多源虚拟灵活聚合与分层协同控制平台构建方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了多源虚拟灵活聚合与分层协同控制平台构建方法及系统，包括：对所连接的海量的所述分布式灵活资源进行聚类，得到多种类型的分布式灵活资源，并以微元的方式对每种分布式灵活资源进行建模，得到每种分布式灵活资源的模型；结合每种分布式灵活资源的模型，建立包含经济性、低碳性和低波动性的综合目标函数、以及功率实时平衡约束条件和资源响应量约束条件；基于所述功率实时平衡约束条件和资源响应量约束条件，对所述综合目标函数进行优化求解，得到各响应时段功率调度结果。通过对获取的海量数据进行聚类分析，并构建不同的数据分析模型，最后对模型数据进行融合计算，得到最优的调度策略，显著提高了智能电网系统的聚合调控能力。聚合调控能力。聚合调控能力。

【技术实现步骤摘要】
多源虚拟灵活聚合与分层协同控制平台构建方法及系统


[0001]本专利技术涉及智能电网调度
，具体的，涉及多源虚拟灵活聚合与分层协同控制平台构建方法及系统。

技术介绍

[0002]能源生产清洁化、能源消费电气化、能源利用高效化呈现加速发展态势，大规模分布式灵活资源参与电网互动调控的需求愈发迫切。一方面，由于新型电力系统运行呈现“双高、双峰”特征，构建满足电力系统“紧急控制、常规调频、灵活调峰”等多时间尺度调控需求的虚拟灵活调节电源，是支撑以新能源为主体的新型电力系统安全稳定运行的重要手段，迫切需要利用先进技术把分布式灵活资源进行整合协同，开展运行控制优化和市场交易，实现电源侧的多能互补和负荷侧的灵活互动；另一方面，物联网的发展使得越来越多的负荷成为可控负荷，如智能家电、电动汽车、可控工业负荷等。智能家电正朝着可通过互联网远程控制的方向发展，电动汽车充放电、可控工业负荷的控制终端可能被用户物理接触，同时，负荷侧安全防护措施薄弱或缺失，使得可控负荷极易被攻击者恶意控制以达到影响电网安全稳定运行的目的。如果大量负荷被恶意控制而同投同退或频繁投退，配电网负荷将异常波动，不仅对供电可靠性与供电质量造成威胁，还可能影响输电网的安全稳定运行，特别是在分布式能源高度渗透的主动配电网中。
[0003]随着用户侧电能替代迅猛发展，由于缺乏灵活资源柔性接入与聚合调控能力，导致电网难以充分挖掘海量用户侧零散资源的潜力，以满足新型电力系统对调节电源的多时间尺度灵活备用需求，具体表现在：(1)用户侧资源通信方式异构，离散化海量资源接入复杂，部分资源并未实现通信全覆盖，接入及受管理程度不高，造成这部分资源并未真正被“唤醒”，参与到与电网的实时互动；(2)大部分的需求侧可调节资源资产归属用户，其接入大多租用公众运营商的通信链路，由于运营商网络管理接口开放程度低，造成通信网络、链路的“可观、可测、可控”程度低；(3)由于缺乏考虑通信时延的分布式资源聚合模型，目前聚合上报的出力大多基于注册时提供的静态数据，没有考虑资源的实时运行状态，调度中心难以掌握下属资源的实时可调能力，难以实现分布式资源的精准控制。
[0004]公开于本申请
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本申请的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是解决现有智慧电网的聚合调控能力差的问题，设计了多源虚拟灵活聚合与分层协同控制平台构建方法及系统，通过对获取的海量数据进行聚类分析，根据不同类型的数据构建不同的数据分析模型，最后对模型输出数据进行融合计算，得到最优的调度策略，显著提高了智能电网系统的聚合调控能力。
[0006]第一方面，本专利技术实施例中提供的一种技术方案是，多源虚拟灵活聚合与分层协
同控制平台构建方法，所述方法包括：对所连接的海量的所述分布式灵活资源进行聚类，得到多种类型的分布式灵活资源，并以微元的方式对每种分布式灵活资源进行建模，得到每种分布式灵活资源的模型；结合每种分布式灵活资源的模型，建立包含经济性、低碳性和低波动性的综合目标函数、以及功率实时平衡约束条件和资源响应量约束条件；基于所述功率实时平衡约束条件和资源响应量约束条件，对所述综合目标函数进行优化求解，得到各响应时段功率调度结果。
[0007]作为优选，以微元的方式对每种分布式灵活资源进行建模，得到每种分布式灵活资源的模型的过程，包括：将多种类型的分布式灵活资源分为源特性微元及荷特性微元；对于类型为储能微元的分布式灵活资源，参照分布式电源或分布式负荷进行建模；对于类型为风、光微元的分布式灵活资源，构建分布式电源数字孪生模型，得出风光联合出力分布曲线；对于类型为微网微元的分布式灵活资源，建立基于虚拟电量的微网外特性模型；对于类型为可调负荷微元的分布式灵活资源，建立可调负荷中空调负荷响应量预测评估模型。
[0008]作为优选，所述构建分布式电源数字孪生模型，得出风光联合出力分布曲线的过程，包括：基于采集的风电出力样本及光伏出力样本，并利用核密度估计法分别对风电出力模型和光伏出力模型进行描述，计算得到风电出力的分布函数及光伏出力的分布函数；引入季节修正因子对风电出力的分布函数进行修正，引入天气修正因子对光伏出力的分布函数进行修正；基于修正后的风电出力的分布函数、光伏出力的分布函数，对风光联合出力相关性进行建模，计算得到风力和光伏联合出力分布函数；将所述风力和光伏联合出力分布函数求得的反函数，作为风光联合出力分布曲线对应的函数。
[0009]作为优选，所述综合目标函数的建立的过程，包括：将向大电网购电成本、储能充放电成本、向微网购电成本以及可调负荷参与需求响应激励的补偿成本之和，再减去向微网售电成本之差的最小值作为经济性目标函数；将向微网购电时的碳排放成本与向大电网购电时的碳排放成本之和的最小值作为低碳性目标函数；基于调度周期的向大电网的平均购电量、向微网的平均购电量、向微网的平均售电量，以及调度周期每个时刻的向大电网购电量、向微网购电量、向微网售电量，计算得到低波动性目标函数；将加权后的经济性目标函数、低碳性目标函数及低波动性目标函数之和作为综合目标函数。
[0010]作为优选，功率实时平衡约束条件建立过程，包括：将每个时刻的向大电网购电量、风光联合出力功率、储能微元的放电功率、向微网
购电量的四者之和，与向微网售电量、储能微元的充电功率两者之和作差，将该差值作为第一计算值；将预测的负荷需求总量与可调负荷的需求响应功率的差值作为第二计算值；控制第一计算值与第二计算值相等，作为所述功率实时平衡约束条件。
[0011]作为优选，资源响应量约束条件建立过程，包括：将基于虚拟电量的微网外特性模型作为微网响应量约束条件；利用储能微元的额定功率设置储能微元的充/放电功率约束条件，利用储能微元荷电状态的上下限值设置储能微元的荷电量约束条件；控制可调负荷的需求响应功率小于等于可调负荷响应潜力的总预测量，并且控制可调负荷的需求响应功率大于等于零，作为可调负荷响应量约束条件。
[0012]作为优选，采用融合麻雀搜索和天牛须搜索的改进粒子群优化求解算法，结合基于所述功率实时平衡约束条件和资源响应量约束条件，对所述综合目标函数进行优化求解。
[0013]第二方面，本专利技术实施例中还提供的一种技术方案是：多源虚拟灵活聚合与分层协同控制平台构建系统，包括通信单元和处理控制单元，其中，所述处理控制单元通过所述通信单元实现上行连接与下行连接，并且所述处理控制单元通过所述通信单元与其它所述分布式灵活资源聚合控制装置的处理控制单元连接，实现边缘自组网；所述处理控制单元用于支撑调度控制类业务实现实时需求响应、低功耗海量规模化部署及微网智能并/退网；所述处理控制单元还用于建立每种分布式灵活资源的模型，结合每种分布式灵活资源的模型，建立包含经济性、低碳性和低波动性的综合目标函数、以及功率实时平衡约束条件和资源响应量约束条件；基于所述功率实时平衡约束和资源响应量约束条件，对所述综合目标函数进行优化求本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.多源虚拟灵活聚合与分层协同控制平台构建方法，其特征在于，所述方法包括：对所连接的海量的所述分布式灵活资源进行聚类，得到多种类型的分布式灵活资源，并以微元的方式对每种分布式灵活资源进行建模，得到每种分布式灵活资源的模型；结合每种分布式灵活资源的模型，建立包含经济性、低碳性和低波动性的综合目标函数、以及功率实时平衡约束条件和资源响应量约束条件；基于所述功率实时平衡约束条件和资源响应量约束条件，对所述综合目标函数进行优化求解，得到各响应时段功率调度结果。2.根据权利要求1所述的多源虚拟灵活聚合与分层协同控制平台构建方法，其特征在于，以微元的方式对每种分布式灵活资源进行建模，得到每种分布式灵活资源的模型的过程，包括：将多种类型的分布式灵活资源分为源特性微元及荷特性微元；对于类型为储能微元的分布式灵活资源，参照分布式电源或分布式负荷进行建模；对于类型为风、光微元的分布式灵活资源，构建分布式电源数字孪生模型，得出风光联合出力分布曲线；对于类型为微网微元的分布式灵活资源，建立基于虚拟电量的微网外特性模型；对于类型为可调负荷微元的分布式灵活资源，建立可调负荷中空调负荷响应量预测评估模型。3.根据权利要求2所述的多源虚拟灵活聚合与分层协同控制平台构建方法，其特征在于，所述构建分布式电源数字孪生模型，得出风光联合出力分布曲线的过程，包括：基于采集的风电出力样本及光伏出力样本，并利用核密度估计法分别对风电出力模型和光伏出力模型进行描述，计算得到风电出力的分布函数及光伏出力的分布函数；引入季节修正因子对风电出力的分布函数进行修正，引入天气修正因子对光伏出力的分布函数进行修正；基于修正后的风电出力的分布函数、光伏出力的分布函数，对风光联合出力相关性进行建模，计算得到风力和光伏联合出力分布函数；将所述风力和光伏联合出力分布函数求得的反函数，作为风光联合出力分布曲线对应的函数。4.根据权利要求1所述的多源虚拟灵活聚合与分层协同控制平台构建方法，其特征在于，所述综合目标函数的建立的过程，包括：将向大电网购电成本、储能充放电成本、向微网购电成本以及可调负荷参与需求响应激励的补偿成本之和，再减去向微网售电成本之差的最小值作为经济性目标函数；将向微网购电时的碳排放成本与向大电网购电时的碳排放成本之和的最小值作为低碳性目标函数；基于调度周期的向大电网的平均购电量、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘剑，乐全明，徐巍峰，刘家齐，徐祥海，朱磊，姜昀芃，汤凯骏，姜昱昀，朱苑祺，卫炜，陆杭，杨翾，张志鹏，陈致远，沈鸿达，周国华，
申请(专利权)人：国网浙江杭州市萧山区供电有限公司，
类型：发明
国别省市：