CN117217504A - 分布式光伏及可调资源特性分析管理系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于光伏发电领域，涉及数据分析技术，用于解决现有的光伏发电集群在无法根据产能与能耗进行动态分区的问题，具体为一种分布式光伏及可调资源特性分析管理系统及方法，包括产耗分析模块、调度监测模块以及动态优化模块；产耗分析模块用于对光伏发电地区的产能状态与耗能状态进行监测分析，调度监控模块用于对光伏发电地区的电能调度状态进行监控分析，动态优化模块用于对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析。本发明可以对监测区域内所有子区域之间的产能与耗能的平衡程度进行反馈；可以在出现异常时进行区域重新划分，进而保障光伏储能的调度效率；并且能够对动态集群的产耗平衡性进行持续性监控，实现动态优化。

Description

分布式光伏及可调资源特性分析管理系统及方法

技术领域

本发明属于光伏发电领域，涉及数据分析技术，具体为一种分布式光伏及可调资源特性分析管理系统及方法。

背景技术

光伏发电是利用太阳能将光能转化为电能的技术。这项技术基于光电效应，它是一种自然现象，即某些材料当受到光照时，会产生电流。光伏发电系统通常使用光伏电池（也称为太阳能电池）来捕获太阳能并将其转化为电能。

现有的光伏发电集群在无法根据产能与能耗进行动态分区，导致电能调度难度大、效率低、成本高，无法对光伏储能进行科学化调度。这个问题在光伏发电系统中是非常重要的，因为它直接影响到电能的生产、存储和分配，以及能源系统的整体性能。

光伏发电系统通常包含大量的太阳能电池板，这些板可能分布在广泛的地理区域。由于太阳能的不稳定性和天气变化，不同地区的电能产能可能不同；若不能进行动态分区，会造成太阳能资源的浪费；并且缺乏动态分区会导致电能调度变得复杂，因为电能必须从不同地区采集并进行适当的分配，以满足需求。

现有技术中，CN116485087A公开了一种考虑光伏不确定性的多区域综合能源系统多场景优化调度方法，属于能源优化调度领域。其步骤为：一、利用拉丁超立方抽样和改进人工蜂群K-means聚类生成多个光伏不确定性实时场景；二、建立热网络模型；三、以光伏日前预测值为基础建立含热网的多区域综合能源系统第一阶段调度模型；四、以光伏不确定性实时场景集为基础建立含热网的多区域综合能源系统第二阶段调度模型；五、利用列与约束生成方法将两阶段调度模型分解为基准场景下的主问题和不确定场景下的子问题进行迭代求解。

该专利中虽然涉及到了“多区域综合能源系统调度模型”，但是其并不是根据产能与能耗进行的动态分区，因此不能实现不同区域内的储能调度和产耗平衡。

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分布式光伏及可调资源特性分析管理系统及方法，可以对监测区域内所有子区域之间的产能与耗能的平衡程度进行反馈，保障光伏储能的调度效率，且能够对动态集群的产耗平衡性进行持续性监控，实现动态优化。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，包括产耗分析模块、调度监测模块以及动态优化模块，产耗分析模块、调度监测模块以及动态优化模块依次进行通信连接；

产耗分析模块用于对光伏发电地区的产能状态与耗能状态进行监测分析：生成监测周期，将光伏发电地区分割为若干个监测区域，将监测区域分割为若干个子区域，获取子区域在监测周期内的光伏产值与耗电值，通过子区域的光伏产值与耗电值获取到监测区域的产耗值，通过产耗值对监测区域的调度特征进行标记；将监测区域的调度特征发送至调度监控模块；其中标记的调度特征包括饱和、外调以及补充；

调度监控模块用于对光伏发电地区的电能调度状态进行监控分析：将调度特征被标记为饱和、外调以及补充的监测区域的数量分别标记为饱和值BH、外调值WD以及补充值BC，通过对饱和值BH、外调值WD以及补充值BC进行数值计算得到光伏发电地区的调度系数DD；通过调度系数DD对光伏发电地区的电能调度状态是否满足要求进行判定；

动态优化模块用于对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析。

作为本发明的一种优选实施方式，监测区域的产耗值的获取过程包括：光伏产值为子区域内所有光伏发电设备的发电总量，耗电值为监测周期内子区域的电能消耗总量；将监测区域内所有子区域的光伏产值的和值标记为监测区域的产能值，将监测区域内所有子区域的耗电值的和值标记为监测区域的能耗值，将产能值与能耗值差值的绝对值标记为产耗值。

作为本发明的一种优选实施方式，对监测区域的调度特征进行标记的具体过程包括：将产耗值与预设的产耗阈值进行比较：若产耗值小于产耗阈值，则将对应监测区域的调度特征标记为饱和；若产耗值大于等于产耗阈值，则将产能值与能耗值进行比较：若产能值大于能耗值，则将对应监测区域的调度特征标记为外调；若产能值小于能耗值，则将对应监测区域的调度特征标记为补充。

作为本发明的一种优选实施方式，对光伏发电地区的电能调度状态是否满足要求进行判定的具体过程包括：将光伏发电地区的调度系数DD与预设的调度阈值DDmax进行比较：若调度系数DD小于调度阈值DDmax，则判定光伏发电地区的电能调度状态满足要求；若调度系数DD大于等于调度阈值DDmax，则判定光伏发电地区的电能调度状态不满足要求，生成动态划分信号并将动态划分信号发送至动态优化模块。

作为本发明的一种优选实施方式，动态优化模块对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析的具体过程包括：将光伏发电地区内所有的子区域按照光伏产值由大到小的顺序进行排列得到产值序列，将产值序列中排序第一与倒数第一的子区域均标记为预选区域，获取两个预选区域的距离值并标记为预距值，将预距值与预设的预距阈值进行比较。

作为本发明的一种优选实施方式，预距值与预设的预距阈值进行比较时，若预距值大于等于预距阈值，则将产值序列中排序第一与倒数第二的子区域标记为预选区域，并重新获取预距值与预距阈值进行比较，直至预距值小于预距阈值；

若预距值小于预距阈值，则将两个预选区域的光伏产值的和值标记为预选产值，将两个预选区域的耗电值的和值标记为预选电量，将预选产值与预选电量差值的绝对值标记为预选区域的预差值，将预差值与预设的预差阈值进行比较。

作为本发明的一种优选实施方式，预差值与预设的预差阈值进行比较时，若预差值小于预差阈值，则由预选区域组成一个动态集群；

若预差值大于等于预差阈值，则判定预选产值与预选电量的差值的正负情况。

作为本发明的一种优选实施方式，在一个动态集群组成完成后，将动态集群内的子区域从产值序列中剔除，然后继续对新的产值序列中的预选区域进行标记，直至所有子区域全部组成对应的动态集群；将动态集群发送至产耗分析模块。

作为本发明的一种优选实施方式，判定预选产值与预选电量的差值的正负情况的具体过程包括：若为正值，则将产值序列中排序第一、倒数第一以及倒数第二的子区域标记为预选区域，并重新获取预距值与预距阈值进行比较，直至预差值小于预差阈值；若为负值，则将产值序列中排序第一、第二以及倒数第一的子区域标记为预选区域，并重新获取预距值与预距阈值进行比较，直至预差值小于预差阈值。

分布式光伏及可调资源特性分析管理方法，包括以下步骤：

步骤一：对光伏发电地区的产能状态与耗能状态进行监测分析：生成监测周期，将光伏发电地区分割为若干个监测区域，将监测区域分割为若干个子区域，通过监测区域内子区域的光伏产值与耗电值得到产耗值，通过产耗值将监测区域的调度特征标记为饱和、外调以及补充；

步骤二：对光伏发电地区的电能调度状态进行监控分析：将调度特征被标记为饱和、外调以及补充的监测区域的数量分别标记为饱和值BH、外调值WD以及补充值BC，对饱和值BH、外调值WD以及补充值BC进行数值计算得到调度系数DD，通过调度系数DD对光伏发电地区的电能调度状态是否满足要求进行判定；

步骤三：对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析：将光伏发电地区内所有的子区域按照光伏产值由大到小的顺序进行排列得到产值序列，从产值序列中筛选子区域并组建动态集群，将动态集群发送至产耗分析模块。

本发明具备下述有益效果：

1、通过产耗分析模块可以对光伏发电地区的产能状态与耗能状态进行监测分析，通过对监测区域内的子区域光伏产值与耗电值进行采集，然后对光伏产值与耗电值进行计算得到监测区域的产耗值，通过产耗值对监测区域内所有子区域之间的产能与耗能的平衡程度进行反馈。

2、通过调度监控模块可以对光伏发电地区的电能调度状态进行监控分析，通过对所有监测区域的调度特征标记数据进行综合计算与分析得到调度系数，从而通过调度系数对光伏发电地区内的区域划分合理性进行监控，在出现异常时进行区域重新划分，进而保障光伏储能的调度效率。

3、通过动态优化模块可以对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析，结合子区域的光伏产值、产耗值以及距离值进行综合分析，由若干个子区域组成一个动态集群，从而保证动态集群内的各个子区域的供电平衡性，然后再通过产耗分析模块对动态集群的产耗平衡性进行持续性监控，实现动态优化。

附图说明

图1为本发明实施例一的系统框图；

图2为本发明实施例二的方法流程图。

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。

实施例一

如图1所示，分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，包括产耗分析模块、调度监测模块以及动态优化模块，产耗分析模块、调度监测模块以及动态优化模块依次进行通信连接。

产耗分析模块用于对光伏发电地区的产能状态与耗能状态进行监测分析，具体为：

生成监测周期，将光伏发电地区分割为若干个监测区域，将监测区域分割为若干个子区域，获取子区域在监测周期内的光伏产值与耗电值，光伏产值为子区域内所有光伏发电设备的发电总量，耗电值为监测周期内子区域的电能消耗总量；

将监测区域内所有子区域的光伏产值的和值标记为监测区域的产能值，将监测区域内所有子区域的耗电值的和值标记为监测区域的能耗值，将产能值与能耗值差值的绝对值标记为产耗值，将产耗值与预设的产耗阈值进行比较：

若产耗值小于产耗阈值，则将对应监测区域的调度特征标记为饱和；

若产耗值大于等于产耗阈值，则将产能值与能耗值进行比较：若产能值大于能耗值，则将对应监测区域的调度特征标记为外调；

若产能值小于能耗值，则将对应监测区域的调度特征标记为补充；

将监测区域的调度特征发送至调度监控模块；对光伏发电地区的产能状态与耗能状态进行监测分析，通过对监测区域内的子区域光伏产值与耗电值进行采集，然后对光伏产值与耗电值进行计算得到监测区域的产耗值，通过产耗值对监测区域内所有子区域之间的产能与耗能的平衡程度进行反馈。

调度监控模块用于对光伏发电地区的电能调度状态进行监控分析，具体为：

将调度特征被标记为饱和、外调以及补充的监测区域的数量分别标记为饱和值BH、外调值WD以及补充值BC，通过公式DD=α1*WD+α2*BC-α3*BH得到光伏发电地区的调度系数DD，其中α1、α2以及α3均为比例系数，且α1＞α2＞α3＞1；

将光伏发电地区的调度系数DD与预设的调度阈值DDmax进行比较：若调度系数DD小于调度阈值DDmax，则判定光伏发电地区的电能调度状态满足要求；若调度系数DD大于等于调度阈值DDmax，则判定光伏发电地区的电能调度状态不满足要求，生成动态划分信号并将动态划分信号发送至动态优化模块；

对光伏发电地区的电能调度状态进行监控分析，通过对所有监测区域的调度特征标记数据进行综合计算与分析得到调度系数，从而通过调度系数对光伏发电地区内的区域划分合理性进行监控，在出现异常时进行区域重新划分，进而保障光伏储能的调度效率。

动态优化模块用于对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析，具体为：

将光伏发电地区内所有的子区域按照光伏产值由大到小的顺序进行排列得到产值序列，将产值序列中排序第一与倒数第一的子区域均标记为预选区域，获取两个预选区域的距离值并标记为预距值，将预距值与预设的预距阈值进行比较：

若预距值大于等于预距阈值，则将产值序列中排序第一与倒数第二的子区域标记为预选区域，并重新获取预距值与预距阈值进行比较，直至预距值小于预距阈值；若预距值小于预距阈值，则将两个预选区域的光伏产值的和值标记为预选产值，将两个预选区域的耗电值的和值标记为预选电量，将预选产值与预选电量差值的绝对值标记为预选区域的预差值，将预差值与预设的预差阈值进行比较：

若预差值小于预差阈值，则由预选区域组成一个动态集群；若预差值大于等于预差阈值，则判定预选产值与预选电量的差值的正负情况：

若为正值，则将产值序列中排序第一、倒数第一以及倒数第二的子区域标记为预选区域，并重新获取预距值与预距阈值进行比较，直至预差值小于预差阈值；若为负值，则将产值序列中排序第一、第二以及倒数第一的子区域标记为预选区域，并重新获取预距值与预距阈值进行比较，直至预差值小于预差阈值；

在一个动态集群组成完成后，将动态集群内的子区域从产值序列中剔除，然后继续对新的产值序列中的预选区域进行标记，直至所有子区域全部组成对应的动态集群；将动态集群发送至产耗分析模块；

对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析，结合子区域的光伏产值、产耗值以及距离值进行综合分析，由若干个子区域组成一个动态集群，从而保证动态集群内的各个子区域的供电平衡性，然后再通过产耗分析模块对动态集群的产耗平衡性进行持续性监控，实现动态优化。

实施例二

如图2所示，分布式光伏及可调资源特性分析管理方法，包括以下步骤：

步骤一：对光伏发电地区的产能状态与耗能状态进行监测分析：生成监测周期，将光伏发电地区分割为若干个监测区域，将监测区域分割为若干个子区域，通过监测区域内子区域的光伏产值与耗电值得到产耗值，通过产耗值将监测区域的调度特征标记为饱和、外调以及补充；

步骤二：对光伏发电地区的电能调度状态进行监控分析：将调度特征被标记为饱和、外调以及补充的监测区域的数量分别标记为饱和值BH、外调值WD以及补充值BC，对饱和值BH、外调值WD以及补充值BC进行数值计算得到调度系数DD，通过调度系数DD对光伏发电地区的电能调度状态是否满足要求进行判定；

步骤三：对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析：将光伏发电地区内所有的子区域按照光伏产值由大到小的顺序进行排列得到产值序列，从产值序列中筛选子区域并组建动态集群，将动态集群发送至产耗分析模块。

分布式光伏及可调资源特性分析管理系统及方法，工作时，生成监测周期，将光伏发电地区分割为若干个监测区域，将监测区域分割为若干个子区域，对监测区域内子区域的光伏产值与耗电值得到饱和值，通过饱和值将监测区域的调度特征标记为饱和、外调以及补充；

将调度特征被标记为饱和、外调以及补充的监测区域的数量分别标记为饱和值BH、外调值WD以及补充值BC，对饱和值BH、外调值WD以及补充值BC进行数值计算得到调度系数DD，通过调度系数DD对光伏发电地区的电能调度状态是否满足要求进行判定；

将光伏发电地区内所有的子区域按照光伏产值由大到小的顺序进行排列得到产值序列，从产值序列中筛选子区域并组建动态集群，将动态集群发送至产耗分析模块。

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。

如：公式DD=α1*WD+α2*BC-α3*BH；由本领域技术人员采集多组样本数据并对每一组样本数据设定对应的调度系数；将设定的调度系数和采集的样本数据代入公式，任意三个公式构成三元一次方程组，将计算得到的系数进行筛选并取均值，得到α1、α2以及α3的取值分别为5.23、3.58和2.61。

Claims (10)

1.一种分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，其特征在于，包括产耗分析模块、调度监测模块以及动态优化模块，产耗分析模块、调度监测模块以及动态优化模块依次进行通信连接；

产耗分析模块用于对光伏发电地区的产能状态与耗能状态进行监测分析：生成监测周期，将光伏发电地区分割为若干个监测区域，将监测区域分割为若干个子区域，获取子区域在监测周期内的光伏产值与耗电值，通过子区域的光伏产值与耗电值获取到监测区域的产耗值，通过产耗值对监测区域的调度特征进行标记；将监测区域的调度特征发送至调度监控模块；其中标记的调度特征包括饱和、外调以及补充；

调度监控模块用于对光伏发电地区的电能调度状态进行监控分析：将调度特征被标记为饱和、外调以及补充的监测区域的数量分别标记为饱和值BH、外调值WD以及补充值BC，通过对饱和值BH、外调值WD以及补充值BC进行数值计算得到光伏发电地区的调度系数DD；通过调度系数DD对光伏发电地区的电能调度状态是否满足要求进行判定；

动态优化模块用于对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析。

2.根据权利要求1所述的分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，其特征在于，监测区域的产耗值的获取过程包括：光伏产值为子区域内所有光伏发电设备的发电总量，耗电值为监测周期内子区域的电能消耗总量；将监测区域内所有子区域的光伏产值的和值标记为监测区域的产能值，将监测区域内所有子区域的耗电值的和值标记为监测区域的能耗值，将产能值与能耗值差值的绝对值标记为产耗值。

3.根据权利要求2所述的分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，其特征在于，对监测区域的调度特征进行标记的具体过程包括：将产耗值与预设的产耗阈值进行比较：若产耗值小于产耗阈值，则将对应监测区域的调度特征标记为饱和；若产耗值大于等于产耗阈值，则将产能值与能耗值进行比较：若产能值大于能耗值，则将对应监测区域的调度特征标记为外调；若产能值小于能耗值，则将对应监测区域的调度特征标记为补充。

4.根据权利要求3所述的分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，其特征在于，对光伏发电地区的电能调度状态是否满足要求进行判定的具体过程包括：将光伏发电地区的调度系数DD与预设的调度阈值DDmax进行比较：若调度系数DD小于调度阈值DDmax，则判定光伏发电地区的电能调度状态满足要求；若调度系数DD大于等于调度阈值DDmax，则判定光伏发电地区的电能调度状态不满足要求，生成动态划分信号并将动态划分信号发送至动态优化模块。

5.根据权利要求4所述的分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，其特征在于，动态优化模块对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析的具体过程包括：将光伏发电地区内所有的子区域按照光伏产值由大到小的顺序进行排列得到产值序列，将产值序列中排序第一与倒数第一的子区域均标记为预选区域，获取两个预选区域的距离值并标记为预距值，将预距值与预设的预距阈值进行比较。

6.根据权利要求5所述的分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，其特征在于，预距值与预设的预距阈值进行比较时，若预距值大于等于预距阈值，则将产值序列中排序第一与倒数第二的子区域标记为预选区域，并重新获取预距值与预距阈值进行比较，直至预距值小于预距阈值；

若预距值小于预距阈值，则将两个预选区域的光伏产值的和值标记为预选产值，将两个预选区域的耗电值的和值标记为预选电量，将预选产值与预选电量差值的绝对值标记为预选区域的预差值，将预差值与预设的预差阈值进行比较。

7.根据权利要求6所述的分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，其特征在于，预差值与预设的预差阈值进行比较时，若预差值小于预差阈值，则由预选区域组成一个动态集群；

若预差值大于等于预差阈值，则判定预选产值与预选电量的差值的正负情况。

8.根据权利要求7所述的分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，其特征在于，在一个动态集群组成完成后，将动态集群内的子区域从产值序列中剔除，然后继续对新的产值序列中的预选区域进行标记，直至所有子区域全部组成对应的动态集群；将动态集群发送至产耗分析模块。

9.根据权利要求8所述的分布式光伏及可调资源特性分析管理系统，其特征在于，判定预选产值与预选电量的差值的正负情况的具体过程包括：若为正值，则将产值序列中排序第一、倒数第一以及倒数第二的子区域标记为预选区域，并重新获取预距值与预距阈值进行比较，直至预差值小于预差阈值；若为负值，则将产值序列中排序第一、第二以及倒数第一的子区域标记为预选区域，并重新获取预距值与预距阈值进行比较，直至预差值小于预差阈值。

10.一种采用权利要求9所述的分布式光伏及可调资源特性分析管理系统的管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：对光伏发电地区的产能状态与耗能状态进行监测分析：生成监测周期，将光伏发电地区分割为若干个监测区域，将监测区域分割为若干个子区域，通过监测区域内子区域的光伏产值与耗电值得到产耗值，通过产耗值将监测区域的调度特征标记为饱和、外调以及补充；

步骤二：对光伏发电地区的电能调度状态进行监控分析：将调度特征被标记为饱和、外调以及补充的监测区域的数量分别标记为饱和值BH、外调值WD以及补充值BC，对饱和值BH、外调值WD以及补充值BC进行数值计算得到调度系数DD，通过调度系数DD对光伏发电地区的电能调度状态是否满足要求进行判定；

步骤三：对光伏发电地区的监测区域划分进行动态优化分析：将光伏发电地区内所有的子区域按照光伏产值由大到小的顺序进行排列得到产值序列，从产值序列中筛选子区域并组建动态集群，将动态集群发送至产耗分析模块。