CN117439171A - 基于虚拟电厂的智能调度方法、系统及介质 - Google Patents

基于虚拟电厂的智能调度方法、系统及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于虚拟电厂的智能调度方法、系统及介质，解决了现有技术的不足，方法包括步骤1，获取用户侧的历史用电数据，根据用户侧的历史用电数据对用户侧未来用电需求进行预测；步骤2，虚拟电厂根据用户侧未来用电需求制订发电量规划，根据未来发电量的需求确定多种发电能源的发电量占比；步骤3，虚拟电厂根据发电量规划对用户侧进行供电，同时虚拟电厂对多种发电能源的总发电量以及用户侧的用电需求量进行监控，若多种发电能源的总发电量与用户侧的用电需求量的差值超过阈值，则实时调整多种发电能源的发电量占比，确保多种发电能源的总发电量实际的使用需求。

Description

基于虚拟电厂的智能调度方法、系统及介质
技术领域
本发明涉及虚拟电厂技术领域，尤其是指基于虚拟电厂的智能调度方法、系统及介质。
背景技术
虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现DG、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER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”。虚拟电厂的关键技术主要包括协调控制技术、智能计量技术以及信息通信技术。虚拟电厂最具吸引力的功能在于能够聚合DER参与电力市场和辅助服务市场运行，为配电网和输电网提供管理和辅助服务。
现有的虚拟电厂在进行各类型发电能源的调度时往往根据预设的指令进行调度，不能根据实际的用户侧的需求进行灵活调整，发电能源的发电量和用户的实际使用需求量不匹配，造成能源的浪费，用户的使用体验较差。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的虚拟电厂在进行各类型发电能源的调度时往往根据预设的指令进行调度，不能根据实际的用户侧的需求进行灵活调整，发电能源的发电量和用户的实际使用需求量不匹配的缺点，提供一种基于虚拟电厂的智能调度方法、系统及介质。
本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：
基于虚拟电厂的智能调度方法，包括以下步骤：
步骤1，获取用户侧的历史用电数据，根据用户侧的历史用电数据对用户侧未来用电需求进行预测；
步骤2，虚拟电厂根据用户侧未来用电需求制订发电量规划，根据未来发电量的需求确定多种发电能源的发电量占比；
步骤3，虚拟电厂根据发电量规划对用户侧进行供电，同时虚拟电厂对多种发电能源的总发电量以及用户侧的用电需求量进行监控，若多种发电能源的总发电量与用户侧的用电需求量的差值超过阈值，则实时调整多种发电能源的发电量占比，确保多种发电能源的总发电量实际的使用需求。
作为优选，所述的步骤1具体为：获取用户侧的历史用电数据，建立以用户用电日期为横坐标、用户用电量为纵坐标的直角坐标系，将历史用电数据设置在直角坐标系上；
对历史用电数据进行拟合得到拟合曲线，获取用户侧未来用电日期，该日期对应的拟合曲线上的纵坐标的数值级为用户侧未来用电需求量。
作为优选，所述的步骤2中，还计算多种发电能源的稳定性，根据未来发电量的需求和发电能源的稳定性确定发电量的占比；
计算多种发电能源的稳定性具体为：获取多种发电能源的历史发电数据，建立以发电日期为横坐标、发电量为纵坐标的直角坐标系，将历史发电数据设置在直角坐标系上；
将任意两个相邻的发电数据相连构成线段，所有线段的集合构成折线，对历史发电数据进行拟合得到拟合曲线，计算折线和拟合曲线之间构成的图形的面积，面积越大的历史发电数据对应的发电能源稳定性越差，面积越小的历史发电数据对应的发电能源稳定性越好；
未来发电量的需求量提升时，稳定性好的发电能源的占比提升，稳定性差的发电能源的占比下降；未来发电量的需求量下降时，稳定性好的发电能源的占比下降，稳定性差的发电能源的占比提升。
作为优选，在确定多种发电能源的发电量占比时，还获取每种发电能源的最大发电功率，单个发电能源的发电占比乘以未来发电量的需求小于等于单个发电能源的发电功率乘以发电时间；若达到最大发电功率的发电能源的数量超过设定值，则虚拟电厂判断发电能源存在负荷风险，虚拟电厂发出告警提醒相关人员。
作为优选，基于虚拟电厂的智能调度方法还获取各种发电能源的碳排放量，确定各种发电能源的单位发电碳排放量，根据单位发电碳排放量对多种发电能源的发电量占比进行修正，单位发电碳排放量高的发电能源的发电量占比降低、单位发电碳排放量地的发电能源的发电量占比提高。
作为优选，基于虚拟电厂的智能调度方法还计算多种发电能源的稳定性，根据未来发电量的需求、发电能源的稳定性和发电能源的单位发电碳排放量确定发电量的占比；
计算多种发电能源的稳定性具体为：获取多种发电能源的历史发电数据，建立以发电日期为横坐标、发电量为纵坐标的直角坐标系，将历史发电数据设置在直角坐标系上；
将任意两个相邻的发电数据相连构成线段，所有线段的集合构成折线，对历史发电数据进行拟合得到拟合曲线，计算折线和拟合曲线之间构成的图形的面积，面积越大的历史发电数据对应的发电能源稳定性越差，面积越小的历史发电数据对应的发电能源稳定性越好；
构建神经网络模型，以未来发电量的需求、所有发电能源的稳定性和所有发电能源的单位发电碳排放量作为输入，多种发电能源的发电量占比的最优解作为输出，确保虚拟电厂以最优解对各种发电能源的发电量占比进行调控。
基于虚拟电厂的智能调度系统，包括：
数据获取模块，用于获取用户侧的历史用电数据；
数据分析模块，用于对历史用电数据进行分析，预测用户侧未来用电需求量，并根据用户侧未来用电需求量确定多种发电能源的发电量占比；
控制模块，用于根据多种发电能源的发电量占比控制多种能源在未来的发电量；
监控模块，用于对多种发电能源的总发电量以及用户侧的用电需求量进行监控，确保多种发电能源的总发电量实际的使用需求。
一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行基于虚拟电厂的智能调度方法。
本发明的有益效果是：本发明通过对于用户侧的未来用电需求做出精准预测，从而虚拟电厂可以根据用户侧的未来用电需求合理分配各种发电能源的发电量占比以及总的发电量，同时虚拟电厂对于实时的总发电量和用电量进行跟踪监测，确保了多种发电能源的总发电量实际的使用需求。
附图说明
图1是本发明的一种流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步描述。
实施例：
基于虚拟电厂的智能调度方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤1，获取用户侧的历史用电数据，根据用户侧的历史用电数据对用户侧未来用电需求进行预测；
步骤2，虚拟电厂根据用户侧未来用电需求制订发电量规划，根据未来发电量的需求确定多种发电能源的发电量占比；
步骤3，虚拟电厂根据发电量规划对用户侧进行供电，同时虚拟电厂对多种发电能源的总发电量以及用户侧的用电需求量进行监控，若多种发电能源的总发电量与用户侧的用电需求量的差值超过阈值，则实时调整多种发电能源的发电量占比，确保多种发电能源的总发电量实际的使用需求。
本实施例中，不同的发电能源包括但不限于火力发电、水力发电、核能、风能和太阳能，虚拟电厂对于不同种类的发电能源根据实际的需求进行灵活调控发电量占比，同时对于实时的总发电量和用电量进行跟踪监测，实时调整多种发电能源的发电量占比，调整的原则可以是优先调整非可再生发电能源，容易控制发电量大小的能源等，因此本方案确保了多种发电能源的总发电量与用户侧的用电需求量的匹配，虚拟电厂做到了智能调度，节约了能源消耗。
所述的步骤1具体为：获取用户侧的历史用电数据，建立以用户用电日期为横坐标、用户用电量为纵坐标的直角坐标系，将历史用电数据设置在直角坐标系上；
对历史用电数据进行拟合得到拟合曲线，获取用户侧未来用电日期，该日期对应的拟合曲线上的纵坐标的数值级为用户侧未来用电需求量。
所述的步骤2中，还计算多种发电能源的稳定性，根据未来发电量的需求和发电能源的稳定性确定发电量的占比；
计算多种发电能源的稳定性具体为：获取多种发电能源的历史发电数据，建立以发电日期为横坐标、发电量为纵坐标的直角坐标系，将历史发电数据设置在直角坐标系上；
将任意两个相邻的发电数据相连构成线段，所有线段的集合构成折线，对历史发电数据进行拟合得到拟合曲线，计算折线和拟合曲线之间构成的图形的面积，面积越大的历史发电数据对应的发电能源稳定性越差，面积越小的历史发电数据对应的发电能源稳定性越好；
未来发电量的需求量提升时，稳定性好的发电能源的占比提升，稳定性差的发电能源的占比下降；未来发电量的需求量下降时，稳定性好的发电能源的占比下降，稳定性差的发电能源的占比提升。
本实施例中，在虚拟电厂进行调度时，还需考虑发电能源的稳定性，例如风力发电和光伏发电稳定性较差，而火力发电和核能发电的稳定性就较好，稳定性较差的发电能源在提升占比时就要相比稳定性较好的发电能源提升占比的幅度要小，反之同理。且本方案通过折线和拟合曲线之间构成的图形的面积判断稳定性的方案对于稳定性判断更为合理，同时折线和拟合曲线之间构成的图形的面积可以随着历史数据的变化而动态变化，充分考虑了历史数据对于稳定性影响因素。
在确定多种发电能源的发电量占比时，还获取每种发电能源的最大发电功率，单个发电能源的发电占比乘以未来发电量的需求小于等于单个发电能源的发电功率乘以发电时间；若达到最大发电功率的发电能源的数量超过设定值，则虚拟电厂判断发电能源存在负荷风险，虚拟电厂发出告警提醒相关人员。
基于虚拟电厂的智能调度方法还获取各种发电能源的碳排放量，确定各种发电能源的单位发电碳排放量，根据单位发电碳排放量对多种发电能源的发电量占比进行修正，单位发电碳排放量高的发电能源的发电量占比降低、单位发电碳排放量地的发电能源的发电量占比提高。
基于虚拟电厂的智能调度方法还计算多种发电能源的稳定性，根据未来发电量的需求、发电能源的稳定性和发电能源的单位发电碳排放量确定发电量的占比；
计算多种发电能源的稳定性具体为：获取多种发电能源的历史发电数据，建立以发电日期为横坐标、发电量为纵坐标的直角坐标系，将历史发电数据设置在直角坐标系上；
将任意两个相邻的发电数据相连构成线段，所有线段的集合构成折线，对历史发电数据进行拟合得到拟合曲线，计算折线和拟合曲线之间构成的图形的面积，面积越大的历史发电数据对应的发电能源稳定性越差，面积越小的历史发电数据对应的发电能源稳定性越好；
构建神经网络模型，以未来发电量的需求、所有发电能源的稳定性和所有发电能源的单位发电碳排放量作为输入，多种发电能源的发电量占比的最优解作为输出，确保虚拟电厂以最优解对各种发电能源的发电量占比进行调控。本实施例中，最优解可以根据实际需求进行灵活调整，例如以碳排放量较小的情况为最优解，或者以确保发电能源的稳定性较高的情况为最优解，亦或是同时兼顾碳排放量和稳定性两个因素，神经网络模型根据实际的需求通过足够的训练集进行优化。
基于虚拟电厂的智能调度系统，包括：
数据获取模块，用于获取用户侧的历史用电数据；
数据分析模块，用于对历史用电数据进行分析，预测用户侧未来用电需求量，并根据用户侧未来用电需求量确定多种发电能源的发电量占比；
控制模块，用于根据多种发电能源的发电量占比控制多种能源在未来的发电量；
监控模块，用于对多种发电能源的总发电量以及用户侧的用电需求量进行监控，确保多种发电能源的总发电量实际的使用需求。
一种计算机可读存储介质，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行基于虚拟电厂的智能调度方法。
需要说明的是，本申请实施例所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、闪存、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本申请中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本申请中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的计算机程序。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的计算机程序可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本申请各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。其中，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现，所描述的单元也可以设置在处理器中。其中，这些单元的名称在某种情况下并不构成对该单元本身的限定。
作为另一方面，本申请还提供了计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的电子设备中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该电子设备中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被一个该电子设备执行时，使得该电子设备实现上述实施例中所述的方法。
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于动作执行的设备的若干模块或者单元，但是这种划分并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多模块或者单元的特征和功能可以在一个模块或者单元中具体化。反之，上文描述的一个模块或者单元的特征和功能可以进一步划分为由多个模块或者单元来具体化。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施方式可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本申请实施方式的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本申请实施方式的方法。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.基于虚拟电厂的智能调度方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤1，获取用户侧的历史用电数据，根据用户侧的历史用电数据对用户侧未来用电需求进行预测；
步骤2，虚拟电厂根据用户侧未来用电需求制订发电量规划，根据未来发电量的需求确定多种发电能源的发电量占比；
步骤3，虚拟电厂根据发电量规划对用户侧进行供电，同时虚拟电厂对多种发电能源的总发电量以及用户侧的用电需求量进行监控，若多种发电能源的总发电量与用户侧的用电需求量的差值超过阈值，则实时调整多种发电能源的发电量占比，确保多种发电能源的总发电量实际的使用需求。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟电厂的智能调度方法，其特征是，所述的步骤1具体为：获取用户侧的历史用电数据，建立以用户用电日期为横坐标、用户用电量为纵坐标的直角坐标系，将历史用电数据设置在直角坐标系上；
对历史用电数据进行拟合得到拟合曲线，获取用户侧未来用电日期，该日期对应的拟合曲线上的纵坐标的数值级为用户侧未来用电需求量。
3.根据权利1所述的基于虚拟电厂的智能调度方法，其特征是，所述的步骤2中，还计算多种发电能源的稳定性，根据未来发电量的需求和发电能源的稳定性确定发电量的占比；
计算多种发电能源的稳定性具体为：获取多种发电能源的历史发电数据，建立以发电日期为横坐标、发电量为纵坐标的直角坐标系，将历史发电数据设置在直角坐标系上；
将任意两个相邻的发电数据相连构成线段，所有线段的集合构成折线，对历史发电数据进行拟合得到拟合曲线，计算折线和拟合曲线之间构成的图形的面积，面积越大的历史发电数据对应的发电能源稳定性越差，面积越小的历史发电数据对应的发电能源稳定性越好；
未来发电量的需求量提升时，稳定性好的发电能源的占比提升，稳定性差的发电能源的占比下降；未来发电量的需求量下降时，稳定性好的发电能源的占比下降，稳定性差的发电能源的占比提升。
4.根据权利要求3所述的基于虚拟电厂的智能调度方法，其特征是，在确定多种发电能源的发电量占比时，还获取每种发电能源的最大发电功率，单个发电能源的发电占比乘以未来发电量的需求小于等于单个发电能源的发电功率乘以发电时间；若达到最大发电功率的发电能源的数量超过设定值，则虚拟电厂判断发电能源存在负荷风险，虚拟电厂发出告警提醒相关人员。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟电厂的智能调度方法，其特征是，还获取各种发电能源的碳排放量，确定各种发电能源的单位发电碳排放量，根据单位发电碳排放量对多种发电能源的发电量占比进行修正，单位发电碳排放量高的发电能源的发电量占比降低、单位发电碳排放量地的发电能源的发电量占比提高。
6.根据权利要求5所述的基于虚拟电厂的智能调度方法，其特征是，还计算多种发电能源的稳定性，根据未来发电量的需求、发电能源的稳定性和发电能源的单位发电碳排放量确定发电量的占比；
计算多种发电能源的稳定性具体为：获取多种发电能源的历史发电数据，建立以发电日期为横坐标、发电量为纵坐标的直角坐标系，将历史发电数据设置在直角坐标系上；
将任意两个相邻的发电数据相连构成线段，所有线段的集合构成折线，对历史发电数据进行拟合得到拟合曲线，计算折线和拟合曲线之间构成的图形的面积，面积越大的历史发电数据对应的发电能源稳定性越差，面积越小的历史发电数据对应的发电能源稳定性越好；
构建神经网络模型，以未来发电量的需求、所有发电能源的稳定性和所有发电能源的单位发电碳排放量作为输入，多种发电能源的发电量占比的最优解作为输出，确保虚拟电厂以最优解对各种发电能源的发电量占比进行调控。
7.基于虚拟电厂的智能调度系统，其特征是，包括：
数据获取模块，用于获取用户侧的历史用电数据；
数据分析模块，用于对历史用电数据进行分析，预测用户侧未来用电需求量，并根据用户侧未来用电需求量确定多种发电能源的发电量占比；
控制模块，用于根据多种发电能源的发电量占比控制多种能源在未来的发电量；
监控模块，用于对多种发电能源的总发电量以及用户侧的用电需求量进行监控，确保多种发电能源的总发电量实际的使用需求。
8.一种计算机可读存储介质，其特征是，所述存储介质上存储有能被计算机读取的计算机程序，所述计算机程序被设置为运行时执行如权利要求1-6任一项所述的基于虚拟电厂的智能调度方法。
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