CN112260322A - 源网荷储仿真平台、方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种源网荷储仿真平台、方法及系统，平台包括：试验验证控制模块，用于控制试验验证过程；电网长过程模拟仿真模块，用于进行电网运行状态的模拟仿真；综合能源服务商，用于收集归纳所管辖的各种资源的调节特性参数并上传至负荷控制主站；负荷控制主站，用于将多资源信息进行聚合后上传至源网荷储协同实时功率控制仿真模块；源网荷储协同实时功率控制仿真模块，用于生成各资源的调节策略并下发给负荷控制主站；源网荷储日前计划编制仿真模块，用于生成源网荷储协同实时功率控制仿真模块的计划数据。本发明够实现全过程、全方位的源网荷储控制模拟，确保源网荷储日前计划合理性，源网荷储协同实时功率控制策略的安全性。

Description

源网荷储仿真平台、方法及系统
技术领域
本发明属于电力系统仿真模拟技术领域，特别涉及一种源网荷储仿真平台、方法及系统。
背景技术
随着智能电网建设的推进，大规模可再生能源的快速发展以及越来越多的柔性负荷、分布式电源、储能装置接入电网，并通过负荷控制主站、车联网平台、综合能源服务商等中间平台实现与调控中心之间的信息交互和协调控制。
柔性负荷作为“源-网-荷-储”互动的重要组成部分，也是能源互联网的关键技术之一，在已启动的智能电网创新示范工程中，对其进行了探索实践。通过深化电网与用户之间的网络化互联，使得电网能够精确测量、收集、储存、分析、运用和传送用户用电数据、电价信息和系统运行状况。通过智能电能表、智能用电互动服务软件、分布式电源并网和电动汽车充电控制，实现居民终端负荷的灵活可控。通过在公共楼宇内的主要用电设备上部署安装智能传感器和智能终端，实现楼宇自动需求响应。通过精细化的用能策略数据分析，优化园区用能策略，引导园区内的电力客户开展需求响应。通过部署需求响应终端设备和需求响应控制系统，基于双向信息交互，实现大用户的柔性负荷控制。
以源网荷实时数据为纽带，搭建多元信息交互的综合能源服务平台，运用物联网、大数据等新型技术，促进能源流与信息流深度融合，实现能源互联网的实时感知和信息反馈，优化客户能源供给网络运行策略，为客户提供智能调控、需求响应、交易预测、数据价值挖掘的服务，已经成为电力系统未来的需求。目前，电力系统中已逐步上线综合能源服务管理平台、源网荷负荷控制主站平台等；这些平台目前已逐步接入数据并投入使用，然而源网荷储协同控制参与对象众多、特性复杂，涉及跨平台、海量、多样信息交互。系统最终给出的控制结果能否覆盖相应场景的功能及性能规范，能否确保给出的控制策略安全、有效，系统在异常、极端情形下的健壮性、鲁棒性能否保证，目前都缺乏有效的模拟和测试手段、缺乏有效、全面的测试案例。
发明内容
本发明的目的在于提供一种源网荷储仿真平台、方法及系统，以解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
源网荷储仿真平台，包括：
试验验证控制模块，与电网长过程模拟仿真模块相连，用于根据仿真测试任务，调用案例库中的电网模型、电网运行方式，并发送给电网长过程模拟仿真模块；
电网长过程模拟仿真模块，用于装载试验验证控制模块发送的电网模型、电网运行方式，并进行电网长过程模拟仿真，获得电网动态潮流结果；
综合能源服务商，用于收集归纳所管辖的各种分布式资源的调节特性参数并上传至负荷控制主站；
负荷控制主站，用于接收和管理所有综合能源服务商上传的多分布式资源的调节特性参数，并将多分布式资源的调节特性参数根据电网连接关系、调节特性参数进行聚合获得聚合信息，并将聚合信息上传至源网荷储协同实时功率控制仿真模块；
源网荷储日前计划编制仿真模块，用于生成生成源网荷储协同实时功率控制仿真模块的计划数据，并发送给源网荷储协同实时功率控制仿真模块；
源网荷储协同实时功率控制仿真模块，用于根据源网荷储日前计划编制仿真模块生成的计划数据、负荷控制主站上传的聚合信息、集中式资源上传的调节特性参数、电网长过程模拟仿真模块生成的电网潮流结果，生成各资源的调节目标；集中式资源的调节目标直接传输给各集中式资源，分布式资源的调节目标下发给负荷控制主站。
本发明进一步的改进在于：所述试验验证控制模块，具体用于在调用案例库中的电网模型、电网运行方式后，对调用的电网模型、电网运行方式进行编辑、修改，然后发送给电网长过程模拟仿真模块。
本发明进一步的改进在于：所述电网长过程模拟仿真模块，具体用于在仿真过程中，首先装载电网模型以及初始运行方式，然后开始仿真，并在仿真过程中跟踪电网模型中指定的发电负荷曲线，获得电网动态潮流结果。
本发明进一步的改进在于：综合能源服务商具体用于管辖若干分布式资源；其中所述分布式资源包括：小容量柔性负荷、分布式电源、分布式储能、电动汽车中的一种或多种；分布式资源的调节特性参数包括：响应时间、可持续时间、可上调量、可下调量、响应速率、当前功率、调节价格中一种或多种。
本发明进一步的改进在于：所述综合能源服务商，还用于接收负荷控制主站下发的控制指令，对控制指令进行内部资源调节策略分解获得调节指令，并将调节指令下发至各调节资源进行执行。
本发明进一步的改进在于：
当电网出现直流闭锁、机组跳机、负荷快速爬坡事件导致电网出现超过设定阈值的频率波动时，
源网荷储协同实时有功功率控制仿真模块，具体用于实现常规发电机、集中式风电/光伏、集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷、分布式电源、分布式储能、电动汽车的调节策略的生成模拟；
当电网出现无功/电压调节备用不足，导致电网电压出现超过设定阈值的幅度和频度波动时，
源网荷储协同无功电压控制仿真模块，具体用于实现常规发电机、电容电抗器、调相机、变压器、集中式风电/光伏、集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷、分布式电源、分布式储能、电动汽车的调节策略的生成模拟。
本发明进一步的改进在于：所述源网荷储日前计划编制仿真模块，用于生成计划数据，所述计划数据具体包括：传统发电机日前发电计划以及集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷、电动汽车的日前发用电计划。
源网荷储仿真方法，包括以下步骤：
1)、调用案例库中的电网模型、电网运行方式以及测试场景，进行电网长过程模拟仿真，获得电网动态潮流结果；
2)、收集各分布式资源的调节特性参数，并将所有分布式资源的调节特性参数根据电网连接关系、调节特性参数进行聚合，获得聚合信息；收集集中式资源的调节特性参数；
3)、生成计划数据；
4)、根据计划数据、聚合信息、集中式资源的调节特性参数、电网动态潮流结果，生成集中式资源和分布式资源的调节目标；
5)、集中式资源的调节目标直接传输给各集中式资源，分布式资源的调节目标分解成各分布式资源的调节指令后下发给各分布式资源。
本发明进一步的改进在于：所述分布式资源包括：小容量柔性负荷、分布式电源、分布式储能、电动汽车中的一种或多种；分布式资源的调节特性参数包括：响应时间、可持续时间、可上调量、可下调量、响应速率、当前功率、调节价格中一种或多种。
一种源网荷储仿真系统，应用于电力系统，所述系统包括：处理器以及与所述处理器耦合的存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现源网荷储仿真方法的方法步骤。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提出了一种含新能源、储能及柔性负荷的一种源网荷储仿真平台，提出了含源网荷储日前计划编制仿真、源网荷储协同实时功率控制仿真、电网长过程模拟仿真及试验验证控制四个部分的架构及数据流，以解决现有电力系统仿真未考虑新型资源接入、未考虑多平台接入、未考虑源网荷储协同实时功率与电网长过程仿真的闭环模拟、未考虑加入源网荷储日前计划编制仿真。
本发明所提出的含新能源、储能及柔性负荷的源网荷储仿真平台能够实现全过程、全方位的源网荷储控制模拟，确保源网荷储日前计划合理性，源网荷储协同实时功率控制策略的安全性。
随着能源互联网的发展，越来越多的柔性负荷、分布式电源、储能等可控资源接入电网，并通过负控控制主站、车联网系统、综合能源服务商等中间平台实现与调度端的信息交互和协调控制。开展源网荷储协同调控仿真系统研发，可为电网中众多特性复杂的源网荷储协同控制参与对象提供逼真的仿真环境，节省试验环节成本；可模拟不同资源与平台的交互场景和方式，促进未来多能源平台融合及能源互联网的发展；可实现源网荷储日前计划编制、源网荷储协同实时功率控制的闭环模拟仿真，确保计划合理性，策略安全性，降低系统上线风险；开发源网荷储协同调控仿真系统，可增强电网真实运行环境下的试验验证能力，提高电网调控系列软件对电网控制的精益化水平和电网公司运营经济效益。分布式电源、储能及其他海量可控资源的随机性、波动性对电网的安全稳定运行造成影响，本发明可实现对集中式风电/光伏、集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷(温控负荷、市政照明、商业负荷等)、分布式电源、分布式储能、电动汽车等设备参与协同控制的场景进行模拟，同时构建负荷控制主站、综合能源等多平台模拟运行环境以实现源荷储控制过程的完整模拟。
附图说明
构成本申请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。在附图中：
图1为本发明一种源网荷储仿真平台的总体架构及其数据流示意图；
图2为本发明一种源网荷储仿真系统的结构框图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
请参阅图1所示，本发明提供一种源网荷储仿真平台，包含：源网荷储日前计划编制仿真模块、源网荷储协同实时功率控制仿真模块、电网长过程模拟仿真模块及试验验证控制模块。
试验验证控制模块，用于控制试验验证过程，如：装载案例模型，启动停止仿真、触发设备操作等功能。从案例库中装载案例包后，可根据测试任务对装载案例进行编辑、修改，确认后可自动执行案例脚本。在试验验证过程中，可设置相应的设备操作，模拟电网正常操作或突发故障。
电网长过程模拟仿真模块，是构建连续变化测试数据的基础，其核心就是用于实现逼真的电网运行状态的模拟仿真。电网长过程模拟仿真首先是装载电网模型以及初始运行方式，形成起始电力系统运行方式，然后跟踪指定的发电负荷曲线，使得电力系统状态能够连续变化，来实现电力系统连续运行过程的模拟。电网长过程模拟仿真模块提供电网模型相关操作、设备状态操作、发电负荷曲线自动跟踪、频率计算、设备频率响应计算等功能，实现连续变化的电力系统的模拟。
本发明在以上描述的接入的设备范围(常规发电机、负荷)的基础上增加集中式风电/光伏、集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷(温控负荷、市政照明、商业负荷等)、分布式电源、分布式储能、电动汽车的模拟，以满足当前电网多类型资源逐渐接入后对仿真模型逐步完善的需求。
综合能源服务商，用于管理广泛分布在低压电网中的小容量柔性负荷(温控负荷、市政照明、商业负荷等)、分布式电源、分布式储能、电动汽车等，一方面收集归纳所管辖的各种资源的调节特性参数(响应时间、可持续时间、可上调量、可下调量、响应速率、当前功率、调节价格等)并上传至负荷控制主站，一方面接收负荷控制主站从信息内网下发的控制指令后进行内部资源调节策略分解并将调节指令下发至各调节资源进行执行。综合能源服务商位于互联网区，通过互联网收集各种资源的数据，通过内外网隔离装置实现与负荷控制主站的通讯。
负荷控制主站，用于接收和管理多个综合能源服务商上传的多资源信息，并将其根据电网连接关系、调节特性参数进行聚合后上传至源网荷储协同实时功率控制仿真模块，在接收到源网荷储协同实时功率控制仿真模块给出的控制指令后，将其发送至下级综合能源服务商。负荷控制主站位于电网管理信息大区，通过内外网隔离装置接收所管辖的综合能源服务商上传的数据信息。
源网荷储协同实时功率控制仿真模块，包含有功控制及无功控制两个方面。当电网出现直流闭锁、机组跳机、负荷快速爬坡等事件导致电网出现较大频率波动时，可以根据源网荷储协同实时有功功率控制仿真模块实现常规发电机、集中式风电/光伏、集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷(温控负荷、市政照明、商业负荷等)、分布式电源、分布式储能、电动汽车的调节策略的生成模拟；当电网出现无功/电压调节备用不足，导致电网电压出现较大幅度和频度的波动时，可以根据源网荷储协同无功电压控制仿真模块实现常规发电机、电容电抗器、调相机、变压器、集中式风电/光伏、集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷(温控负荷、市政照明、商业负荷等)、分布式电源、分布式储能、电动汽车的调节策略的生成模拟。源网荷储协同实时功率控制仿真模块位于电网生产控制大区，通过正反向隔离装置与电网管理信息大区的负荷控制主站进行信息通讯。
源网荷储日前计划编制仿真模块，用于生成源网荷储协同实时功率控制仿真模块的计划数据，包括传统发电机日前发电计划以及集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷、电动汽车的日前发用电计划。通过源网荷储日前计划编制仿真，在原有传统发电机的基础上将计划编制范围扩展至更大范围，用以解决部分资源难以在源网荷储协同实时功率控制环节实现直接控制、快速响应、精准响应的问题。将柔性负荷加入日前无功电压协调优化，以柔性负荷按计划平移、削减的方式，对柔性负荷进行控制，主要目的是通过缩减负荷有功的方式来缩减电网无功需求。
验证结果评估与展示模块，用于展示电网长过程模拟仿真模块的仿真结果及仿真过程中需要监控的各参数。
实施例2
本发明还提供一种源网荷储仿真方法，包括以下步骤：
1)、调用案例库中的电网模型、电网运行方式以及测试场景，进行电网长过程模拟仿真，获得电网动态潮流结果；
2)、收集各分布式资源的调节特性参数，并将所有分布式资源的调节特性参数根据电网连接关系、调节特性参数进行聚合，获得聚合信息；收集集中式资源的调节特性参数；
3)、生成计划数据；
4)、根据计划数据、聚合信息、集中式资源的调节特性参数、电网动态潮流结果，生成集中式资源和分布式资源的调节目标；
5)、集中式资源的调节目标直接传输给各集中式资源，分布式资源的调节目标分解成各分布式资源的调节指令后下发给各分布式资源。
然后继续仿真，并不断观测仿真结果。
实施例3
请参阅图2所示，本发明还提供一种源网荷储仿真系统，应用于电力系统，所述系统包括：处理器以及与所述处理器耦合的存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现实施例2所述源网荷储仿真方法的方法步骤。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请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、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.源网荷储仿真平台，其特征在于，包括：
试验验证控制模块，用于根据仿真测试任务，调用案例库中的电网模型、电网运行方式，并发送给电网长过程模拟仿真模块；
电网长过程模拟仿真模块，用于装载电网模型、电网运行方式，并进行电网长过程模拟仿真，获得电网动态潮流结果；
综合能源服务商，用于收集归纳所管辖的各种分布式资源的调节特性参数并上传至负荷控制主站；
负荷控制主站，用于接收和管理所有综合能源服务商上传的多分布式资源的调节特性参数，并将多分布式资源的调节特性参数根据电网连接关系、调节特性参数进行聚合获得聚合信息，并将聚合信息上传至源网荷储协同实时功率控制仿真模块；
源网荷储日前计划编制仿真模块，用于生成源网荷储协同实时功率控制仿真模块的计划数据，并发送给源网荷储协同实时功率控制仿真模块；
源网荷储协同实时功率控制仿真模块，用于根据源网荷储日前计划编制仿真模块生成的计划数据、负荷控制主站上传的聚合信息、集中式资源上传的调节特性参数、电网长过程模拟仿真模块生成的电网潮流结果，生成各资源的调节目标；其中，集中式资源的调节目标直接传输给各集中式资源，分布式资源的调节目标下发给负荷控制主站。
2.根据权利要求1所述的源网荷储仿真平台，其特征在于，
所述试验验证控制模块，具体用于在调用案例库中的电网模型、电网运行方式后，对调用的电网模型、电网运行方式进行编辑、修改，然后发送给电网长过程模拟仿真模块。
3.根据权利要求1所述的源网荷储仿真平台，其特征在于，所述电网长过程模拟仿真模块，具体用于在仿真过程中，首先装载电网模型以及初始运行方式，然后开始仿真，并在仿真过程中跟踪电网模型中指定的发电负荷曲线，获得电网动态潮流结果。
4.根据权利要求1所述的源网荷储仿真平台，其特征在于，综合能源服务商具体用于管辖若干分布式资源；其中所述分布式资源包括：小容量柔性负荷、分布式电源、分布式储能、电动汽车中的一种或多种；分布式资源的调节特性参数包括：响应时间、可持续时间、可上调量、可下调量、响应速率、当前功率、调节价格中一种或多种。
5.根据权利要求1所述的源网荷储仿真平台，其特征在于，所述综合能源服务商，还用于接收负荷控制主站下发的控制指令，对控制指令进行内部资源调节策略分解获得调节指令，并将调节指令下发至各调节资源进行执行。
6.根据权利要求1所述的源网荷储仿真平台，其特征在于，
当电网出现直流闭锁、机组跳机、负荷快速爬坡事件导致电网出现超过设定阈值的频率波动时，
源网荷储协同实时有功功率控制仿真模块，具体用于实现常规发电机、集中式风电/光伏、集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷、分布式电源、分布式储能、电动汽车的调节策略的生成模拟；
当电网出现无功/电压调节备用不足，导致电网电压出现超过设定阈值的幅度和频度波动时，
源网荷储协同无功电压控制仿真模块，具体用于实现常规发电机、电容电抗器、调相机、变压器、集中式风电/光伏、集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷、分布式电源、分布式储能、电动汽车的调节策略的生成模拟。
7.根据权利要求1所述的源网荷储仿真平台，其特征在于，所述源网荷储日前计划编制仿真模块，用于生成计划数据，所述计划数据具体包括：传统发电机日前发电计划以及集中式储能、直控大用户负荷、间控海量柔性负荷、电动汽车的日前发用电计划。
8.源网荷储仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、调用案例库中的电网模型、电网运行方式以及测试场景，进行电网长过程模拟仿真，获得电网动态潮流结果；
2)、收集各分布式资源的调节特性参数，并将所有分布式资源的调节特性参数根据电网连接关系、调节特性参数进行聚合，获得聚合信息；收集集中式资源的调节特性参数；
3)、生成计划数据；
4)、根据计划数据、聚合信息、集中式资源的调节特性参数、电网动态潮流结果，生成集中式资源和分布式资源的调节目标；
5)、集中式资源的调节目标直接传输给各集中式资源，分布式资源的调节目标分解成各分布式资源的调节指令后下发给各分布式资源。
9.根据权利要求8所述的源网荷储仿真方法，其特征在于，所述分布式资源包括：小容量柔性负荷、分布式电源、分布式储能、电动汽车中的一种或多种；分布式资源的调节特性参数包括：响应时间、可持续时间、可上调量、可下调量、响应速率、当前功率、调节价格中一种或多种。
10.一种源网荷储仿真系统，应用于电力系统，其特征在于，所述系统包括：处理器以及与所述处理器耦合的存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求8或9所述的方法步骤。
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