CN117559498A - 一种农村能源站的调控方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农村能源站的调控方法、装置、设备及存储介质。通过获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间变化曲线；用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态；根据用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量；根据农村能源站的调控可用容量和用能时空分布信息确定充放电调控策略，控制农村能源站基于充放电调控策略对电动农业机械进行充放电，利用电动农业机械的动力电池的储能或储能空间对农村能源站进行能源调控，既能够使农村能源站得到有效调控，又能够提高农业机械的动力电池利用率，减少资源浪费。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种农村能源站的调控方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
清洁能源供应和电能终端消费位置的综合能源系统是实现能源转型的重要途径。动力电池的大规模运用是实现农业机械电能替代的关键。
田间农作物和温室农作物全生育期需要全程农机进行生产作业。田间农作物的特点是具有一定的农业生产周期，农业机械闲置时间长，燃油消耗高，碳排放居高不下，如果能够采用电能替代可以减少对环境的破坏，但是对农村能源站的供电会造成很大压力。温室农业的特点是：电气化程度高，作物全年所需农业设施需电量巨大，对农村能源站的功能也会造成不小的压力。因此，在对农村能源站进行有效调控的过程中考虑农业机械的上述特性。
然而，目前已有的调控方式没有考虑农村地区的农业生产的用电特点，无法针对性的实现农村能源站的有效调控。
发明内容
本发明提供了一种农村能源站的调控方法、装置、设备及存储介质，以解决已有的调控方式无法针对农业地区的农业生产特性，有效实现农村能源站的调控的问题，利用电动农业机械的动力电池的储能或储能空间对农村能源站进行能源调控，既能够使农村能源站得到有效调控，又能够提高农业机械的动力电池利用率，减少资源浪费。
根据本发明的一方面，提供了一种农村能源站的调控方法，包括：
获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；所述电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间的变化；所述用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态随时间的变化；
根据所述用能时空分布信息和所述电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量；
根据所述农村能源站的调控可用容量和所述用能时空分布信息确定充放电调控策略，控制所述农村能源站基于所述充放电调控策略对所述电动农业机械进行充放电。
进一步的，获取目标农村地区的用能时空分布信息，包括：
获取目标农村地区中各农村能源站的用能信息；所述用能信息包括：生活用能时间与用能量，电动农业机械用能时间与用能量；
根据各所述农村能源站的用能信息确定目标农村地区在各农村能源站的用能时空分布信息。
进一步的，获取目标农村地区的电动农业机械载荷谱，包括：
获取目标农村地区中各变电站节点的电动农业机械载荷信息；其中，电动农业机械载荷信息包括：电动农业机械类型、电动农业机械数量、每个电动农业机械的农业生产时间、平均充电功率；
根据所述电动农业机械载荷信息生成电动农业机械载荷谱。
进一步的，根据所述用能时空分布信息和所述电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量，包括：
按照农业生产活动规律，根据所述电动农业机械载荷谱确定每个类型的电动农业机械的所需充电量；根据所述用能时空分布信息和每个类型的电动农业机械的电池容量确定所述农村能源站在每个时刻的调控可用容量；
其中，每个类型的电动农业机械的所需充电量的计算公式为：
调控可用容量的计算公式为：
其中，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；/>为处于满电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；Qsta为农村能源站的备用电池容量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的所需充电量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的载荷；Pev,b为第b个类型的电动农业机械的平均充电功率；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间，t2为电动农业机械空闲周期的结束时间，/>为第b个类型的电动农业机械的充电时长。
进一步的，所述根据所述农村能源站的调控可用容量和所述用能时空分布信息，确定充放电调控策略，包括：
从所述用能时空分布信息中获取所述农村能源站在当前时刻的负荷；
将电网稳态功率和所述农村能源站在当前时刻的负荷的差值确定为农村能源站在当前时刻的目标调控功率；
获取所述电动农业机械在电动农业机械空闲周期的充电功率；
根据所述充电功率、所述目标调控功率和所述调控可用容量确定电动农业机械的充放电调控功率。
进一步的，所述根据所述充电功率、所述目标调控功率和所述调控可用容量确定充放电调控功率，包括：
根据所述充电功率和所述调控可用容量确定调控约束条件；
根据所述调控约束条件和所述目标调控功率确定所述充放电调控功率，以使所述农村能源站的预测功率和所述目标调控功率的差值达到最小。
进一步的，对于充电状态的电动农业机械，约束条件为：
对于满电状态的电动农业机械，约束条件为：
其中，Pt为农村能源站在t时刻的充电功率，Δt为调控时长，Pe为电动农业机械的额定充电功率，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为农村能源站在时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在时刻的电池容量；/>第b个类型的电动农业机械的充电时长；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间；t2为电动农业机械空闲周期的结束时间；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；A+表示农村能源站储能的上调预测功率；A-表示农村能源站储能的下调预测功率。
进一步的，根据所述调控约束条件和所述目标调控功率确定所述充放电调控功率，包括：
对于充电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+-Pt；P-＝A-+Pt；
对于满电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+；P-＝0；
其中，P+为放电调控功率，P-为充电调控功率。
根据本发明的一方面，提供了一种农村能源站的调控装置，包括：
信息获取模块，用于获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；所述电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间的变化；所述用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态随时间的变化；
容量确定模块，用于根据所述用能时空分布信息和所述电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量；
调控模块，用于根据所述农村能源站的调控可用容量和所述用能时空分布信息确定充放电调控策略，控制所述农村能源站基于所述充放电调控策略对所述电动农业机械进行充放电。
进一步的，所述信息获取模块，包括：
用户信息获取单元，用于获取目标农村地区中各农村能源站的用能信息；所述用能信息包括：生活用能时间与用能量，电动农业机械用能时间与用能量；
时空信息确定单元，用于根据各所述农村能源站的用能信息确定目标农村地区在各农村能源站的用能时空分布信息。
进一步的，所述信息获取模块，包括：
载荷信息获取单元，用于获取目标农村地区中各变电站节点的电动农业机械载荷信息；其中，电动农业机械载荷信息包括：电动农业机械类型、电动农业机械数量、每个电动农业机械的农业生产时间、平均充电功率；
载荷谱生成单元，用于根据所述电动农业机械载荷信息生成电动农业机械载荷谱。
进一步的，所述容量确定模块，包括：
充电量确定单元，用于按照农业生产活动规律，根据所述电动农业机械载荷谱确定每个类型的电动农业机械的所需充电量；
容量确定单元，用于根据所述用能时空分布信息和每个类型的电动农业机械的电池容量确定所述农村能源站在每个时刻的调控可用容量；
其中，每个类型的电动农业机械的所需充电量的计算公式为：
调控可用容量的计算公式为：
其中，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；/>为处于满电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；Qsta为农村能源站的备用电池容量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的所需充电量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的载荷；Pev,b为第b个类型的电动农业机械的平均充电功率；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间，t2为电动农业机械空闲周期的结束时间，/>为第b个类型的电动农业机械的充电时长。
进一步的，所述调控模块，包括：
负荷获取单元，用于从所述用能时空分布信息中获取所述农村能源站在当前时刻的负荷；
目标调控功率确定单元，用于将电网稳态功率和所述农村能源站在当前时刻的负荷的差值确定为农村能源站在当前时刻的目标调控功率；
充电功率获取单元，用于获取所述电动农业机械在电动农业机械空闲周期的充电功率；
调控功率确定单元，用于根据所述充电功率、所述目标调控功率和所述调控可用容量确定电动农业机械的充放电调控功率。
进一步的，所述调控功率确定单元，包括：
约束条件确定子单元，用于根据所述充电功率和所述调控可用容量确定调控约束条件；
调控功率确定子单元，用于根据所述调控约束条件和所述目标调控功率确定所述充放电调控功率，以使所述农村能源站的预测功率和所述目标调控功率的差值达到最小。
进一步的，对于充电状态的电动农业机械，约束条件为：
对于满电状态的电动农业机械，约束条件为：
其中，Pt为农村能源站在t时刻的充电功率，Δt为调控时长，Pe为电动农业机械的额定充电功率，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为农村能源站在时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在时刻的电池容量；/>第b个类型的电动农业机械的充电时长；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间；t2为电动农业机械空闲周期的结束时间；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；A+表示农村能源站储能的上调预测功率；A-表示农村能源站储能的下调预测功率。
进一步的，所述调控功率确定子单元，具体用于：
对于充电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+-Pt；P-＝A-+Pt；
对于满电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+；P-＝0；
其中，P+为放电调控功率，P-为充电调控功率。
根据本发明的另一方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
至少一个处理器；以及
与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的农村能源站的调控方法。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的农村能源站的调控方法。
本发明实施例的技术方案，通过获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间变化曲线；用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态；根据用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量；根据农村能源站的调控可用容量和用能时空分布信息确定充放电调控策略，控制农村能源站基于充放电调控策略对电动农业机械进行充放电，利用电动农业机械的动力电池的储能或储能空间对农村能源站进行能源调控，解决了已有的调控方式无法针对农业地区的农业生产特性，有效实现农村能源站的调控的问题，达到既能够使农村能源站得到有效调控，又能够提高农业机械的动力电池利用率，减少资源浪费的有益效果。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种农村能源站的调控方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的一种农村能源站的调控方法的流程图；
图3是本发明实施例三提供的一种农村能源站的调控装置的结构示意图；
图4是实现本发明实施例的农村能源站的调控方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
实施例一
图1是本发明实施例一提供了一种农村能源站的调控方法的流程图，本实施例可适用于对农村地区部署的农村能源站进行调控的情况，该方法可以由农村能源站的调控装置来执行，该农村能源站的调控装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该农村能源站的调控装置可配置于电子设备中。如图1所示，该方法包括：
S110、获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间的变化；用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态随时间的变化。
其中，目标农村地区是指需要进行对所部署的农村能源站进行能源调控的农村地区。用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态随时间的变化。电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间的变化。
在一个可选实施例中，获取目标农村地区的用能时空分布信息，包括：获取目标农村地区中各农村能源站的用能信息；用能信息包括：生活用能时间与用能量，电动农业机械用能时间与用能量；根据各农村能源站的用能信息确定目标农村地区在各农村能源站的用能时空分布信息。
在本实施中，基于农村地区生产生活用能信息，根据农村居民生活规律、农村地区工业用能数据等信息，得出目标农村地区的不同农村能源站的用能时空分布信息Pi,j；用能时空分布信息Pi,j能够反映目标农村地区中各农村能源站的负荷状态随时间的变化。
示例性的，获取目标农村地区的用能数据，对用能数据进行数据处理后按照不同的农村能源站节点连接的区域划分，绘制出各农村能源站所供能的地区的用能负荷图，得出目标农村地区的用能时空分布信息。
在另一个可选实施例中，获取目标农村地区的电动农业机械载荷谱，包括：
获取目标农村地区中各变电站节点的电动农业机械载荷信息；其中，电动农业机械载荷信息包括：电动农业机械类型、电动农业机械数量、每个电动农业机械的农业生产时间、平均充电功率；根据所述电动农业机械载荷信息生成电动农业机械载荷谱。
在本实施例中，获取目标农村地区中各变电站节点的电动农业机械载荷信息，电动农业机械载荷信息可以包括：电动农业机械类型、电动农业机械数量、每个电动农业机械的农业生产时间、平均充电功率。分析各类型电动农业机械对应的电动农业机械载荷信息随时间的变化曲线，生成电动农业机械载荷谱。电动农业机械载荷谱能够反映每个类型的电动农业机械的功率变化情况。
示例性的，在一个具体的实施例中，根据农田作业连续性、作业规模等精细表征所涉及重要农业机械的载荷变化特点，按不同功率对电动农业机械进行类型划分，针对每个类型的电动农业机械，获取电动农业机械数量、农业生产时间、动力电池容量的平均充电功率、农业机械的单次运行时长与充电时长tre等信息。利用日运行时间段、年运行时间段、充电功率等数据，得出该区域全年分时段农业机械功率情况，形成电动农业机械载荷谱。
S120、根据用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量。
其中，调控可用容量是指农村电源站中能够参与电网调控的容量，以及可以调控的储能容量。例如在农闲阶段电动农业机械的动力电池可以向电网放电，也可以利用电网充电实现农村能源站的储能调控。
在本实施例中，根据用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱确定每个类型的电动农业机械的所需充电量。根据所需充电量确定电动农业机械在充电状态以及满电状态下的电池容量；根据用能时空分布信息中每个类型的电动农业机械的数量以及电池容量确定农村能源站的调控可用容量。
S130、根据农村能源站的调控可用容量和用能时空分布信息确定充放电调控策略，控制农村能源站基于充放电调控策略对电动农业机械进行充放电。
其中，充放电调控策略是控制电动农业机械充电或放电的策略，充放电调控策略可以包括：充放电功率和充放电时间等。
在本实施例中，根据农村能源站的用能时空分布信息确定农村能源站在当前时刻需要调控的功率，即目标调控功率。根据目标调控功率和农村能源站的调控可用容量构成的目标函数和约束条件，求解得到电动农业机械的充放电参数，如充电功率和/或放电功率，基于充放电参数构成控制电动农业机械充放电的充放电调控策略，农村能源站基于充放电调控策略对电动农业机械进行充放电，以使农村能源站能够利用电动农业机械的动力电池的储能或储能空间得到能源调控。
本发明实施例的技术方案，通过获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间变化曲线；用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态；根据用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量；根据农村能源站的调控可用容量和用能时空分布信息确定充放电调控策略，控制农村能源站基于充放电调控策略对电动农业机械进行充放电，利用电动农业机械的动力电池的储能或储能空间对农村能源站进行能源调控，既能够使农村能源站得到有效调控，又能够提高农业机械的动力电池利用率，减少资源浪费。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的一种农村能源站的调控方法的流程图，本实施例对上述实施例的S130进一步限定，根据所述农村能源站的调控可用容量和所述用能时空分布信息确定充放电调控策略，包括：从所述用能时空分布信息中获取所述农村能源站在当前时刻的负荷；
将电网稳态功率和所述农村能源站在当前时刻的负荷的差值确定为农村能源站在当前时刻的目标调控功率；
获取所述电动农业机械在电动农业机械空闲周期的充电功率；
根据所述充电功率、所述目标调控功率和所述调控可用容量确定电动农业机械的充放电调控功率。
如图2所示，该方法包括：
S210、获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间变化曲线；用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态。
S220、根据用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量。
在一个可选实施例中，根据用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量，包括：
按照农业生产活动规律，根据所述电动农业机械载荷谱确定每个类型的电动农业机械的所需充电量；根据所述用能时空分布信息和每个类型的电动农业机械的电池容量确定所述农村能源站在每个时刻的调控可用容量；
其中，每个类型的电动农业机械的所需充电量的计算公式为：
调控可用容量的计算公式为：
其中，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；/>为处于满电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；Qsta为农村能源站的备用电池容量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的所需充电量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的载荷；Pev,b为第b个类型的电动农业机械的平均充电功率；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间，t2为电动农业机械空闲周期的结束时间，/>为第b个类型的电动农业机械的充电时长。
其中，农村能源站的备用电池容量可以根据目标农村地区的当地环境以及电池损耗确定，本实施例对此不设限制。
S230、从用能时空分布信息中获取农村能源站在当前时刻的负荷。
S240、将电网稳态功率和农村能源站在当前时刻的负荷的差值确定为农村能源站在当前时刻的目标调控功率。
其中，电网稳态功率是指农村能源站在保持电网稳态的情况下的功率，电网稳态功率可以从农村能源站的电网数据中获取，本实施例对此不设限制。
在本实施例中，根据用能时空分布信息所呈现目标农村地区中各农村能源站的负荷状态随时间的变化数据确定农村能源站在当前时刻的负荷，根据电网稳态功率和农村能源站在当前时刻的负荷确定农村能源站在当前时刻的目标调控功率为：
Atask＝P0-Pij
其中，Atask为目标调控功率，P0为电网稳态功率，Pij为农村能源站在当前时刻的负荷。
S250、获取电动农业机械在电动农业机械空闲周期的充电功率。
S260、根据充电功率、目标调控功率和调控可用容量确定电动农业机械的充放电调控功率。
在一个可选实施例中，根据充电功率、目标调控功率和调控可用容量确定电动农业机械的充放电调控功率，包括：
根据所述充电功率和所述调控可用容量确定调控约束条件；
根据所述调控约束条件和所述目标调控功率确定所述充放电调控功率，以使所述农村能源站的预测功率和所述目标调控功率的差值达到最小。
在本实施例中，对于充电状态的电动农业机械，约束条件为：
对于满电状态的电动农业机械，约束条件为：
其中，Pt为农村能源站在t时刻的充电功率，Δt为调控时长，Pe为电动农业机械的额定充电功率，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为农村能源站在时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在时刻的电池容量；/>第b个类型的电动农业机械的充电时长；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间；t2为电动农业机械空闲周期的结束时间；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；A+表示农村能源站储能的上调预测功率；A-表示农村能源站储能的下调预测功率。
在本实施例中，根据所述调控约束条件和所述目标调控功率确定所述充放电调控功率，包括：
对于充电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+-Pt；P-＝A-+Pt；
对于满电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+；P-＝0；
其中，P+为放电调控功率，P-为充电调控功率。
具体的，农村能源站的预测功率A包括：上调预测功率A+和下调预测功率A-。对于充电状态的电动农业机械，也即在电动农业机械空闲周期的开始时间至电动农业机械的充电结束时间，可以通过降低电动农业机械的充电功率或控制电动农业机械向农村能源站反向放电，实现对农村能源站储能的向上调控。对于满电状态的电动农业机械，也即在电动农业机械的充电结束时间至电动农业机械空闲周期的结束时间，可以通过提高电动农业机械的充电功率，实现对农村能源站储能的向下调控。在满足上述约束条件的情况下，以所述农村能源站的预测功率和目标调控功率的差值达到最小为目标，也即使农村能源站的预测功率尽可能接近目标调控功率，确定放电调控功率P+以及充电调控功率P-。
S270、控制农村能源站基于充放电调控功率对电动农业机械进行充放电。
本发明实施例的技术方案，通过获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；根据用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量；从用能时空分布信息中获取农村能源站在当前时刻的负荷；将电网稳态功率和农村能源站在当前时刻的负荷的差值确定为农村能源站在当前时刻的目标调控功率；获取电动农业机械在电动农业机械空闲周期的充电功率；根据充电功率、目标调控功率和调控可用容量确定电动农业机械的充放电调控功率；控制农村能源站基于充放电调控功率对电动农业机械进行充放电，通过对农村用能进行时空分析，并利用电动农业机械的动力电池的储能或储能空间对农村能源站进行能源调控，既使农村能源站得到有效调控，又提高了农业机械的动力电池利用率，减少了资源浪费，解决了电动农业机械在农闲时期长时间闲置的问题。
实施例三
图3是本发明实施例三提供的一种农村能源站的调控装置的结构示意图。如图3所示，该装置包括：
信息获取模块310，用于获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；所述电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间的变化；所述用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态随时间的变化；
容量确定模块320，用于根据所述用能时空分布信息和所述电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量；
调控模块330，用于根据所述农村能源站的调控可用容量和所述用能时空分布信息确定充放电调控策略，控制所述农村能源站基于所述充放电调控策略对所述电动农业机械进行充放电。
可选的，所述信息获取模块310，包括：
用户信息获取单元，用于获取目标农村地区中各农村能源站的用能信息；所述用能信息包括：生活用能时间与用能量，电动农业机械用能时间与用能量；
时空信息确定单元，用于根据各所述农村能源站的用能信息确定目标农村地区在各农村能源站的用能时空分布信息。
可选的，所述信息获取模块310，包括：
载荷信息获取单元，用于获取目标农村地区中各变电站节点的电动农业机械载荷信息；其中，电动农业机械载荷信息包括：电动农业机械类型、电动农业机械数量、每个电动农业机械的农业生产时间、平均充电功率；
载荷谱生成单元，用于根据所述电动农业机械载荷信息生成电动农业机械载荷谱。
可选的，所述容量确定模块320，包括：
充电量确定单元，用于按照农业生产活动规律，根据所述电动农业机械载荷谱确定每个类型的电动农业机械的所需充电量；
容量确定单元，用于根据所述用能时空分布信息和每个类型的电动农业机械的电池容量确定所述农村能源站在每个时刻的调控可用容量；
其中，每个类型的电动农业机械的所需充电量的计算公式为：
调控可用容量的计算公式为：
其中，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；/>为处于满电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；Qsta为农村能源站的备用电池容量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的所需充电量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的载荷；Pev,b为第b个类型的电动农业机械的平均充电功率；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间，t2为电动农业机械空闲周期的结束时间，/>为第b个类型的电动农业机械的充电时长。
可选的，所述调控模块，包括：
负荷获取单元，用于从所述用能时空分布信息中获取所述农村能源站在当前时刻的负荷；
目标调控功率确定单元，用于将电网稳态功率和所述农村能源站在当前时刻的负荷的差值确定为农村能源站在当前时刻的目标调控功率；
充电功率获取单元，用于获取所述电动农业机械在电动农业机械空闲周期的充电功率；
调控功率确定单元，用于根据所述充电功率、所述目标调控功率和所述调控可用容量确定电动农业机械的充放电调控功率。
可选的，所述调控功率确定单元，包括：
约束条件确定子单元，用于根据所述充电功率和所述调控可用容量确定调控约束条件；
调控功率确定子单元，用于根据所述调控约束条件和所述目标调控功率确定所述充放电调控功率，以使所述农村能源站的预测功率和所述目标调控功率的差值达到最小。
可选的，对于充电状态的电动农业机械，约束条件为：
对于满电状态的电动农业机械，约束条件为：
其中，Pt为农村能源站在t时刻的充电功率，Δt为调控时长，Pe为电动农业机械的额定充电功率，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为农村能源站在时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在时刻的电池容量；/>第b个类型的电动农业机械的充电时长；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间；t2为电动农业机械空闲周期的结束时间；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；A+表示农村能源站储能的上调预测功率；A-表示农村能源站储能的下调预测功率。/>
可选的，所述调控功率确定子单元，具体用于：
对于充电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+-Pt；P-＝A-+Pt；
对于满电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+；P-＝0；
其中，P+为放电调控功率，P-为充电调控功率。
本发明实施例所提供的农村能源站的调控装置可执行本发明任意实施例所提供的农村能源站的调控方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图4示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
如图4所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)12、随机访问存储器(RAM)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(ROM)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(RAM)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM 13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、ROM 12以及RAM 13通过总线14彼此相连。输入/输出(I/O)接口15也连接至总线14。
电子设备10中的多个部件连接至I/O接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如农村能源站的调控方法。
在一些实施例中，农村能源站的调控方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM 12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到RAM 13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的农村能源站的调控方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行农村能源站的调控方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)、区块链网络和互联网。
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与VPS服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (18)
1.一种农村能源站的调控方法，其特征在于，包括：
获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；所述电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间的变化；所述用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态随时间的变化；
根据所述用能时空分布信息和所述电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量；
根据所述农村能源站的调控可用容量和所述用能时空分布信息确定充放电调控策略，控制所述农村能源站基于所述充放电调控策略对所述电动农业机械进行充放电。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标农村地区的用能时空分布信息，包括：
获取目标农村地区中各农村能源站的用能信息；所述用能信息包括：生活用能时间与用能量，电动农业机械用能时间与用能量；
根据各所述农村能源站的用能信息确定目标农村地区在各农村能源站的用能时空分布信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取目标农村地区的电动农业机械载荷谱，包括：
获取目标农村地区中各变电站节点的电动农业机械载荷信息；其中，电动农业机械载荷信息包括：电动农业机械类型、电动农业机械数量、每个电动农业机械的农业生产时间、平均充电功率；
根据所述电动农业机械载荷信息生成电动农业机械载荷谱。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述用能时空分布信息和所述电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量，包括：
按照农业生产活动规律，根据所述电动农业机械载荷谱确定每个类型的电动农业机械的所需充电量；根据所述用能时空分布信息和每个类型的电动农业机械的电池容量确定所述农村能源站在每个时刻的调控可用容量；
其中，每个类型的电动农业机械的所需充电量的计算公式为：
调控可用容量的计算公式为：
其中，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；/>为处于满电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；Qsta为农村能源站的备用电池容量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的所需充电量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的载荷；Pev,b为第b个类型的电动农业机械的平均充电功率；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间，t2为电动农业机械空闲周期的结束时间，/>为第b个类型的电动农业机械的充电时长。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述农村能源站的调控可用容量和所述用能时空分布信息，确定充放电调控策略，包括：
从所述用能时空分布信息中获取所述农村能源站在当前时刻的负荷；
将电网稳态功率和所述农村能源站在当前时刻的负荷的差值确定为农村能源站在当前时刻的目标调控功率；
获取所述电动农业机械在电动农业机械空闲周期的充电功率；
根据所述充电功率、所述目标调控功率和所述调控可用容量确定电动农业机械的充放电调控功率。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述充电功率、所述目标调控功率和所述调控可用容量确定充放电调控功率，包括：
根据所述充电功率和所述调控可用容量确定调控约束条件；
根据所述调控约束条件和所述目标调控功率确定所述充放电调控功率，以使所述农村能源站的预测功率和所述目标调控功率的差值达到最小。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对于充电状态的电动农业机械，约束条件为：
对于满电状态的电动农业机械，约束条件为：
其中，Pt为农村能源站在t时刻的充电功率，Δt为调控时长，Pe为电动农业机械的额定充电功率，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为农村能源站在/>时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在/>时刻的电池容量；/>第b个类型的电动农业机械的充电时长；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间；t2为电动农业机械空闲周期的结束时间；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；A+表示农村能源站储能的上调预测功率；A-表示农村能源站储能的下调预测功率。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据所述调控约束条件和所述目标调控功率确定所述充放电调控功率，包括：
对于充电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+-Pt；P-＝A-+Pt；
对于满电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+；P-＝0；
其中，P+为放电调控功率，P-为充电调控功率。
9.一种农村能源站的调控装置，其特征在于，包括：
信息获取模块，用于获取目标农村地区的用能时空分布信息和电动农业机械载荷谱；所述电动农业机械载荷谱用于表述每个类型的电动农业机械的功率随时间的变化；所述用能时空分布信息用于表述目标农村地区中各农村能源站的负荷状态随时间的变化；
容量确定模块，用于根据所述用能时空分布信息和所述电动农业机械载荷谱确定农村能源站的调控可用容量；
调控模块，用于根据所述农村能源站的调控可用容量和所述用能时空分布信息确定充放电调控策略，控制所述农村能源站基于所述充放电调控策略对所述电动农业机械进行充放电。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述信息获取模块，包括：
用户信息获取单元，用于获取目标农村地区中各农村能源站的用能信息；所述用能信息包括：生活用能时间与用能量，电动农业机械用能时间与用能量；
时空信息确定单元，用于根据各所述农村能源站的用能信息确定目标农村地区在各农村能源站的用能时空分布信息。
11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述信息获取模块，包括：
载荷信息获取单元，用于获取目标农村地区中各变电站节点的电动农业机械载荷信息；其中，电动农业机械载荷信息包括：电动农业机械类型、电动农业机械数量、每个电动农业机械的农业生产时间、平均充电功率；
载荷谱生成单元，用于根据所述电动农业机械载荷信息生成电动农业机械载荷谱。
12.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述容量确定模块，包括：
充电量确定单元，用于按照农业生产活动规律，根据所述电动农业机械载荷谱确定每个类型的电动农业机械的所需充电量；
容量确定单元，用于根据所述用能时空分布信息和每个类型的电动农业机械的电池容量确定所述农村能源站在每个时刻的调控可用容量；
其中，每个类型的电动农业机械的所需充电量的计算公式为：
调控可用容量的计算公式为：
其中，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；/>为处于满电状态下的第b个类型的电动农业机械在t时刻的电池容量；Qsta为农村能源站的备用电池容量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的所需充电量；/>为第b个类型的电动农业机械在t时刻的载荷；Pev,b为第b个类型的电动农业机械的平均充电功率；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间，t2为电动农业机械空闲周期的结束时间，/>为第b个类型的电动农业机械的充电时长。
13.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调控模块，包括：
负荷获取单元，用于从所述用能时空分布信息中获取所述农村能源站在当前时刻的负荷；
目标调控功率确定单元，用于将电网稳态功率和所述农村能源站在当前时刻的负荷的差值确定为农村能源站在当前时刻的目标调控功率；
充电功率获取单元，用于获取所述电动农业机械在电动农业机械空闲周期的充电功率；
调控功率确定单元，用于根据所述充电功率、所述目标调控功率和所述调控可用容量确定电动农业机械的充放电调控功率。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述调控功率确定单元，包括：
约束条件确定子单元，用于根据所述充电功率和所述调控可用容量确定调控约束条件；
调控功率确定子单元，用于根据所述调控约束条件和所述目标调控功率确定所述充放电调控功率，以使所述农村能源站的预测功率和所述目标调控功率的差值达到最小。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，对于充电状态的电动农业机械，约束条件为：
对于满电状态的电动农业机械，约束条件为：
其中，Pt为农村能源站在t时刻的充电功率，Δt为调控时长，Pe为电动农业机械的额定充电功率，为农村能源站在t时刻的调控可用容量；/>为农村能源站在/>时刻的调控可用容量；/>为处于充电状态下的第b个类型的电动农业机械在/>时刻的电池容量；/>第b个类型的电动农业机械的充电时长；t1为电动农业机械空闲周期的开始时间；t2为电动农业机械空闲周期的结束时间；Nb为第b个类型的电动农业机械的总数量；A+表示农村能源站储能的上调预测功率；A-表示农村能源站储能的下调预测功率。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述调控功率确定子单元，具体用于：
对于充电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+-Pt；P-＝A-+Pt；
对于满电状态的电动农业机械，充放电调控功率为：
P+＝A+；P-＝0；
其中，P+为放电调控功率，P-为充电调控功率。
17.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
至少一个处理器，以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-8中任一项所述的农村能源站的调控方法。
18.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-8中任一项所述的农村能源站的调控方法。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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