CN114330999A - 一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，克服了现有技术中缺少虚拟电网与云储能系统结合的问题，包括以下步骤：S1：获取一段时间内每一个用户的用电参数，判断用户用电状态；S2：挖掘每一个用户的储能使用特征；S3：由指定数目的储能云构建虚拟电网分分布式云储能系统，每个储能云中包含若干个储能用户；S4：云储能系统面向各类分布式储能建立租赁系统；S5：用户根据自身的发电和耗电情况选择出租或者租赁资源，并在云储能系统中进行交易结算；S6：云储能系统根据用户需求统一调度资源。提高分布式储能设施的利用率，充分发挥储能促进电网安全、稳定、经济运行的作用。
Description
技术领域
本发明涉及虚拟电网控制技术领域，特别涉及了一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法。
背景技术
虚拟电厂作为当今电力行业最具创新性的领域，是未来能源互联网的重要组态形式。虚拟电厂通过对海量分布式资源的聚合调控，提升高比例分布式能源主动消纳与协同管控能力，呈现地域分布越来越广、信息交互越来越频繁、控制向末梢延伸的态势，并强化清洁电力调频调峰、大电网稳定控制和电力市场交易等功能，开辟了推进能源转型、实现“两个50％”和“碳中和”重大目标的新路径。虚拟电厂既是能源生产和消费的结合点，又是信息网络与电力网络的融合点，涉及能源网架、信息支撑、价值创造等三大支撑体系，迫切需要构建新一代虚拟电厂架构及标准，研发应用新一代“云管边端”协同核心装备，形成支持重要城市/区域供电安全的需求侧管控新模式。
而云储能是目前电力系统中储能的新方向，作为共享经济的新方式，云储能的出现可以为更多的用户提供蓄电服务，将云储能运用到虚拟电网的能量协调优化，不仅能减少虚拟电网并网运行时，对电力系统运行产生的冲击，还能够简化云储能的运行。
但目前对于云储能系统的研究较少，大多数都是基于如何构建云存储系统，如何保障云储能系统的安全、正确运行等。如中国专利局2017年11月17日公开了一种名称为一种电力系统多级云储能系统的发明，其公开号为CN107359637A，该发明包括储电站，储电站内设有蓄电池，蓄电池串联，储电站中的蓄电池通过上网装置连接到输电网络，上网装置设有计量装置，计量装置的信号输出端连接到电能管理系统，电能管理系统记录进出的电量，可以使发电厂多发的电能被储存，并在高峰时段被高价售出；克服了发电厂针对用电存在的不确定性无法准确发电的问题，使电能创造更高的经济价值，同时杜绝了能源被浪费问题。但针对云储能系统与虚拟电网结合的运行方面少见报道，尤其是云储能系统与虚拟电网结合运行时，虚拟电网如何利用云储能技术统一调度分布式储能设施，依据各类分布式储能特性和各类电网服务需求，以效益最大化为目标优化各类储能的运行状态，提高分布式储能设施的利用率，是现阶段亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中缺少虚拟电网与云储能系统结合，实现面向分布式用户的云储能系统控制的研究的问题，提供了一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，能够依据各类分布式储能特性和各类电网服务需求，以效益最大化为目标优化各类储能的运行状态，提高分布式储能设施的利用率，充分发挥储能促进电网安全、稳定、经济运行的作用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其特征在于，它包括下列步骤：
S1：获取一段时间内每一个用户的用电参数，判断用户用电状态；
S2：根据步骤S1的结果，挖掘每一个用户的储能使用特征；
S3：由指定数目的储能云构建虚拟电网分分布式云储能系统，每个储能云中包含若干个储能用户；
S4：云储能系统面向各类分布式储能建立租赁系统；
S5：用户根据自身的发电和耗电情况选择出租或者租赁资源，并在云储能系统中进行交易结算；
S6：云储能系统根据用户需求统一调度资源。
本发明通过获取用户用电参数，得到用户用电特性。同时建立了云储能系统，利用第三方平台实现储能共享。用户可根据自己的负荷消耗和负荷预测，出租或者租赁电能，并能通过云储能系统进行结算。充分利用云储能技术统一调度分布式储能设施，依据各类分布式储能特性和各类电网服务需求，以效益最大化为目标优化各类储能的运行状态，提高分布式储能设施的利用率，充分发挥储能促进电网安全、稳定、经济运行的作用；利用云储能代替了分布式用户本地的实体储能装置，用户通过用户能量管理系统控制其云端虚拟储能进行充放电操作，云储能服务提供商通过控制集中式的储能设施的充电和放电从而满足用户的需求，节约了成本，便于管理。
作为优选，所述的步骤S1进一步表示为：
S1.1：将一天划分为n个时间段，获取用户m天内(60≥m≥30)每一个时间段内的用电情况，包括用户负荷数据、单位储能价格数据以及所用储能装置数据；
S1.2：根据用户的负荷数据，判断每一天每一个时间段用户处于缺电状态还是余电状态，将缺电状态标记为1，余电状态标记为0；
S1.3：将十天内的数据的权重设为0.9，十到二十天内的数据的权重设为0.8，二十天到三十天的数据的权重设为0.7，超过三十天的权重设为0.1，分别统计十天内、十到二十天、二十天到三十天、三十天以上这四个阶段内缺电标记的个数，分别记为a1、a2、a3、a4；
S1.4：根据公式：
An＝(a1)*0.9+(a2)*0.8+(a3)*0.7+0.1*(a4)
若A的值大于16，则视该用户n时段为缺电状态，标记为q1，否则为余电状态，标记为q0。根据用户过去一段时间的用电情况，预测客户当前时间段处于余电状态或是缺电状态，有利于后续根据用户自身情况选择接入的储能云。
作为优选，所述的步骤S2进一步表示为：
根据步骤S1中得到的结果，将使用同一储能装置的归类在同一分类下；在同一分类下列出用户每一时间段为缺电状态还是余电状态。不同类型的储能装置具有不同的充放电特性，价格也不同，用户对租赁价格的预期也不同，根据客户偏好将使用同一储能装置的归于同一类，满足用户需求。
作为优选，所述的步骤S3进一步包括：
将虚拟电网分分布式云储能系统接入虚拟电网，优先将使用同一储能装置的用户接入同一储能云中，再根据用户响应速度和损耗成本的需求，将在某一时间段有余电的用户，与该时间段缺电的用户接入同一储能云中。
作为优选，所述的步骤S5中，根据用户租赁需求进行交易结算的具体步骤为：
S5.1：计算云储能的投资成本以及维护成本P2，所述投资成本为云储能系统月度使用服务价格P1，其中：
P1＝(α*C*Q)/k，
P2＝(α*C0*Q)/k，
式中，α为投资成本降低系数，与云储能系统使用时间有关，C为单位储能容量价格，Q为储能云容量，k为该储能云容纳的用户数量，C0是单位储能容量维护价格；
S5.2：计算月度云储能系统从电网获取电能时需要向虚拟电网支付的电费P3、向虚拟电网返送电能时电网所支付给云储能系统的电费P4、云储能系统开展云储能服务向虚拟电网缴纳的输电网和配电网过网费P5、用户从电网获取电能时需要向电网支付的电费P6；
S5.3：用户月度需要支付给云储能系统的费用：
P7＝P1+P2+P6；
云储能系统月度需要支付给虚拟电网的费用：
P8＝P3+P5-P4。
云储能系统使用过程中存在损耗，所以需要结合投资成本降低系数计算。
作为优选，所述的步骤S6具体为：云储能调度中心接收用户发出的用电信号，发出搜索指令，搜索符合条件的用户，然后借助虚拟电网的通道运输电能，使得电能资源满足当前用户的需要。云储能调度中心起信息收集和决策的作用，虚拟电网是传输通道，实现用户与用户之间的余电互济。
作为优选，所述的步骤S6中，云储能系统根据用户需求统一调度资源的具体步骤为：
S6.1：判断用户发出的是缺电信号还是余电信号，如果是缺电信号执行步骤S6.2，如果是余电信号执行步骤S6.3；
S6.2：先寻找该用户所属的储能云下其他用户是否有余电可用来互济，若没有余电或提供电量未能满足要求，再进行调度，寻找其他储能云中是否有余电进行调度；
S6.3：将该用户多余的电能进行储存，再在该用户所属的储能云下寻找是否有缺电信号，若有则进行调度，若没有，则继续储存，直到该储能云中有缺电信号。以缺电为例，缺电的用户端发出缺电信号，云储能调度中心接收到缺电信号后发出搜索指令，找到有余电的用户，就近选择可以提供多余电量的用户，此时被需求电量通过用户卖给云端，云端再上传到虚拟电网，借助虚拟电网的通道送达到缺电的用户端。
作为优选，所述的步骤S6还包括：云储能系统在虚拟电网用电高峰期卖电给电网，在虚拟电网用电低谷期向电网购电。
作为优选，所述的步骤S3中，还可以根据用户需求，单独将某几位用户接入一个储能云中。可以不与其余用户进行互动，提高安全性。
因此，本发明具有如下有益效果：1、充分利用云储能技术统一调度分布式储能设施，依据各类分布式储能特性和各类电网服务需求，以效益最大化为目标优化各类储能的运行状态，提高分布式储能设施的利用率，充分发挥储能促进电网安全、稳定、经济运行的作用；2、利用云储能代替了分布式用户本地的实体储能装置，用户通过用户能量管理系统控制其云端虚拟储能进行充放电操作，云储能服务提供商通过控制集中式的储能设施的充电和放电从而满足用户的需求，节约了成本，便于管理；3、基于所有用户中每一个用户的用电情况及云储能服务的价格参数，挖掘不同用户的储能使用特征，从而对储能资源进行分配，杜绝了能源浪费问题。
附图说明
图1为本发明方法的操作流程图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1所示的实施例中，可以看到一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其操作流程为：步骤一，获取一段时间内每一个用户的用电参数，判断用户用电状态；步骤二，根据步骤一的结果，挖掘每一个用户的储能使用特征；步骤三，由指定数目的储能云构建虚拟电网分分布式云储能系统，每个储能云中包含若干个储能用户；步骤四，云储能系统面向各类分布式储能建立租赁系统；步骤五，用户根据自身的发电和耗电情况选择出租或者租赁资源，并在云储能系统中进行交易结算；步骤六，云储能系统根据用户需求统一调度资源。本发明通过获取用户用电参数，得到用户用电特性。同时建立了云储能系统，利用第三方平台实现储能共享。用户可根据自己的负荷消耗和负荷预测，出租或者租赁电能，并能通过云储能系统进行结算。充分利用云储能技术统一调度分布式储能设施，依据各类分布式储能特性和各类电网服务需求，以效益最大化为目标优化各类储能的运行状态，提高分布式储能设施的利用率，充分发挥储能促进电网安全、稳定、经济运行的作用；利用云储能代替了分布式用户本地的实体储能装置，用户通过用户能量管理系统控制其云端虚拟储能进行充放电操作，云储能服务提供商通过控制集中式的储能设施的充电和放电从而满足用户的需求，节约了成本，便于管理。
下面继续通过具体的例子，进一步说明本发明的技术方案和技术效果，需要说明的是，以下例子是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实例。
第一步：获取一段时间内每一个用户的用电参数，判断用户用电状态
将一天划分为n个时间段，获取用户m天内(60≥m≥30)每一个时间段内的用电情况，包括用户负荷数据、单位储能价格数据以及所用储能装置数据；本实施例选择将一天划分为24个时间段，获取某用户30天内每一个时间段的用电情况。根据用户的负荷数据，判断每一天每一个时间段用户处于缺电状态还是余电状态，将缺电状态标记为1，余电状态标记为0。结果如下：
将十天内的数据的权重设为0.9，十到二十天内的数据的权重设为0.8，二十天到三十天的数据的权重设为0.7，超过三十天的权重设为0.1，分别统计十天内、十到二十天、二十天到三十天、三十天以上这四个阶段内缺电标记的个数，分别记为a1、a2、a3、a4。本实施例中，以时间段1为例：a1为3、a2为1、a3为2、a4为0。
根据公式：
An＝(a1)*0.9+(a2)*0.8+(a3)*0.7+0.1*(a4)＝4.9
说明该用户时间段1为余电状态，标记为q0，若计算得到的An的值大于16，则视该用户n时段为缺电状态，标记为q1。根据用户过去一段时间的用电情况，预测客户当前时间段处于余电状态或是缺电状态，有利于后续根据用户自身情况选择接入的储能云。
第二步：根据第一步的结果，挖掘每一个用户的储能使用特征
将使用同一储能装置的归类在同一分类下，在同一分类下列出用户每一时间段为缺电状态还是余电状态。不同类型的储能装置具有不同的充放电特性，价格也不同，用户对租赁价格的预期也不同，根据客户偏好将使用同一储能装置的归于同一类，满足用户需求。
第三步：由指定数目的储能云构建虚拟电网分分布式云储能系统，每个储能云中包含若干个储能用户
将虚拟电网分分布式云储能系统接入虚拟电网，优先将使用同一储能装置的用户接入同一储能云中，再根据用户响应速度和损耗成本的需求，将在某一时间段有余电的用户，与该时间段缺电的用户接入同一储能云中。还可以根据用户需求，单独将某几位用户接入一个储能云中。
第四步：云储能系统面向各类分布式储能建立租赁系统
设计云储能初期商业模式，即储能容量租赁服务，以便于储能租赁市场价格、规则的初步建立。
第五步：用户根据自身的发电和耗电情况选择出租或者租赁资源，并在云储能系统中进行交易结算
计算云储能的投资成本以及维护成本P2，所述投资成本为云储能系统月度使用服务价格P1，其中：
P1＝(α*C*Q)/k，
P2＝(α*C0*Q)/k
式中，α为投资成本降低系数，与云储能系统使用时间有关，C为单位储能容量价格，Q为储能云容量，k为该储能云容纳的用户数量，C0是单位储能容量维护价格；
计算月度云储能系统从电网获取电能时需要向虚拟电网支付的电费P3、向虚拟电网返送电能时电网所支付给云储能系统的电费P4、云储能系统开展云储能服务向虚拟电网缴纳的输电网和配电网过网费P5、用户从电网获取电能时需要向电网支付的电费P6；
用户月度需要支付给云储能系统的费用：
P7＝P1+P2+P6；
云储能系统月度需要支付给虚拟电网的费用：
P8＝P3+P5-P4
第六步：云储能系统根据用户需求统一调度资源
当某个用户发出用电信号，云储能系统调度中心接受该信号，发出搜索指令，先在该用户所属的储能云下寻找符合条件的用户。首先，判断用户发出的是缺电信号还是余电信号，如果是缺电信号，先寻找该用户所属的储能云下其他用户是否有余电可用来互济，若没有余电或提供电量未能满足要求，再进行调度，寻找其他储能云中是否有余电进行调度。调度时，电量通过用户卖给云端，云端再上传到电网，借助电网的通道送达到缺电的用户端。如果是余电信号，将该用户多余的电能进行储存，再在该用户所属的储能云下寻找是否有缺电信号，若有则进行调度，若没有，则继续储存，直到该储能云中有缺电信号。此外，云储能系统在虚拟电网用电高峰期卖电给电网，在虚拟电网用电低谷期向电网购电。
Claims (9)
1.一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其特征在于，它包括下列步骤：
S1：获取一段时间内每一个用户的用电参数，判断用户用电状态；
S2：根据步骤S1的结果，挖掘每一个用户的储能使用特征；
S3：由指定数目的储能云构建虚拟电网分分布式云储能系统，每个储能云中包含若干个储能用户；
S4：云储能系统面向各类分布式储能建立租赁系统；
S5：用户根据自身的发电和耗电情况选择出租或者租赁资源，并在云储能系统中进行交易结算；
S6：云储能系统根据用户需求统一调度资源。
2.根据权利要求1所述的一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其特征在于，所述的步骤S1进一步表示为：
S1.1：将一天划分为n个时间段，获取用户m天内(60≥m≥30)每一个时间段内的用电情况，包括用户负荷数据、单位储能价格数据以及所用储能装置数据；
S1.2：根据用户的负荷数据，判断每一天每一个时间段用户处于缺电状态还是余电状态，将缺电状态标记为1，余电状态标记为0；
S1.3：将十天内的数据的权重设为0.9，十到二十天内的数据的权重设为0.8，二十天到三十天的数据的权重设为0.7，超过三十天的权重设为0.1，分别统计每一个时间段内十天内、十到二十天、二十天到三十天、三十天以上这四个阶段内缺电标记的个数，分别记为a1、a2、a3、a4；
S1.4：根据公式：
An＝(a1)*0.9+(a2)*0.8+(a3)*0.7+0.1*(a4)
若An的值大于16，则视该用户n时段为缺电状态，标记为q1，否则为余电状态，标记为q0。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其特征在于，所述的步骤S2进一步表示为：
根据步骤S1中得到的结果，将使用同一储能装置的归类在同一分类下；在同一分类下列出用户每一时间段为缺电状态还是余电状态。
4.根据权利要求3所述的一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其特征在于，所述的步骤S3进一步包括：
将虚拟电网分分布式云储能系统接入虚拟电网，优先将使用同一储能装置的用户接入同一储能云中，再根据用户响应速度和损耗成本的需求，将在某一时间段有余电的用户，与该时间段缺电的用户接入同一储能云中。
5.根据权利要求1所述的一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其特征在于，所述的步骤S5中，根据用户租赁需求进行交易结算的具体步骤为：S5.1：计算云储能的投资成本以及维护成本P2，所述投资成本为云储能系统月度使用服务价格P1，其中：
P1＝(α*C*Q)/k，
P2＝(α*C0*Q)/k
式中，α为投资成本降低系数，与云储能系统使用时间有关，C为单位储能容量价格，Q为储能云容量，k为该储能云容纳的用户数量，C0是单位储能容量维护价格；
S5.2：计算月度云储能系统从电网获取电能时需要向虚拟电网支付的电费P3、向虚拟电网返送电能时电网所支付给云储能系统的电费P4、云储能系统开展云储能服务向虚拟电网缴纳的输电网和配电网过网费P5、用户从电网获取电能时需要向电网支付的电费P6；
S5.3：用户月度需要支付给云储能系统的费用：
P7＝P1+P2+P6；
云储能系统月度需要支付给虚拟电网的费用：
P8＝P3+P5-P4。
6.根据权利要求1所述的一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其特征在于，所述的步骤S6具体为：云储能调度中心接收用户发出的用电信号，发出搜索指令，搜索符合条件的用户，然后借助虚拟电网的通道运输电能，使得电能资源满足当前用户的需要。
7.根据权利要求6所述的一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其特征在于，所述的步骤S6中，云储能系统根据用户需求统一调度资源的具体步骤为：
S6.1：判断用户发出的是缺电信号还是余电信号，如果是缺电信号执行步骤S6.2，如果是余电信号执行步骤S6.3；
S6.2：先寻找该用户所属的储能云下其他用户是否有余电可用来互济，若没有余电或提供电量未能满足要求，再进行调度，寻找其他储能云中是否有余电进行调度；
S6.3：将该用户多余的电能进行储存，再在该用户所属的储能云下寻找是否有缺电信号，若有则进行调度，若没有，则继续储存，直到该储能云中有缺电信号。
8.根据权利要求6或7所述的一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其特征在于，所述的步骤S6还包括：云储能系统在虚拟电网用电高峰期卖电给电网，在虚拟电网用电低谷期向电网购电。
9.根据权利要求3所述的一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法，其特征在于，所述的步骤S3中，还可以根据用户需求，单独将某几位用户接入一个储能云中。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202111414371.0A CN114330999A (zh) | 2021-11-25 | 2021-11-25 | 一种基于云储能系统的虚拟电网资源匹配方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116502876A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-07-28 | 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 | 电力系统资源共享方法、装置、计算机设备及存储介质 |
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2021
- 2021-11-25 CN CN202111414371.0A patent/CN114330999A/zh active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116502876A (zh) * | 2023-06-28 | 2023-07-28 | 国网浙江省电力有限公司宁波供电公司 | 电力系统资源共享方法、装置、计算机设备及存储介质 |
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