CN113904378A - 一种虚拟电厂资源调控方法、系统及资源调控终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种资源调控终端，包括：通信模块、态势感知模块、边缘计算模块、下一级资源调控命令生成模块以及执行结果汇总模块。本发明还公开了相应的虚拟电厂资源调控方法及系统。实施本发明，可以实现对资源的高效监管以及对数据的安全防护，使虚拟电厂系统具备高效、预判、安全、真实可控等特点。
Description
技术领域
本发明属于电力系统领域，特别是涉及一种虚拟电厂资源调控方法、系统及资源调控终端。
背景技术
虚拟电厂(Virtual Power Plant，简称VPP)是聚合优化“网源荷”清洁发展的新一代智能控制技术和互动商业模式，它依托互联网和现代信息通讯技术，通过精细的能源管理方式整合分布式电源、可控负荷和储能装置等设备，为破解清洁能源消纳，实现电源侧多能互补，促进负荷侧的灵活互动，构建安全、经济、高效、可靠的电网提供了一种新的运营方案。
虚拟电厂的系统架构一般分为主站、资源调控终端以及分布式能源资源(Distributed Energy Resource,DER)三个层面。其中，资源调控终端是一个关键的设备，起到承上启下的作用，主要的功能要求包括：对DER的数据采集和控制功能、与虚拟电厂主站或子站交互，起到上报数据和执行指令的作用。当前因虚拟电厂在国内主要处于试点应用的阶段，资源调控终端在功能设计上主要考虑数据采集控制和通信传输交互两个方面，在态势感知、边缘计算、安全防护等方面仍存在较大的短板。随着虚拟电厂的逐渐商业化应用，现有资源调控终端将难以支撑虚拟电厂业务发展的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种虚拟电厂资源调控方法、系统及资源调控终端，可对虚拟电厂系统中分布式能源资源进行集中统一管控，实现对资源的高效监管以及对数据的安全防护，使虚拟电厂系统具备高效、预判、安全、真实可控等特点。
为解决上述的技术问题，本发明的一方面，提供一种资源调控终端，设置于虚拟电厂中，包括：
通信模块，用于实现与虚拟电厂主站之间的交互，接收来自虚拟电厂主站的资源调控需求、资源调控命令，并向虚拟电厂主站上报可调控总量、本次资源调控的总执行结果；
态势感知模块，用于在对其下辖的各分布式资源的运行状态、用电需求进行感知和预判，在接收到虚拟电厂主站下发的资源调控需后，估算出可调控资源的初步总量；
边缘计算模块，用于对所述可调控资源初步总量进行预测及分析处理，获得本次的可调控资总量；以及在接收到来自虚拟电厂主站的资源调控命令后，根据分布式资源的实时数据，计算得出各分布式资源的资源调控值；
下一级资源调控命令生成模块，用于根据所述边缘计算模块计算出的各分布式资源的资源调控值，生成针对各分布式资源的下一级资源调控指令；
执行结果汇总模块，用于接收来自下辖各分布式资源上报的对下一级资源调控指令的执行结果，汇总成本次资源调控的总执行结果，上报给所述虚拟电厂主站。
优选地，进一步包括：
第二通信模块，用于实现与其下辖各分布式资源之间的交互，感应各分布资源的实时数据，并下发下一级资源调控指令，接收来自各分布式资源的执行结果。
优选地，所述边缘计算模块包括：
资源实例子模块，用于将分布式能源资源抽象成软件实例并部署于边缘计算模块中，使边缘计算模块可对资源进行抽象化管控；
函数计算子模块，用于实现分布式资源的数据和事件逻辑运行框架；
流式计算子模块，用于对数据量较大的实时数据进行计算，减少远程通信以及主站的计算压力；
本地缓存子模块，用于对资源数据进行缓存，提供给边缘计算使用；
消息路由子模块，用于控制资源数据在边缘计算模块中流转；
容器应用子模块，应用容器技术，为资源建立独立的应用环境。
优选地，所述虚拟电厂主站与资源调控终端之间采用的通信方式为：无线公网、无线专网以及光纤通信中之一种或多种。
优选地，所述资源调控终端与下辖各分布式能源资源之间采用的通信方式为：RS485、RS232、以太网、蓝牙、WLAN以及微功率无线中之一种或多种。
相应地，本发明的另一方面，还提供一种虚拟电厂资源调控系统，其至少包括虚拟电厂主站、设置于各虚拟电厂中的资源调控终端，以及分别由各资源管理终端所管理的多个分布式能源资源，其中:
虚拟电厂主站，用于根据来自调度系统的要求，向各资源调控终端发布资源调控需求以及下达资源调控指令，并接收来自各资源调控终端的响应；
资源调控终端，用于在接收来自虚拟电厂主站的所述资源调控需求后，计算其下辖分布式资源的可调控总量，并向所述虚拟电厂主站上报；并用于在接收到来自虚拟电厂主站的资源调控指令后，对下辖各分布式资源下发具体的资源调控命令，并汇总本次资源调控中的总执行结果，上报给所述虚拟电厂主站；
各分布式能源资源，用于执行资源调控终端下达的资源调控指令，并向资源调控终端上报其本身的执行结果。
相应地，本发明的再一方面，还提供一种虚拟电厂资源调控方法，其采用前述的虚拟电厂资源调控系统实现，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S10，虚拟电厂主站根据调度系统的要求，对所管理的各虚拟电厂下发资源调控需求；
步骤S11，各虚拟电厂中的资源调控终端接收到虚拟电厂主站下发的需求后，根据下辖的各分布式资源的可调控情况，计算获得可调控资源总量；
步骤S12，各资源调控终端向虚拟电厂主站上报其对应的可调控资源总量；
步骤S13，虚拟电厂主站根据各虚拟电厂上报的资源调控总量，生成每一虚拟电厂对应的资源调控指令，所述资源调控指令中包含有相应虚拟电厂中的资源调控总值；
步骤S14，各虚拟电厂的资源调控终端接收到来自主站的资源调控指令后，进行计算，形成针对下辖每一分布式资源的下一级资源调控命令，所述每一下一级资源调控命令中包含有对应分布式资源的资源调控值；
步骤S15，各虚拟电厂下辖的各分布式资源接收到来自资源调控终端的下一级资源调控命令后，对自身的能源资源进行调控，并向对应的资源调控终端反馈执行结果；
步骤S16，各虚拟电厂的资源调控终端汇总其下辖的所有分布式资源的调控执行结果后，汇总获得本次资源调控的总执行结果，并上报给虚拟电厂主站。
优选地，所述步骤S11进一步包括：
各虚拟电厂中的资源调控终端接收到虚拟电厂主站下发的需求后，通过态势感知算法，对其下辖各分布式资源的可调控资源进行感知处理，估算出可调控资源的初步总量；
通过边缘计算，对所述可调控资源初步总量进行预测及分析处理，获得本次的可调控资总量。
优选地，所述步骤S14进一步包括：
各虚拟电厂的资源调控终端接收到来自主站的资源调控指令后，根据分布式资源的实时数据，通过边缘计算得出各分布式资源的资源调控值，最终形成针对各分布式资源的下一级资源调控指令；其中，所述实时数据包括：可调有功功率、无功功率、可调节速度、可储能容量、响应时间中的至少一个；所述资源调控值包括调整功率、调整时间、调节速度中的至少一个。
实施本发明，具有如下的有益效果：
本发明提供一种虚拟电厂资源调控方法、系统及资源调控终端。在所述系统中，通过虚拟电厂资源调控终端，在接收来自虚拟电厂的资源调控需求后，计算其下辖分布式资源的可调控总量，并向所述虚拟电厂主站上报；并用于在接收到来自虚拟电厂主站的资源调控指令后，对下辖各分布式资源下发具体的资源调控命令，并汇总本次资源调控中的总执行结果，上报给所述虚拟电厂主站；从而可以实现对虚拟电厂系统中分布式能源资源进行集中统一管控，实现对资源的高效监管以及对数据的安全防护，使虚拟电厂系统具备高效、预判、安全、真实可控等特点。
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，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
图1为本发明提供的一种虚拟电厂资源调控系统的一个实施例的结构示意图；
图2为图1中的资源调控终端的结构示意图；
图3为图2中边缘计算模块的结构示意图；
图4为本发明提供的一种虚拟电厂资源调控方法的一个实施例的主流程示意图。
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，示出了本发明提供的一种虚拟电厂资源调控系统的一个实施例的结构示意图。一并结合图2和图3所示，在本实施例中，所述虚拟电厂资源调控系统其至少包括虚拟电厂主站1、设置于各虚拟电厂中的资源调控终端2，以及分别由各资源管理终端2所管理的多个分布式能源资源3，其中:
虚拟电厂主站1，用于根据来自调度系统的要求，向各资源调控终端发布资源调控需求以及下达资源调控指令，并接收来自各资源调控终端的响应；
资源调控终端2，用于在接收来自虚拟电厂主站的所述资源调控需求后，计算其下辖分布式资源的可调控总量，并向所述虚拟电厂主站上报；并用于在接收到来自虚拟电厂主站的资源调控指令后，对下辖各分布式资源下发具体的资源调控命令，并汇总本次资源调控中的总执行结果，上报给所述虚拟电厂主站；
各分布式能源资源3，用于执行资源调控终端下达的资源调控指令，并向资源调控终端上报其本身的执行结果。
其中，在一个例子中，所述虚拟电厂主站与资源调控终端之间采用的通信方式为：无线公网、无线专网以及光纤通信中之一种或多种。
所述资源调控终端与下辖各分布式能源资源之间采用的通信方式为：RS485、RS232、以太网、蓝牙、WLAN以及微功率无线中之一种或多种。
一并结合图2所示，所述资源调控终端2设置于虚拟电厂中，其包括：
通信模块20，用于实现与虚拟电厂主站之间的交互，接收来自虚拟电厂主站的资源调控需求、资源调控命令，并向虚拟电厂主站上报可调控总量、本次资源调控的总执行结果；
态势感知模块21，用于在对其下辖的各分布式资源的运行状态、用电需求进行感知和预判，在接收到虚拟电厂主站下发的资源调控需后，估算出可调控资源的初步总量；
边缘计算模块22，用于对所述可调控资源初步总量进行预测及分析处理，获得本次的可调控资总量；以及在接收到来自虚拟电厂主站的资源调控命令后，根据分布式资源的实时数据，计算得出各分布式资源的资源调控值；
下一级资源调控命令生成模块23，用于根据所述边缘计算模块计算出的各分布式资源的资源调控值，生成针对各分布式资源的下一级资源调控指令；
执行结果汇总模块24，用于接收来自下辖各分布式资源上报的对下一级资源调控指令的执行结果，汇总成本次资源调控的总执行结果，上报给所述虚拟电厂主站。
更具体地，进一步包括：
第二通信模块25，用于实现与其下辖各分布式资源之间的交互，感应各分布资源的实时数据，并下发下一级资源调控指令，接收来自各分布式资源的执行结果。
一并结合图3所示，在一个具体的例子中，所述边缘计算模块11进一步包括：
资源实例子模块220，用于将分布式能源资源抽象成软件实例并部署于边缘计算模块中，使边缘计算模块可对资源进行抽象化管控；
函数计算子模块221，用于实现分布式资源的数据和事件逻辑运行框架；
流式计算子模块222，用于对数据量较大的实时数据进行计算，减少远程通信以及主站的计算压力；
本地缓存子模块223，用于对资源数据进行缓存，提供给边缘计算使用；
消息路由子模块224，用于控制资源数据在边缘计算模块中流转；
容器应用子模块225，应用容器技术，为资源建立独立的应用环境。
可以理解的是，在上述的描述中，详细描述了资源调控终端2的功能模块，在实际的应用中，所述态势感知模块21、边缘计算模块22、下一级资源调控命令生成模块23以及执行结果汇总模块24可以在一主控芯片中应行或实现。主控芯片成为资源调控终端的主逻辑单元，所有逻辑控制及主要的软件执行均在主控芯片上运行。更具体地，在一些例子中，在资源调控终端2中还可以设置安全芯片，用于为资源调控终端提供通信及本地存储的安全防护功能，具体的，安全芯片可为通信提供基于国际密码算法或国密算法的加密、签名及随机数等防护措施；同时可对本地存储的密钥等敏感信息提供加密存储，防止敏感信息泄露。
如图4所示，示出了本发明提供的一种虚拟电厂资源调控方法一个实施例的主流程示意图。在本实施例中，所述方法采用前述图1中描述的虚拟电厂资源调控系统实现，所述方法包括以下步骤：
步骤S10，虚拟电厂主站根据调度系统的要求，对所管理的各虚拟电厂下发资源调控需求；
步骤S11，各虚拟电厂中的资源调控终端接收到虚拟电厂主站下发的需求后，根据下辖的各分布式资源的可调控情况，计算获得可调控资源总量；
步骤S12，各资源调控终端向虚拟电厂主站上报其对应的可调控资源总量；
步骤S13，虚拟电厂主站根据各虚拟电厂上报的资源调控总量，生成每一虚拟电厂对应的资源调控指令，所述资源调控指令中包含有相应虚拟电厂中的资源调控总值；
步骤S14，各虚拟电厂的资源调控终端接收到来自主站的资源调控指令后，进行计算，形成针对下辖每一分布式资源的下一级资源调控命令，所述每一下一级资源调控命令中包含有对应分布式资源的资源调控值；
步骤S15，各虚拟电厂下辖的各分布式资源接收到来自资源调控终端的下一级资源调控命令后，对自身的能源资源进行调控，并向对应的资源调控终端反馈执行结果；
步骤S16，各虚拟电厂的资源调控终端汇总其下辖的所有分布式资源的调控执行结果后，汇总获得本次资源调控的总执行结果，并上报给虚拟电厂主站。
更具体地，所述步骤S11进一步包括：
各虚拟电厂中的资源调控终端接收到虚拟电厂主站下发的需求后，通过态势感知算法，对其下辖各分布式资源的可调控资源进行感知处理，估算出可调控资源的初步总量；
通过边缘计算，对所述可调控资源初步总量进行预测及分析处理，获得本次的可调控资总量。
在一个具体的例子中，所述步骤S14进一步包括：
各虚拟电厂的资源调控终端接收到来自主站的资源调控指令后，根据分布式资源的实时数据，通过边缘计算得出各分布式资源的资源调控值，最终形成针对各分布式资源的下一级资源调控指令；其中，所述实时数据包括：可调有功功率、无功功率、可调节速度、可储能容量、响应时间中的至少一个；所述资源调控值包括调整功率、调整时间、调节速度中的至少一个。
实施本发明，具有如下的有益效果：
本发明提供一种虚拟电厂资源调控方法、系统及资源调控终端。在所述系统中，通过虚拟电厂资源调控终端，在接收来自虚拟电厂的资源调控需求后，计算其下辖分布式资源的可调控总量，并向所述虚拟电厂主站上报；并用于在接收到来自虚拟电厂主站的资源调控指令后，对下辖各分布式资源下发具体的资源调控命令，并汇总本次资源调控中的总执行结果，上报给所述虚拟电厂主站；从而可以实现对虚拟电厂系统中分布式能源资源进行集中统一管控，实现对资源的高效监管以及对数据的安全防护，使虚拟电厂系统具备高效、预判、安全、真实可控等特点。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (9)
1.一种资源调控终端，设置于虚拟电厂中，其特征在于，包括：
通信模块，用于实现与虚拟电厂主站之间的交互，接收来自虚拟电厂主站的资源调控需求、资源调控命令，并向虚拟电厂主站上报可调控总量、本次资源调控的总执行结果；
态势感知模块，用于在对其下辖的各分布式资源的运行状态、用电需求进行感知和预判，在接收到虚拟电厂主站下发的资源调控需求后，估算出本可调控资源的初步总量；
边缘计算模块，用于对所述可调控资源初步总量进行预测及分析处理，获得本次的可调控资总量；以及在接收到来自虚拟电厂主站的资源调控命令后，根据分布式资源的实时数据，计算得出各分布式资源的资源调控值；
下一级资源调控命令生成模块，用于根据所述边缘计算模块计算出的各分布式资源的资源调控值，生成针对各分布式资源的下一级资源调控指令；
执行结果汇总模块，用于接收来自下辖各分布式资源上报的对下一级资源调控指令的执行结果，汇总成本次资源调控的总执行结果，上报给所述虚拟电厂主站。
2.如权利要求1的所述终端，其特征在于，进一步包括：
第二通信模块，用于实现与其下辖各分布式资源之间的交互，感应各分布资源的实时数据，并下发下一级资源调控指令，接收来自各分布式资源的执行结果。
3.如权利要求2所述的终端，其特征在于，所述边缘计算模块包括：
资源实例子模块，用于将分布式能源资源抽象成软件实例并部署于边缘计算模块中，使边缘计算模块可对资源进行抽象化管控；
函数计算子模块，用于实现分布式资源的数据和事件逻辑运行框架；
流式计算子模块，用于对数据量较大的实时数据进行计算，减少远程通信以及主站的计算压力；
本地缓存子模块，用于对资源数据进行缓存，提供给边缘计算使用；
消息路由子模块，用于控制资源数据在边缘计算模块中流转；
容器应用子模块，应用容器技术，为资源建立独立的应用环境。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述虚拟电厂主站与资源调控终端之间采用的通信方式为：无线公网、无线专网以及光纤通信中之一种或多种。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述资源调控终端与下辖各分布式能源资源之间采用的通信方式为：RS485、RS232、以太网、蓝牙、WLAN以及微功率无线中之一种或多种。
6.一种虚拟电厂资源调控系统，其至少包括虚拟电厂主站、设置于各虚拟电厂中的资源调控终端，以及分别由各资源管理终端所管理的多个分布式能源资源，其特征在于，其中:
虚拟电厂主站，用于根据来自调度系统的要求，向各资源调控终端发布资源调控需求以及下达资源调控指令，并接收来自各资源调控终端的响应；
资源调控终端，用于在接收来自虚拟电厂主站的所述资源调控需求后，计算其下辖分布式资源的可调控总量，并向所述虚拟电厂主站上报；并用于在接收到来自虚拟电厂主站的资源调控指令后，对下辖各分布式资源下发具体的资源调控命令，并汇总本次资源调控中的总执行结果，上报给所述虚拟电厂主站；所述资源调控终端采用如权利要求1-5任一项所述的资源调控终端；
各分布式能源资源，用于执行资源调控终端下达的资源调控指令，并向资源调控终端上报其本身的执行结果。
7.一种虚拟电厂资源调控方法，其采用如权利要求6所述的虚拟电厂资源调控系统实现，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S10，虚拟电厂主站根据调度系统的要求，对所管理的各虚拟电厂下发资源调控需求；
步骤S11，各虚拟电厂中的资源调控终端接收到虚拟电厂主站下发的需求后，根据下辖的各分布式资源的可调控情况，计算获得可调控资源总量；
步骤S12，各资源调控终端向虚拟电厂主站上报其对应的可调控资源总量；
步骤S13，虚拟电厂主站根据各虚拟电厂上报的资源调控总量，生成每一虚拟电厂对应的资源调控指令，所述资源调控指令中包含有相应虚拟电厂中的资源调控总值；
步骤S14，各虚拟电厂的资源调控终端接收到来自主站的资源调控指令后，进行计算，形成针对下辖每一分布式资源的下一级资源调控命令，所述每一下一级资源调控命令中包含有对应分布式资源的资源调控值；
步骤S15，各虚拟电厂下辖的各分布式资源接收到来自资源调控终端的下一级资源调控命令后，对自身的能源资源进行调控，并向对应的资源调控终端反馈执行结果；
步骤S16，各虚拟电厂的资源调控终端汇总其下辖的所有分布式资源的调控执行结果后，汇总获得本次资源调控的总执行结果，并上报给虚拟电厂主站。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S11进一步包括：
各虚拟电厂中的资源调控终端接收到虚拟电厂主站下发的需求后，通过态势感知算法，对其下辖各分布式资源的可调控资源进行感知处理，估算出可调控资源的初步总量；
通过边缘计算，对所述可调控资源初步总量进行预测及分析处理，获得本次的可调控资总量。
9.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述步骤S14进一步包括：
各虚拟电厂的资源调控终端接收到来自主站的资源调控指令后，根据分布式资源的实时数据，通过边缘计算得出各分布式资源的资源调控值，最终形成针对各分布式资源的下一级资源调控指令；其中，所述实时数据包括：可调有功功率、无功功率、可调节速度、可储能容量、响应时间中的至少一个；所述资源调控值包括调整功率、调整时间、调节速度中的至少一个。
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