CN115392547A - 基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台，涉及虚拟电厂能源综合管控技术领域，解决现有技术中，虚拟电厂无法根据实时需求进行预测以及实时运行状态进行检测的技术问题，将市场内电力需求进行预测分析，从而根据预测分析结果将虚拟电厂进行准确电量规划，提高虚拟电厂电量管控效率，保证虚拟电厂运营的稳定，同时增强虚拟电厂的用电质量，防止出现用电紧张或者电量浪费的现象；将虚拟电厂内实时电力网络状态进行分析，判断虚拟电厂内实时电力网络状态是否合格，以致于确定当前虚拟电厂的实际需求是否满足，提高虚拟电厂的工作效率，增强虚拟电厂管控的及时性。

Description

基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台

技术领域

本发明涉及虚拟电厂能源综合管控技术领域，具体为基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台。

背景技术

随着世界能源储量的紧缺和环境问题的愈加突出，智能电网的发展方向更加注重分布式能源的建设，分布式电力能源具有经济、可靠、灵活和环保的特点，这种调度管理模式不仅有利于提高能源利用率，同时可以在促进能源可持续发展的基础上，减少电力工业生产造成的污染排放；虚拟电厂是一种集成了多种类型的电源以提供可靠的整体电源的系统，来源通常由不同类型的可调度和不可调度、可控制或灵活负载分布式发电系统组成的集群，作为能源综合管理调控的先进技术，虚拟电厂结合了发电，储能与数字通信系统，充分挖掘经济价值和社会效益；

但在现有技术中，虚拟电厂无法根据实时需求进行预测以及实时运行状态进行检测，以致于虚拟电厂的管控效率低，无法保证其运行效率，同时不能够根据虚拟电厂的发电端和用电端进行分析，导致其运行合格稳定性无法保证；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台，将市场内电力需求进行预测分析，从而根据预测分析结果将虚拟电厂进行准确电量规划，提高虚拟电厂电量管控效率，保证虚拟电厂运营的稳定，同时增强虚拟电厂的用电质量，防止出现用电紧张或者电量浪费的现象；将虚拟电厂内实时电力网络状态进行分析，判断虚拟电厂内实时电力网络状态是否合格，以致于确定当前虚拟电厂的实际需求是否满足，提高虚拟电厂的工作效率，增强虚拟电厂管控的及时性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台，包括管控平台，管控平台连接有：

电力需求预测分析单元，用于将市场内电力需求进行预测分析，从而根据预测分析结果将虚拟电厂进行准确电量规划，通过分析获取到虚拟电厂覆盖区域的环境影响系数和运行影响系数，并根据对应系数分析获取到虚拟电厂的需求预测分析系数，通过虚拟电厂的需求预测分析系数比较生成高强度需求信号和低强度需求信号，并将其发送至管控平台；

电力网络状态分析单元，用于将虚拟电厂内实时电力网络状态进行分析，判断虚拟电厂内实时电力网络状态是否合格，通过分析生成状态分析合格信号和状态分析不合格信号，并将其发送至管控平台；

电厂运营风险分析单元，用于将虚拟电厂的实时性能进行分析，判断虚拟电厂的实时性能是否合格，根据虚拟电厂的实时性能进行准确管控，通过分析获取到虚拟电厂的运营风险分析系数，通过运营风险分析系数比较生成低风险信号和高风险信号，并将其发送至管控平台；

电力调配使用分析单元，用于将虚拟电厂的电力调配使用进行分析，判断虚拟电厂的本身性能是否正常，通过分析生成调配安全合格信号和调配风险异常信号，并将其发送至管控平台。

作为本发明的一种优选实施方式，电力需求预测分析单元的运行过程如下：

获取到市场内用电时间段，采集到用电时间段内虚拟电厂覆盖区域内温度浮动差值以及对应温度浮动的持续时长；通过分析获取到用电时间段内虚拟电厂覆盖区域的环境影响系数；采集到用电时间段内申请加入虚拟电厂的发电终端增长速度以对应虚拟电厂覆盖区域内用电终端的增加速度；通过分析获取到用电时间段内虚拟电厂的运行影响系数；

构建需求预测模型，通过需求预测模型获取到虚拟电厂的需求预测分析系数；将虚拟电厂的需求预测分析系数与需求预测分析系数阈值进行比较：

若虚拟电厂的需求预测分析系数高于需求预测分析系数阈值，则将虚拟电厂的需求标记为高强度需求，生成高强度需求信号并将高强度需求信号发送至管控平台；若虚拟电厂的需求预测分析系数未高于需求预测分析系数阈值，则将虚拟电厂的需求标记为低强度需求，生成低强度需求信号并将低强度需求信号发送至管控平台。

作为本发明的一种优选实施方式，电力网络状态分析单元的运行过程如下：

采集到虚拟电厂内各个输电线路可持续运行时长以及输电线路对应电力设备的故障频率，并将其分别与运行时长阈值和故障频率阈值进行比较：

若虚拟电厂内各个输电线路可持续运行时长超过运行时长阈值，且输电线路对应电力设备的故障频率未超过故障频率阈值，则判定虚拟电厂的电力网络状态分析合格，生成状态分析合格信号并将状态分析合格信号发送至管控平台；

若虚拟电厂内各个输电线路可持续运行时长未超过运行时长阈值，或者输电线路对应电力设备的故障频率超过故障频率阈值，则判定虚拟电厂的电力网络状态分析不合格，生成状态分析不合格信号并将状态分析不合格信号发送至管控平台。

作为本发明的一种优选实施方式，电厂运营风险分析单元的运行过程如下：

采集到虚拟电厂内发电端的增长速度与用电端的增长速度之比、虚拟电厂内发电端对应发电类型数量以及用电端对应用电量高跨度浮动的频率，通过分析获取到虚拟电厂的运营风险分析系数；

将虚拟电厂的运营风险分析系数与运营风险分析系数阈值进行比较：

若虚拟电厂的运营风险分析系数超过运营风险分析系数阈值，则判定虚拟电厂的运营风险分析合格，生成低风险信号并将低风险信号发送至管控平台；若虚拟电厂的运营风险分析系数未超过运营风险分析系数阈值，则判定虚拟电厂的运营风险分析不合格，生成高风险信号并将高风险信号发送至管控平台。

作为本发明的一种优选实施方式，电力调配使用分析单元的运行过程如下：

采集到虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离以及对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长，并将虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离以及对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长分别与平均间隔距离阈值和间隔时长阈值进行比较：

若虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离超过平均间隔距离阈值，且对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长未超过间隔时长阈值，则判定虚拟电厂的调配使用分析合格，生成调配安全合格信号并将调配安全合格信号发送至管控平台；

若虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离未超过平均间隔距离阈值，或者对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长超过间隔时长阈值，则判定虚拟电厂的调配使用分析不合格，生成调配风险异常信号并将调配风险异常信号发送至管控平台。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明中，将市场内电力需求进行预测分析，从而根据预测分析结果将虚拟电厂进行准确电量规划，提高虚拟电厂电量管控效率，保证虚拟电厂运营的稳定，同时增强虚拟电厂的用电质量，防止出现用电紧张或者电量浪费的现象；将虚拟电厂内实时电力网络状态进行分析，判断虚拟电厂内实时电力网络状态是否合格，以致于确定当前虚拟电厂的实际需求是否满足，提高虚拟电厂的工作效率，增强虚拟电厂管控的及时性；

2、本发明中，将虚拟电厂的实时性能进行分析，判断虚拟电厂的实时性能是否合格，根据虚拟电厂的实时性能进行准确管控，保证虚拟电厂的运行效率，以致于在性能不合格时可以及时进行整顿优化；将虚拟电厂的电力调配使用进行分析，判断虚拟电厂的本身性能是否正常，提高虚拟电厂本身性能检测，以致于提高虚拟电厂的管控效率。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体原理框图；

图2为本发明的实施例1原理框图；

图3为本发明的实施例2原理框图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台，包括管控平台，管控平台通讯连接有电力需求预测分析单元、电力网络状态分析单元、电厂运营风险分析单元以及电力调配使用分析单元，其中，管控平台与电力需求预测分析单元、电力网络状态分析单元、电厂运营风险分析单元以及电力调配使用分析单元均为双向通讯连接；

实施例1

请参阅图2所示，管控平台生成电力需求预测分析信号并将电力需求预测分析信号发送至电力需求预测分析单元，电力需求预测分析单元接收到电力需求预测分析信号后，将市场内电力需求进行预测分析，从而根据预测分析结果将虚拟电厂进行准确电量规划，提高虚拟电厂电量管控效率，保证虚拟电厂运营的稳定，同时增强虚拟电厂的用电质量，防止出现用电紧张或者电量浪费的现象；

获取到市场内用电时间段，采集到用电时间段内虚拟电厂覆盖区域内温度浮动差值以及对应温度浮动的持续时长，并将用电时间段内虚拟电厂覆盖区域内温度浮动差值以及对应温度浮动的持续时长分别标记为FDC和CZS；通过公式

获取到用电时间段内虚拟电厂覆盖区域的环境影响系数X，其中，a1和a2均为预设比例系数，且a1＞a2＞0；

采集到用电时间段内申请加入虚拟电厂的发电终端增长速度以对应虚拟电厂覆盖区域内用电终端的增加速度，并将用电时间段内申请加入虚拟电厂的发电终端增长速度以对应虚拟电厂覆盖区域内用电终端的增加速度分别标记为ZJS和FGS；通过公式

获取到用电时间段内虚拟电厂的运行影响系数C，其中，s1和s2均为预设比例系数，且s1＞s2＞0；

构建需求预测模型，即

W为虚拟电厂的需求预测分析系数，e为自然常数，β为误差修正因子，当虚拟电厂覆盖区域的环境影响系数超过环境影响系数阈值时，则取值为1.35；当虚拟电厂的运行影响系数超过运行影响系数时，则取值为1.12；若影响系数均超过对应影响系数阈值，则以最高值作为实际取值；

将虚拟电厂的需求预测分析系数与需求预测分析系数阈值进行比较：

若虚拟电厂的需求预测分析系数高于需求预测分析系数阈值，则将虚拟电厂的需求标记为高强度需求，生成高强度需求信号并将高强度需求信号发送至管控平台；若虚拟电厂的需求预测分析系数未高于需求预测分析系数阈值，则将虚拟电厂的需求标记为低强度需求，生成低强度需求信号并将低强度需求信号发送至管控平台；

管控平台接收到高强度需求信号后，将对应虚拟电厂的实时产电量进行控制，保证额定电量存储量后，将虚拟电厂进行时产时用，保证生产的电量可以实时使用，降低产电量的存储成本；

管控平台接收到低强度需求信号后，生成电力网络状态分析信号并将电力网络状态分析信号发送至电力网络状态分析单元，电力网络状态分析单元接收到电力网络状态分析信号后，将虚拟电厂内实时电力网络状态进行分析，判断虚拟电厂内实时电力网络状态是否合格，以致于确定当前虚拟电厂的实际需求是否满足，提高虚拟电厂的工作效率，增强虚拟电厂管控的及时性；

采集到虚拟电厂内各个输电线路可持续运行时长以及输电线路对应电力设备的故障频率，并将虚拟电厂内各个输电线路可持续运行时长以及输电线路对应电力设备的故障频率分别与运行时长阈值和故障频率阈值进行比较：

若虚拟电厂内各个输电线路可持续运行时长超过运行时长阈值，且输电线路对应电力设备的故障频率未超过故障频率阈值，则判定虚拟电厂的电力网络状态分析合格，生成状态分析合格信号并将状态分析合格信号发送至管控平台；

若虚拟电厂内各个输电线路可持续运行时长未超过运行时长阈值，或者输电线路对应电力设备的故障频率超过故障频率阈值，则判定虚拟电厂的电力网络状态分析不合格，生成状态分析不合格信号并将状态分析不合格信号发送至管控平台，管控平台接收到状态分析不合格信号后，将输电线路进行规格更换，同时将输电线路对应维护周期调节至非输电周期内，将其维护周期与非输电周期的重叠概率降低；

实施例2

请参阅图3所示，管控平台生成电厂运营风险分析信号并将电厂运营风险分析信号发送至电厂运营风险分析单元，电厂运营风险分析单元接收到电厂性能检测分析信号后，将虚拟电厂的实时性能进行分析，判断虚拟电厂的实时性能是否合格，根据虚拟电厂的实时性能进行准确管控，保证虚拟电厂的运行效率，以致于在性能不合格时可以及时进行整顿优化；

采集到虚拟电厂内发电端的增长速度与用电端的增长速度之比，并将虚拟电厂内发电端的增长速度与用电端的增长速度之比标记为SDB；采集到虚拟电厂内发电端对应发电类型数量以及用电端对应用电量高跨度浮动的频率，并将虚拟电厂内发电端对应发电类型数量以及用电端对应用电量高跨度浮动的频率分别标记为FSL和KPL；发电端表示为风力发电、光能发电等发电终端，用电端表示为工厂、园区等用电终端，高跨度浮动表示为浮动量超过平均用电量的百分之60；

通过公式

获取到虚拟电厂的运营风险分析系数FX，其中，f1、f2以及f3均为预设比例系数，且f1＞f2＞f3＞0，α为误差修正因子，取值为0.98；

将虚拟电厂的运营风险分析系数FX与运营风险分析系数阈值进行比较：

若虚拟电厂的运营风险分析系数FX超过运营风险分析系数阈值，则判定虚拟电厂的运营风险分析合格，生成低风险信号并将低风险信号发送至管控平台；

若虚拟电厂的运营风险分析系数FX未超过运营风险分析系数阈值，则判定虚拟电厂的运营风险分析不合格，生成高风险信号并将高风险信号发送至管控平台，管控平台接收到高风险信号后，将虚拟电厂的发电端进行多样化控制，提高发电端种类数量，同时将发电端的实时用电量进行准确监控；

管控平台生成电力调配使用分析信号并将电力调配使用分析信号发送至电力调配使用分析单元，电力调配使用分析单元接收到电力调配使用分析信号后，将虚拟电厂的电力调配使用进行分析，判断虚拟电厂的本身性能是否正常，提高虚拟电厂本身性能检测，以致于提高虚拟电厂的管控效率；

采集到虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离以及对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长，并将虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离以及对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长分别与平均间隔距离阈值和间隔时长阈值进行比较：

若虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离超过平均间隔距离阈值，且对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长未超过间隔时长阈值，则判定虚拟电厂的调配使用分析合格，生成调配安全合格信号并将调配安全合格信号发送至管控平台；

若虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离未超过平均间隔距离阈值，或者对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长超过间隔时长阈值，则判定虚拟电厂的调配使用分析不合格，生成调配风险异常信号并将调配风险异常信号发送至管控平台；

管控平台接收到调配风险异常信号后，将虚拟电厂待加入的发电端进行规划，保证加入虚拟电厂的发电端对应分散性，同时提高发电端之间的信号通讯稳定性；

可以理解的是，虚拟电厂对应发电端的分布须一定的分散性，保证发电端的供电稳定，防止同一区域内发电端故障后正常虚拟电厂的运行失效，同时保证虚拟电厂内发电端的调度效率，防止发电端具备分散性后，无法及时调度以致于影响虚拟电厂的运行效率。

上述公式均是采集大量数据进行软件模拟得出且选取与真实值接近的一个公式，公式中的系数是由本领域技术人员根据实际情况进行设置；

本发明在使用时，通过电力需求预测分析单元将市场内电力需求进行预测分析，从而根据预测分析结果将虚拟电厂进行准确电量规划，通过分析获取到虚拟电厂覆盖区域的环境影响系数和运行影响系数，并根据对应系数分析获取到虚拟电厂的需求预测分析系数，通过虚拟电厂的需求预测分析系数比较生成高强度需求信号和低强度需求信号，并将其发送至管控平台；通过电力网络状态分析单元将虚拟电厂内实时电力网络状态进行分析，判断虚拟电厂内实时电力网络状态是否合格，通过分析生成状态分析合格信号和状态分析不合格信号，并将其发送至管控平台；通过电厂运营风险分析单元将虚拟电厂的实时性能进行分析，判断虚拟电厂的实时性能是否合格，根据虚拟电厂的实时性能进行准确管控，通过分析获取到虚拟电厂的运营风险分析系数，通过运营风险分析系数比较生成低风险信号和高风险信号，并将其发送至管控平台；通过电力调配使用分析单元将虚拟电厂的电力调配使用进行分析，判断虚拟电厂的本身性能是否正常，通过分析生成调配安全合格信号和调配风险异常信号，并将其发送至管控平台。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台，其特征在于，包括管控平台，管控平台连接有：

电力需求预测分析单元，用于将市场内电力需求进行预测分析，从而根据预测分析结果将虚拟电厂进行准确电量规划，通过分析获取到虚拟电厂覆盖区域的环境影响系数和运行影响系数，并根据对应系数分析获取到虚拟电厂的需求预测分析系数，通过虚拟电厂的需求预测分析系数比较生成高强度需求信号和低强度需求信号，并将其发送至管控平台；

电力网络状态分析单元，用于将虚拟电厂内实时电力网络状态进行分析，判断虚拟电厂内实时电力网络状态是否合格，通过分析生成状态分析合格信号和状态分析不合格信号，并将其发送至管控平台；

电厂运营风险分析单元，用于将虚拟电厂的实时性能进行分析，判断虚拟电厂的实时性能是否合格，根据虚拟电厂的实时性能进行准确管控，通过分析获取到虚拟电厂的运营风险分析系数，通过运营风险分析系数比较生成低风险信号和高风险信号，并将其发送至管控平台；

电力调配使用分析单元，用于将虚拟电厂的电力调配使用进行分析，判断虚拟电厂的本身性能是否正常，通过分析生成调配安全合格信号和调配风险异常信号，并将其发送至管控平台。

2.根据权利要求1所述的基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台，其特征在于，电力需求预测分析单元的运行过程如下：

获取到市场内用电时间段，采集到用电时间段内虚拟电厂覆盖区域内温度浮动差值以及对应温度浮动的持续时长；通过分析获取到用电时间段内虚拟电厂覆盖区域的环境影响系数；采集到用电时间段内申请加入虚拟电厂的发电终端增长速度以对应虚拟电厂覆盖区域内用电终端的增加速度；通过分析获取到用电时间段内虚拟电厂的运行影响系数；

构建需求预测模型，通过需求预测模型获取到虚拟电厂的需求预测分析系数；将虚拟电厂的需求预测分析系数与需求预测分析系数阈值进行比较：

若虚拟电厂的需求预测分析系数高于需求预测分析系数阈值，则将虚拟电厂的需求标记为高强度需求，生成高强度需求信号并将高强度需求信号发送至管控平台；若虚拟电厂的需求预测分析系数未高于需求预测分析系数阈值，则将虚拟电厂的需求标记为低强度需求，生成低强度需求信号并将低强度需求信号发送至管控平台。

3.根据权利要求1所述的基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台，其特征在于，电力网络状态分析单元的运行过程如下：

采集到虚拟电厂内各个输电线路可持续运行时长以及输电线路对应电力设备的故障频率，并将其分别与运行时长阈值和故障频率阈值进行比较：

若虚拟电厂内各个输电线路可持续运行时长超过运行时长阈值，且输电线路对应电力设备的故障频率未超过故障频率阈值，则判定虚拟电厂的电力网络状态分析合格，生成状态分析合格信号并将状态分析合格信号发送至管控平台；

若虚拟电厂内各个输电线路可持续运行时长未超过运行时长阈值，或者输电线路对应电力设备的故障频率超过故障频率阈值，则判定虚拟电厂的电力网络状态分析不合格，生成状态分析不合格信号并将状态分析不合格信号发送至管控平台。

4.根据权利要求1所述的基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台，其特征在于，电厂运营风险分析单元的运行过程如下：

采集到虚拟电厂内发电端的增长速度与用电端的增长速度之比、虚拟电厂内发电端对应发电类型数量以及用电端对应用电量高跨度浮动的频率，通过分析获取到虚拟电厂的运营风险分析系数；

将虚拟电厂的运营风险分析系数与运营风险分析系数阈值进行比较：

若虚拟电厂的运营风险分析系数超过运营风险分析系数阈值，则判定虚拟电厂的运营风险分析合格，生成低风险信号并将低风险信号发送至管控平台；若虚拟电厂的运营风险分析系数未超过运营风险分析系数阈值，则判定虚拟电厂的运营风险分析不合格，生成高风险信号并将高风险信号发送至管控平台。

5.根据权利要求1所述的基于数据分析的虚拟电厂能源综合管控平台，其特征在于，电力调配使用分析单元的运行过程如下：

采集到虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离以及对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长，并将虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离以及对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长分别与平均间隔距离阈值和间隔时长阈值进行比较：

若虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离超过平均间隔距离阈值，且对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长未超过间隔时长阈值，则判定虚拟电厂的调配使用分析合格，生成调配安全合格信号并将调配安全合格信号发送至管控平台；

若虚拟电厂对应发电端的平均间隔距离未超过平均间隔距离阈值，或者对应发电端的电量需求时刻与电量完成调度时刻的间隔时长超过间隔时长阈值，则判定虚拟电厂的调配使用分析不合格，生成调配风险异常信号并将调配风险异常信号发送至管控平台。

Images