表示分布式电源的最大供电电能。
8.根据权利要求1-7所述的一种基于边缘计算的分布式电源电力分配方法，其特征在于：所述的分布式电源包括有潮汐能发电电源、风力发电电能、光伏发电电能以及内燃机发电电能的一种或多种独立组合。
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