CN113346558B - 一种虚拟电厂运行控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种虚拟电厂运行控制系统，包括设备层、采集层、平台层和调度层；调度层，用于对能源进行监管并根据上传的数据统计能耗，平台层，用于接收经采集层分析处理后的数据和调度层发出的调度指令，并对数据和指令进行验证，以及用于根据调度指令和优化各种数据并下发信息控制指令控制设备层的终端设备；采集层，用于为设备层和平台层提供数据互通服务，同时对数据进行处理分析以及保存，以及用于接收对各种终端的产能数据和各种耗能数据。本发明通过对基础设备的数据采集并进行分析处理，以保证在负荷时间使得电力调度稳定，保证各优先级用户的用电保证。

Description

一种虚拟电厂运行控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及电力调度技术领域，具体涉及一种虚拟电厂运行控制系统及控制方法。

背景技术

近年来，“虚拟电厂”的概念逐渐兴起，虚拟电厂(virtual power plant,VPP)是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现分布式发电机组(distributed energyresource，DER)、可控负荷以及分布式储能设备的聚合和协调优化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。虚拟电厂概念的核心可以总结为“通信”和“聚合”，其关键技术主要包括协调控制技术、智能计量技术极易信息统计技术。

随着科技不断进步，智能电网技术持续引起了关注，各个国家相继推出了发展智能电网的鼓励政策，引领了配电网及超高压电网的发展，带动了分布式能源的高效使用，同时也强化了电网、电源、用户负载之间的智能交互，为虚拟电厂的发展注入了一剂强心剂。

现有技术中，虚拟电厂在使用中对于电网负荷时调控协调能力不足，会导致电网运行不稳定，容易出现局部供电不足的情况。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的缺点，而提出了一种虚拟电厂运行控制系统及控制方法。

本发明提供了如下的技术方案：

一种虚拟电厂运行控制系统，包括设备层、采集层、平台层和调度层；

所述调度层，用于对能源进行监管并根据上传的数据统计能耗，进而进行调度控制，同时为变化的市场提供一定的辅助服务，包括智能调度中心、配电管理模块和辅助服务市场；

所述平台层，用于接收经采集层分析处理后的数据和调度层发出的调度指令，并对数据和指令进行验证，以及用于根据调度指令和优化各种数据并下发信息控制指令控制设备层的终端设备；

所述采集层，用于为设备层和平台层提供数据互通服务，同时对数据进行吃处理分析以及保存，以及用于接收对各种终端的产能数据和各种耗能数据；

所述设备层，包括产能设备、储能设备、负荷控制终端和用户侧，所述产能设备用于产出能源，所述储能设备用于储存产出的能源，所述用户侧用于消耗能源，所述负荷控制终端用于将产能数据和耗能数据进行上传及接收指令，还用于上报实时负荷运行状态及发电出力预测值。

优选的，所述调度层设有日前计划调度、日前实时调度和日前优化调度；

日前计划调度对一定时间内的电力进行合理的预测分配；

日前实时调度根据平台层发送的数据对电力分配进行实时调整；

日前优化调度通过定制合适的目标函数、约束条件建立优化模型，通过模型计算并选择综合期望运行成本最低的方案，生成虚拟调峰电厂的日前发电计划。

优选的，所述智能调度中心设有接入单元、配置发送单元、数据发送单元和优化执行单元；

所述接入单元用于接入平台层的调度平台，便于发送新接入虚拟电厂的信息；

所述配置发送单元用于将设备层的设备信息传输至平台层，所述设备信息包括设备特征和负荷情况信息；

所述数据发送单元将调度计划实时发送至调度平台；

所述优化执行单元用于接收智能调度中心的优化后方案形成操作指令。

所述采集层设有“源荷储”信息采集和负荷可调资源感知，优选的，所述“源荷储”信息包括分布式电源特性、独立储能特性和可控负荷特性；

所述分布式电源特性设为风力发电、光伏发电和微型燃气轮机，即对风力发电终端、光伏发电终端和火力发电终端；

所述独立储能特性用于对产出电能的储存和释放，以实现为提供电力支撑；

所述可控负荷特性通过外部设备进行供热量和热负荷的平衡。

优选的，所述平台层设有电力交易云平台、所述调度平台、综合能源服务平台和虚拟电厂管理平台，所述调度平台接收调度控制指令，所述电力交易云平台用于实现资源交易，所述综合能源服务平台用于通过对用电信息采集与分析、实现对用电的管理，所述虚拟电厂管理平台用于管理虚拟电厂内各种资源的调节以及收发虚拟电厂的调节指令。

优选的，所述电力交易云平台和所述调度平台之间交互连接，所述调度平台根据日前优化调度方案向电力交易云平台发送调度需求，所述电力交易云平台件出清结果发送至所述调度平台。

所述虚拟电厂管理平台将用户侧用电信息发送至所述电力交易云平台，所述电力交易云平台将用户侧用电结果传至所述虚拟电厂管理平台。

一种优选的虚拟电厂运行控制方法，具体操作步骤如下：

S1、操作人员根据预测进行定制日前分配，并根据日前计划调度发出指令，通过智能调度中心将控制指令发送至平台层的调度平台；

S2、调度平台接收控制指令后，电力交易云平台接收调度平台的调度请求，电力交易云平台根据调度请求进行调控，并通过虚拟电厂管理平台发送信息控制指令；

S3、信息控制指令发送至设备层，负荷控制终端接收信息控制指令，负荷控制终端控制产能终端运行，并且分配电力；

S4、设备层的负荷控制终端收集设备层用电侧的用电负荷数据，以及产能终端等产能数据；

S5、负荷控制终端将数据上传至采集层的数据采集设备，所述数据采集设备将获取的数据传输至数据处理分析模块，所述数据处理分析模块将接收的数据进行初步分析处理，分析处理后的数据传输至数据存储模块和“源荷储”信息采集模块，所述“源荷储”信息采集模块将数据传至负荷可调资源感知模块对负荷状态进行感知；

S6、负荷可调资源感知将数据上传至平台层的虚拟电厂管理平台，虚拟电厂管理平台接收初步分析的数据并进行判断并上传；

S7、若是用户侧的用电量超过供电额度，优化生成售电计划并对用户的优先级生成调控指令，对日前计划进行日前实时调度，并进行日前优化调度，产生优化方案；

S8、完成售电计划，同时根据优先级进行有效调度，以确保各优先级供电额度大于用电量。

本发明的有益效果是：

通过采集层收集设备层数据，并为调度层的调度制定提供数据支撑，可以实时根据负荷数据调节调控，以保证虚拟电厂为用户用电提供稳定的保证，同时可以进行时间段的分级控制；

通过在平台层利用互联网进行各平台之间的数据交互，以实现更加快速、智能、精准的操作，同时配合云平台大量的存储空间，便于储存大量数据减轻本地计算强度，有高性能、高安全性的特点。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明系统框架结构示意图；

图2是本发明智能调度中心结构示意图；

图3是本发明数据采集流程图；

图4是本发明实时调度流程图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

根据图1和图2所示，一种虚拟电厂运行控制系统包括设备层、采集层、平台层和调度层。

调度层，用于对能源进行监管并根据上传的数据统计能耗，进而进行调度控制，同时为变化的市场提供一定的辅助服务，包括智能调度中心、配电管理模块和辅助服务市场。调度层设有日前计划调度、日前实时调度和日前优化调度；日前计划调度对一定时间内的电力进行合理的预测分配；日前实时调度根据平台层发送的数据对电力分配进行实时调整；日前优化调度通过定制合适的目标函数、约束条件建立优化模型，通过模型计算并选择综合期望运行成本最低的方案，生成虚拟调峰电厂的日前发电计划。

智能调度中心设有接入单元、配置发送单元、数据发送单元和优化执行单元；接入单元用于接入平台层的调度平台，便于发送新接入虚拟电厂的信息；配置发送单元用于将设备层的设备信息传输至平台层，设备信息包括设备特征和负荷情况信息；数据发送单元将调度计划实时发送至调度平台；优化执行单元用于接收智能调度中心的优化后方案形成操作指令。

平台层，用于接收经采集层分析处理后的数据和调度层发出的调度指令，并对数据和指令进行验证，以及用于根据调度指令和优化各种数据并下发信息控制指令控制设备层的终端设备。平台层设有电力交易云平台、调度平台、综合能源服务平台和虚拟电厂管理平台，调度平台接收调度控制指令，电力交易云平台用于实现资源交易，综合能源服务平台用于通过对用电信息采集与分析、实现对用电的管理，虚拟电厂管理平台用于管理虚拟电厂内各种资源的调节以及收发虚拟电厂的调节指令。电力交易云平台和调度平台之间交互连接，调度平台根据日前优化调度方案向电力交易云平台发送调度需求，电力交易云平台件出清结果发送至调度平台。虚拟电厂管理平台将用户侧用电信息发送至电力交易云平台，电力交易云平台将用户侧用电结果传至虚拟电厂管理平台。

采集层，用于为设备层和平台层提供数据互通服务，同时对数据进行吃力分析以及保存，以及用于接收对各种终端的产能数据和各种耗能数据。采集层设有“源荷储”信息采集和负荷可调资源感知，“源荷储”信息包括分布式电源特性、独立储能特性和可控负荷特性；分布式电源特性设为风力发电、光伏发电和微型燃气轮机，即对风力发电终端、光伏发电终端和火力发电终端；独立储能特性用于对产出电能的储存和释放，以实现为提供电力支撑；可控负荷特性通过外部设备进行供热量和热负荷的平衡。

设备层，包括产能设备、储能设备、负荷控制终端和用户侧，产能设备用于产出能源，储能设备用于储存产出的能源，用户侧用于消耗能源，负荷控制终端用于将产能数据和耗能数据进行上传及接收指令，还用于上报实时负荷运行状态及发电出力预测值。

通过对设备层各设备进行监测，实时对电力产能、电力调度和用电量进行获取，并对获取的数据进行处理分析。在平台层进行大量的数据存储、计算和数据传输，减轻安装设备的成本以及实现对日前用电调度的优化方案的设计，以及对优化方案的模拟运行，以追求优化方案的可实施性。

根据图3和图4所示，运行通知具体操作步骤如下：

S1、操作人员根据预测进行定制日前分配，并根据日前计划调度发出指令，通过智能调度中心将控制指令发送至平台层的调度平台；

S2、调度平台接收控制指令后，电力交易云平台接收调度平台的调度请求，电力交易云平台根据调度请求进行调控，并通过虚拟电厂管理平台发送信息控制指令；

S3、信息控制指令发送至设备层，负荷控制终端接收信息控制指令，负荷控制终端控制产能终端运行，并且分配电力；

S4、设备层的负荷控制终端收集设备层用电侧的用电负荷数据，以及产能终端等产能数据；

S5、负荷控制终端将数据上传至采集层的数据采集设备，数据采集设备将获取的数据传输至数据处理分析模块，数据处理分析模块将接收的数据进行初步分析处理，分析处理后的数据传输至数据存储模块和“源荷储”信息采集模块，“源荷储”信息采集模块将数据传至负荷可调资源感知模块对负荷状态进行感知；

S6、负荷可调资源感知将数据上传至平台层的虚拟电厂管理平台，虚拟电厂管理平台接收初步分析的数据并进行判断并上传；

S7、若是用户侧的用电量超过供电额度，优化生成售电计划并对用户的优先级生成调控指令，对日前计划进行日前实时调度，并进行日前优化调度，产生优化方案；

S8、完成售电计划，同时根据优先级进行有效调度，以确保各优先级供电额度大于用电量。

对基础的设备层进行数据采集，并根据采集的数据进行负荷判断，并通过虚拟电厂管理平台进行控制指令的发送，并根据负荷情况进行合理的电力调度分配，根据优先级进行电力分配。负荷严重时将设备层的储能设备中存储的电力调用，以缓解电力负荷。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，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。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种虚拟电厂运行控制系统，其特征在于，包括设备层、采集层、平台层和调度层；

所述调度层，用于对能源进行监管并根据上传的数据统计能耗，进而进行调度控制，同时为变化的市场提供辅助服务，包括智能调度中心、配电管理模块和辅助服务市场；

所述平台层，用于接收经采集层分析处理后的数据和调度层发出的调度指令，并对数据和指令进行验证，以及用于根据调度指令下发信息控制指令控制设备层的终端设备；

所述采集层，用于为设备层和平台层提供数据互通服务，同时对数据进行吃力分析以及保存，以及用于接收对各种终端的产能数据和各种耗能数据；

所述设备层，包括产能设备、储能设备、负荷控制终端和用户侧，所述产能设备用于产出能源，所述储能设备用于储存产出的能源，所述用户侧用于消耗能源，所述负荷控制终端用于将产能数据和耗能数据进行上传及接收指令，还用于上报实时负荷运行状态及发电出力预测值；

所述调度层设有日前计划调度、日前实时调度和日前优化调度；

日前计划调度对一定时间内的电力进行合理的预测分配；

日前实时调度根据平台层发送的数据对电力分配进行实时调整；

日前优化调度通过定制合适的目标函数、约束条件建立优化模型，通过模型计算并选择综合期望运行成本最低的方案，生成虚拟调峰电厂的日前发电计划；

所述智能调度中心设有接入单元、配置发送单元、数据发送单元和优化执行单元；

所述接入单元用于接入平台层的调度平台，便于发送新接入虚拟电厂的信息；

所述配置发送单元用于将设备层的设备信息传输至平台层，所述设备信息包括设备特征和负荷情况信息；

所述数据发送单元将调度计划实时发送至调度平台；

所述优化执行单元用于接收智能调度中心的优化后方案形成操作指令；

所述采集层用于“源荷储”信息采集和负荷可调资源感知，所述“源荷储”信息包括分布式电源特性、独立储能特性和可控负荷特性；

所述分布式电源特性设为风力发电、光伏发电和微型燃气轮机，即对风力发电终端、光伏发电终端和火力发电终端；

所述独立储能特性用于对产出电能的储存和释放，为电网提供电力支撑；

所述可控负荷特性通过外部设备进行供热量和热负荷的平衡；

所述平台层设有电力交易云平台、调度平台、综合能源服务平台和虚拟电厂管理平台，所述调度平台接收调度控制指令，所述电力交易云平台用于实现资源交易，所述综合能源服务平台用于通过对用电信息采集与分析、实现对用电的管理，所述虚拟电厂管理平台用于管理虚拟电厂内各种资源的调节以及收发虚拟电厂的调节指令；

所述电力交易云平台和所述调度平台之间交互连接，所述调度平台根据日前优化调度方案向电力交易云平台发送调度需求，所述电力交易云平台将出清结果发送至所述调度平台；

所述虚拟电厂管理平台将用户侧用电信息发送至所述电力交易云平台，所述电力交易云平台将用户侧用电结果传至所述虚拟电厂管理平台。

2.一种用于如权利要求1所述的虚拟电厂运行控制系统的控制方法，其特征在于，具体操作步骤如下：

S1、操作人员根据预测进行定制日前分配，并根据日前计划调度发出指令，通过智能调度中心将控制指令发送至平台层的调度平台；

S2、调度平台接收控制指令后，电力交易云平台接收调度平台的调度请求，电力交易云平台根据调度请求进行调控，并通过虚拟电厂管理平台发送信息控制指令；

S3、信息控制指令发送至设备层，负荷控制终端接收信息控制指令，负荷控制终端控制产能终端运行，并且分配电力；

S4、设备层的负荷控制终端收集设备层用电侧的用电负荷数据，以及产能终端的产能数据；

S5、负荷控制终端将数据上传至采集层的数据采集设备，所述数据采集设备将获取的数据传输至数据处理分析模块，所述数据处理分析模块将接收的数据进行初步分析处理，分析处理后的数据传输至数据存储模块和“源荷储”信息采集模块，所述“源荷储”信息采集模块将数据传至负荷可调资源感知模块对负荷状态进行感知；

S6、负荷可调资源感知将数据上传至平台层的虚拟电厂管理平台，虚拟电厂管理平台接收初步分析的数据并进行判断并上传；

S7、若是用户侧的用电量超过供电额度，优化生成售电计划并对用户的优先级生成调控指令，对日前计划进行日前实时调度，并进行日前优化调度，产生优化方案；

S8、完成售电计划，同时根据优先级进行有效调度，以确保各优先级供电额度大于用电量。