一种风水光互补发电集控中心云控制方法技术

本发明专利技术提出一种风水光互补发电集控中心云控制方法，能够改善风、光、水发电系统的整体性能，提高系统的运行效率。具体为：构建集控中心，所述集控中心分为实时控制区、非控制生产区及生产管理区，所述实时控制区中部署有控制设备，所述非控制生产区部署有监测和预测设备，所述生产管理区分为云计算功能区和实时数据库；所述实时控制区和非控制生产区产生的实时数据转发到所述实时数据库中，所述云计算功能区基于所述实时数据，计算出最优控制调度策略，并回传至实时控制区中的控制设备实现风水光互补发电的控制。

A Cloud Control Method for Centralized Control Center of Geomantic-hydro-solar Complementary Generation

The invention provides a cloud control method for wind, water and solar complementary power generation centralized control center, which can improve the overall performance of wind, light and water power generation system and improve the operation efficiency of the system. Specifically, a centralized control center is constructed. The centralized control center is divided into real-time control area, uncontrolled production area and production management area. Control equipment is deployed in the real-time control area, monitoring and prediction equipment is deployed in the uncontrolled production area, and the production management area is divided into cloud computing functional area and real-time database. The cloud computing functional area calculates the optimal control scheduling strategy based on the real-time data and transmits it back to the control equipment in the real-time control area to realize the control of wind, water and solar power generation.

【技术实现步骤摘要】
一种风水光互补发电集控中心云控制方法
本专利技术涉及一种风水光互补发电集控中心云控制方法，属于智慧电厂能源调度

技术介绍
信息技术的发展催生了许多科技理论成果，为人熟知的就有云计算、物联网、网络化控制等，这三者的结合即为云控制系统。集控中心云控制系统是云控制系统在智慧电厂领域的应用。集控中心这一复杂系统的控制，一直是困扰电力企业生产控制和决策分析的关键问题。电力企业在长期运行过程中，产生了海量的经验、信息和数据，其中蕴含着丰富的价值。但是，目前电力企业的集控中心存在分散的、孤立的子信息单元，即信息孤岛，未形成一个共享资源池，使得信息难以共享，大量的冗余导致信息不一致，影响了对信息的进一步挖掘和利用。另一方面因为规模扩大，当前计算力受到限制，也缺少合适的控制调度机制，导致集控中心难以处理这些数据，集控中心对数据的整合和利用能力不足，这些因素严重影响了国民经济的深度发展。集控中心云控制系统的建设，能够提高新能源场站的综合管理水平，实现对所属地域分散的多个新能源场站远方监视以及控制，进一步实现“区域规划、远程集控、无人值班、少人值守”、“统一调度指挥、统一资源分配”的信息化、现代化科学管控模式。一方面实现对电站的有效控制，另一方面保证电站群的高效运行以及监控。同时，随着石油、煤炭等化石燃料的不断消耗，能源短缺、环境污染和生态环境恶化等问题日趋严重。风能、水能和太阳能等可再生能源或常规清洁能源互补系统，被认为是在技术、经济上的改善风电、光电并网消纳的方法之一。风水光互补发电系统是风力、水力与光伏发电系统的有机结合，在资源分布上三者有着天然的时空互补性。例如在我国南方大部分地区，春夏季节风速较小，日照较强、时间较短，雨量较充沛，风电场出力较小，光伏电厂和水电站能够承担更多的负荷；而秋冬季节相反。风电、光电在日负荷特性上具有互补性。然而，当前对于可再生能源发电调度策略的研究大多针对单一风能或太阳能以及“风光”、“风水”发电系统。综合考虑风、水、光三种能源的研究和控制方法尚不多见，且发电方法多采用单次优化，对偶然因素缺乏鲁棒性，因此在发电方法上有待更多的探索。总结来说，在电力企业的长期运行过程中，产生了海量蕴含丰富价值的经验、信息和数据。但传统集控中心共享信息能力较弱——存在分散、孤立的子信息单元，未形成一个共享资源池。进一步地，因为规模扩大和计算能力受限，传统集控中心的理论方法难以处理这些信息。同时，现有风水光互补发电种类不多，且主要采用单次优化方法，即在时域内只进行一次优化，之后按照优化后的决策变量控制各机组，存在受偶然因素影响大、鲁棒性不强的问题；同时，也没有风水光互补发电方法与云控制系统结合的案例。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种风水光互补发电集控中心云控制方法，能够改善风、光、水发电系统的整体性能，提高系统的运行效率。实现本专利技术的技术方案如下：一种风水光互补发电集控中心云控制方法，具体为：构建集控中心，所述集控中心分为实时控制区、非控制生产区及生产管理区，所述实时控制区中部署有控制设备，所述非控制生产区部署有监测和预测设备，所述生产管理区分为云计算功能区和实时数据库；所述实时控制区和非控制生产区产生的实时数据转发到所述实时数据库中，所述云计算功能区基于所述实时数据，计算出最优控制调度策略，并回传至实时控制区中的控制设备实现风水光互补发电的控制。进一步地，本专利技术所述实时控制区内主要包含升压站控制设备、机组控制设备、五防系统。进一步地，本专利技术所述非控制生产区内主要包含状态监测系统、功率预测系统、保信子站系统。进一步地，本专利技术所述实时控制区和非控制生产区上部署有历史数据库，以单个对象的设定一时段历史数据作为文档单元进行存储，一个对象的所有历史数据形成一个集合。进一步地，本专利技术所述生产管理区由企业的公有云、私有云或混合云构成。进一步地，本专利技术所述生产管理区中的实时数据库中存储的数据按照设定的时间周期进行更新。进一步地，本专利技术所述集控中心还包括信息管理区，所述信息管理区与所述实时数据库和外部终端设备分别相连，所述实时数据库中的数据通过信息管理区在外部终端设备上进行显示。进一步地，本专利技术所述计算最优控制调度策略的过程为：建立控制目标函数和约束条件；设定预测控制变量，并对预测控制变量进行迭代优化，得到最优控制调度策略。进一步地，本专利技术所述设定预测控制变量为u(t)，u(t)＝[ut|t,ut|t+1,…,ut|t+T]ut|t+t′＝[Ph1,t|t+t′,Ph2,t|t+t′,Ph3,t|t+t′,…,PhN,t|t+t′]T,t′＝0,1,…,T其中，T代表为整数的预测时域，下标t|t+t′代表从当前t时段预测到之后的第t′个时段，N为水电机组台数，Phi,t|t+t′,i＝1,2,…,N代表第i台水电机组在从t时段开始计算未来的第t′个时段的预测控制调度功率。进一步地，本专利技术在当前t时段，将最优预测控制序列u*(t)发往各水电机组，取控制序列中第一个时段的控制变量，作为施加到各水电机组的控制动作，即控制调度功率、调整机组状态，实现风水光互补发电。有益效果第一，本专利技术提出一种风水光互补发电集控中心云控制方法，将云控制和传统集控中心(由控制设备、监测和预测设备构成)结合，建立集控中心，基于所述实时数据，计算出最优控制调度策略。该方法解决了传统集控中心共享经验、信息和数据能力较弱，且处理海量数据能力较弱的问题。第二，本专利技术根据风电、光电预测的和实时的功率数据，依次代入最优化目标和相应约束条件，并根据模型预测控制的思想，设计滚动优化方法，求解得到水电机组的最优预测控制调度策略。附图说明图1为本专利技术的集控中心云控制系统网络安全分区业务图；图2为本专利技术的集控中心云控制系统简化结构图；图3为本专利技术的通信关系原理图；图4为本专利技术的集控中心云控制系统完整结构图；图5为本专利技术的部分策略流程图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式，分两部分对本专利技术进行进一步的详细描述。本专利技术实施例一种风水光互补发电集控中心云控制方法，具体为：构建集控中心，所述集控中心分为实时控制区、非控制生产区、生产管理区及信息管理区，所述实时控制区中部署有控制设备，所述非控制生产区部署有监测和预测设备，所述生产管理区分为云计算功能区和实时数据库，所述信息管理区将系统实时数据在外部终端上发布；所述实时控制区和非控制生产区产生的实时数据转发到所述实时数据库中，所述云计算功能区基于所述实时数据，计算出最优控制调度策略，并回传至实时控制区中的控制设备实现风水光互补发电的控制。本专利技术实施例中实时控制区内主要包含升压站控制设备、机组控制设备、五防系统，非控制生产区内主要包含状态监测系统、功率预测系统、保信子站系统。以下对本专利技术风水光互补发电集控中心云控制方法进行详细说明，该方法主要分为两个部分，第一部分是集控中心构建，第二部分是风水光互补发电预测控制策略的生成。具体过程如下：第一部分，集控中心构建：一、系统架构设计。集控中心采用的是分层分布的控制网络系统，在网络形式上属于网络控制系统。集控中心网络安全分区业务如图1所示，分为安全Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区，其中Ⅰ区为实时控制区，Ⅱ区为非控制生产区，Ⅲ区为生产管理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种风水光互补发电集控中心云控制方法，其特征在于，具体为：构建集控中心，所述集控中心分为实时控制区、非控制生产区及生产管理区，所述实时控制区中部署有控制设备，所述非控制生产区部署有监测和预测设备，所述生产管理区分为云计算功能区和实时数据库；所述实时控制区和非控制生产区产生的实时数据转发到所述实时数据库中，所述云计算功能区基于所述实时数据，计算出最优控制调度策略，并回传至实时控制区中的控制设备实现风水光互补发电的控制。

【技术特征摘要】
1.一种风水光互补发电集控中心云控制方法，其特征在于，具体为：构建集控中心，所述集控中心分为实时控制区、非控制生产区及生产管理区，所述实时控制区中部署有控制设备，所述非控制生产区部署有监测和预测设备，所述生产管理区分为云计算功能区和实时数据库；所述实时控制区和非控制生产区产生的实时数据转发到所述实时数据库中，所述云计算功能区基于所述实时数据，计算出最优控制调度策略，并回传至实时控制区中的控制设备实现风水光互补发电的控制。2.根据权利要求1所述风水光互补发电集控中心云控制方法，其特征在于，所述生产管理区由企业的公有云、私有云或混合云构成。3.根据权利要求1所述风水光互补发电集控中心云控制方法，其特征在于，所述实时控制区内主要包含升压站控制设备、机组控制设备、五防系统。4.根据权利要求1所述风水光互补发电集控中心云控制方法，其特征在于，所述非控制生产区内主要包含状态监测系统、功率预测系统、保信子站系统。5.根据权利要求1所述风水光互补发电集控中心云控制方法，其特征在于，所述实时控制区和非控制生产区上部署有历史数据库，以单个对象的设定一时段历史数据作为文档单元进行存储，一个对象的所有历史数据形成一个集合。6.根据权利要求1所述风水光互补发电集控中心云控制方法，其特征在于，所述生产管理区中的实时数据库中存储的数据按照设定的时间周期进行更新。7.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏元清，林敏，高润泽，任延明，戴荔，张金会，翟弟华，刘坤，闫莉萍，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11