虚拟电厂的应急能源调度方法、系统及设备与流程

本发明涉及能源调度技术领域，尤其涉及虚拟电厂的应急能源调度方法、系统及设备。

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，实现微网、分布式发电(distributedgeneration，dg)、储能系统、可控负荷等分布式能源的聚合和协调优化，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。微网、dg等分布式能源作为虚拟电厂供电的重要组成部分，为参与市场电力交易提供了基础资源，但参与交易的分布式资源具有变动性和不确定性。当参与电力市场的微网系统无法达到发电要求或出现意外停止供电时，如没有相应的能量调度策略或解决方法，对外电力交易就将会以失败告终。

专利《一种交互式能源系统的分布式能源调度方法及系统》(公开号cn108510212a)中提供了分布式能源调度方法，包括：根据分布式能源的种类建立成本模型，根据价格因素、预测误差分别建模得到价格模型和误差模型，基于最大化日前市场的总利润所得，根据成本模型、价格模型和误差模型，建立日前调度模型；基于最小化不平衡成本所得，根据第二优化结果进行分布式能源的调度。上述方案提出的调度方法无法为虚拟电厂提供能量管理应急措施，当虚拟电厂的下接设备出现故障时，无法稳定地对外供电。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种虚拟电厂的应急能源调度方法、系统及设备，旨在解决现有技术中虚拟电厂的下接设备出现故障时无法稳定地对外供电的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种虚拟电厂的应急能源调度方法、系统及设备，所述方法包括以下步骤：

检测虚拟电厂的第一总输出功率是否小于预设交易功率；

在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第一储能设备，并检测所述第一储能设备的输出功率；

在所述第一储能设备的输出功率等于虚拟电厂的缺失功率时，增加虚拟电厂下接的微网的输出功率，并等量降低所述第一储能设备的输出功率，其中，所述缺失功率为所述预设交易功率与所述第一总输出功率的差。

优选地，所述增加微网的输出功率的步骤，包括：

获取各微网的输出功率及各微网的最大功率；

根据每个微网的输出功率及最大功率计算每个微网的目标功率；

根据所述目标功率增加对应微网的输出功率。

优选地，所述在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第一储能设备的步骤，包括：

在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，获取供电故障原因；

在所述供电故障原因为微网故障时，开启与发生故障的微网在同一变压器下的第一储能设备。

优选地，根据每个微网的输出功率及最大功率通过下式计算每个微网的目标功率，

其中，pn为第n个微网的目标功率，plack为缺失功率，pmax为第n个微网的最大功率；pout为第n个微网的输出功率；psum为所有微网的总预留功率。

优选地，通过下式等量降低所述第一储能设备的输出功率，

pch+pm＝plack；

其中，pch为第一储能设备的输出功率，pm为所有微网的输出功率的总增量，plack为缺失功率。

优选地，所述增加虚拟电厂下接的微网的输出功率，并等量降低所述第一储能设备的输出功率的步骤之后，所述方法还包括：

检测各微网增加后的输出功率是否对应等于各微网的最大功率；

在各微网增加后的输出功率等于对应各微网的最大功率时，检测虚拟电厂的第二总输出功率是否小于所述预设交易功率，其中，所述第二总输出功率为各微网增加输出功率后虚拟电厂的总输出功率；

在所述第二总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第二储能设备。

优选地，所述开启第二储能设备的步骤之后，所述方法还包括：

检测虚拟电厂的第三总输出功率是否小于所述预设交易功率，其中，所述第三总输出功率为开启所述第二储能设备后虚拟电厂的总输出功率；

在所述第三总输出功率小于所述预设交易功率时，向各微网发送切负荷指令，以使各微网对负荷进行分段切除。

优选地，所述负荷包括非生产性负荷、辅助负荷、主要生产负荷及安全保障负荷中的至少一种。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种虚拟电厂的应急能源调度系统，所述虚拟电厂的应急能源调度系统包括：

第一功率检测模块，用于检测虚拟电厂的第一总输出功率是否小于预设交易功率；

第一设备开启模块，用于在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第一储能设备，并检测所述第一储能设备的输出功率；

功率调节模块，用于在所述第一储能设备的输出功率等于虚拟电厂的缺失功率时，增加虚拟电厂下接的微网的输出功率，并等量降低所述第一储能设备的输出功率，其中，所述缺失功率为所述预设交易功率与所述第一总输出功率的差。

此外，为实现上述目的，本发明还提供一种虚拟电厂的应急能源调度设备，所述虚拟电厂的应急能源调度设备包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的虚拟电厂的应急能源调度程序，所述应虚拟电厂的急能源调度程序配置为实现所述的虚拟电厂的应急能源调度方法的步骤。

本发明通过检测虚拟电厂的第一总输出功率是否小于预设交易功率；在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第一储能设备，并检测所述第一储能设备的输出功率；在所述第一储能设备的输出功率等于虚拟电厂的缺失功率时，增加虚拟电厂下接的微网的输出功率，并等量降低所述第一储能设备的输出功率。其中，当虚拟电厂的下接设备出现故障时，先采用第一储能设备补充缺失功率，然后通过控制微网功率将缺失功率的供电由第一储能设备切换至微网，减小了响应延时，实现了稳定的对外供电，为对外电力交易提供了保障。

附图说明

图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的虚拟电厂的应急能源调度设备结构示意图；

图2为本发明虚拟电厂的应急能源调度方法一实施例的流程示意图；

图3为一实施例中第一储能设备退出和微网响应的功率切换图；

图4为本发明虚拟电厂的应急能源调度方法另一实施例的流程示意图；

图5为本发明虚拟电厂的应急能源调度方法又一实施例的流程示意图；

图6为本发明虚拟电厂的应急能源调度系统一实施例的功能模块图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，图1为本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的虚拟电厂的应急能源调度设备结构示意图。

如图1所示，该虚拟电厂的应急能源调度设备可以包括：处理器1001，例如cpu，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(display)、输入单元比如键盘(keyboard)，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如wi-fi接口)。存储器1005可以是高速ram存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatilememory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构并不构成对虚拟电厂的应急能源调度设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及虚拟电厂的应急能源调度程序。

在图1所示的虚拟电厂的应急能源调度设备中，网络接口1004主要用于与外部网络进行数据通信；用户接口1003主要用于接收用户的输入指令；所述虚拟电厂的应急能源调度设备通过处理器1001调用存储器1005中存储的虚拟电厂的应急能源调度程序，并执行以下操作：

检测虚拟电厂的第一总输出功率是否小于预设交易功率；

在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第一储能设备，并检测所述第一储能设备的输出功率；

在所述第一储能设备的输出功率等于虚拟电厂的缺失功率时，增加虚拟电厂下接的微网的输出功率，并等量降低所述第一储能设备的输出功率，其中，所述缺失功率为所述预设交易功率与所述第一总输出功率的差。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的虚拟电厂的应急能源调度程序，还执行以下操作：

获取各微网的输出功率及各微网的最大功率；

根据每个微网的输出功率及最大功率计算每个微网的目标功率；

根据所述目标功率增加对应微网的输出功率。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的虚拟电厂的应急能源调度程序，还执行以下操作：

在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，获取供电故障原因；

在所述供电故障原因为微网故障时，开启与发生故障的微网在同一变压器下的第一储能设备。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的虚拟电厂的应急能源调度程序，还执行以下操作：

根据每个微网的输出功率及最大功率通过下式计算每个微网的目标功率，

其中，pn为第n个微网的目标功率，plack为缺失功率，pmax为第n个微网的最大功率；pout为第n个微网的输出功率；psum为所有微网的总预留功率。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的虚拟电厂的应急能源调度程序，还执行以下操作：

通过下式等量降低所述第一储能设备的输出功率，

pch+pm＝plack；

其中，pch为第一储能设备的输出功率，pm为所有微网的输出功率的总增量，plack为缺失功率。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的虚拟电厂的应急能源调度程序，还执行以下操作：

检测各微网增加后的输出功率是否对应等于各微网的最大功率；

在各微网增加后的输出功率等于对应各微网的最大功率时，检测虚拟电厂的第二总输出功率是否小于所述预设交易功率，其中，所述第二总输出功率为各微网增加输出功率后虚拟电厂的总输出功率；

在所述第二总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第二储能设备。

进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的虚拟电厂的应急能源调度程序，还执行以下操作：

检测虚拟电厂的第三总输出功率是否小于所述预设交易功率，其中，所述第三总输出功率为开启所述第二储能设备后虚拟电厂的总输出功率；

在所述第三总输出功率小于所述预设交易功率时，向各微网发送切负荷指令，以使各微网对负荷进行分段切除。

本实施例通过检测虚拟电厂的第一总输出功率是否小于预设交易功率；在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第一储能设备，并检测所述第一储能设备的输出功率；在所述第一储能设备的输出功率等于虚拟电厂的缺失功率时，增加虚拟电厂下接的微网的输出功率，并等量降低所述第一储能设备的输出功率。其中，当虚拟电厂的下接设备出现故障时，先采用第一储能设备补充缺失功率，然后通过控制微网功率将缺失功率的供电由第一储能设备切换至微网，减小了响应延时，实现了稳定的对外供电，为对外电力交易提供了保障。

基于上述硬件结构，提出本发明虚拟电厂的应急能源调度方法实施例。

参照图2，图2为本发明虚拟电厂的应急能源调度方法一实施例的流程示意图。

在第一实施例中，所述虚拟电厂的应急能源调度方法包括以下步骤：

s10：检测虚拟电厂的第一总输出功率是否小于预设交易功率；

可以理解的是，预设交易功率指虚拟电厂对外进行电力交易时需要提供的功率，总输出功率指虚拟电厂的各下接设备的输出功率之和，第一总输出功率指使用本方案进行应急能源调度之前虚拟电厂的各下接设备的输出功率之和。

s20：在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第一储能设备，并检测所述第一储能设备的输出功率；

应当理解的是，当虚拟电厂的任一下接设备无法正常供电，如某个微网或光伏无法按照预期值达到发电要求或出现意外停止供电时，都会导致第一总输出功率小于预设交易功率，从而使虚拟电厂电力交易面临失败的风险，为保证虚拟电厂对外交易的成功实施，本实施例在第一总输出功率小于预设交易功率时，向第一储能设备发送开启指令，开启第一储能设备，以补偿缺失的功率。

需要说明的是，第一储能设备是一种应急储能设备，具有响应迅速，延时性小等特点，是在虚拟电厂的下接设备无法供电，且无法迅速使用微网补偿缺失功率时，作为临时供电的过渡设备。其中，补偿缺失功率为预设交易功率与所述第一总输出功率的差。

作为一实施例，当第一总输出功率小于预设交易功率时，可以获取供电故障原因；在所述供电故障原因为微网故障时，开启与发生故障的微网在同一变压器下的第一储能设备。

在具体实现中，实时获取各下接设备反馈的运行状态指令，从运行状态指令中查找故障指令，根据故障指令判断供电故障原因。

需要说明的是，使用与发生故障的微网同一变压器下的第一储能设备，可以有效减少对变压器下的并网点的电压或功率的冲击，降低对变压器的影响。

s30：在所述第一储能设备的输出功率等于虚拟电厂的缺失功率时，增加虚拟电厂下接的微网的输出功率，并等量降低所述第一储能设备的输出功率，其中，所述缺失功率为所述预设交易功率与所述第一总输出功率的差。

需要说明的是，由于微网负荷的复杂性，导致其在能源调度中，功率响应较慢，延时性较高，在开启第一储能设备后，当第一储能设备的输出功率趋于稳定，达到缺失功率时，开始向微网发送功率增加指令，增加微网的输出功率，并向第一储能设备发送功率降低指令，降低第一储能设备的输出功率，直至第一储能设备退出供电。

请一并参照图3，图3为第一储能设备退出和微网响应的功率切换图。

在具体实现中，根据对微网的输出功率的增量的实时监控，对第一储能设备的输出功率进行实时调整，可以达到无缝连接的目的，具体控制方程如下式所示：

pch+pm＝plack；

其中，pch为第一储能设备的输出功率，pm为微网的输出功率的总增量。

作为一实施例，增加微网的输出功率的步骤为，获取各微网的输出功率及各微网的最大功率；根据每个微网的输出功率及最大功率计算每个微网的目标功率；根据所述目标功率增加对应微网的输出功率。

具体地，根据每个微网的输出功率及最大功率通过下式计算每个微网的目标功率，

其中，pn为第n个微网的目标功率，plack为缺失功率，pmax为第n个微网的最大功率；pout为第n个微网的输出功率；psum为所有微网的总预留功率。

需要说明的是，预留功率，指微网的最大功率与实际输出功率的差，当虚拟电厂对外提供功率进行电力交易时，微网通常并不是按照最大功率发电，而是留有一定的裕量，保证微网可以应对紧急状况。相应地，总预留功率，指虚拟电厂下接的所有微网的预留功率之和。

通过上述按预留功率等比例增加输出功率的方式对微网的输出功率进行控制，可以使得各微网的功率增量平衡，减少对微网负荷的冲击，提供稳定的供电。

本实施例通过检测虚拟电厂的第一总输出功率是否小于预设交易功率；在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第一储能设备，并检测所述第一储能设备的输出功率；在所述第一储能设备的输出功率等于虚拟电厂的缺失功率时，增加虚拟电厂下接的微网的输出功率，并等量降低所述第一储能设备的输出功率。其中，当虚拟电厂的下接设备出现故障时，先采用第一储能设备补充缺失功率，然后通过控制微网功率将缺失功率的供电由第一储能设备切换至微网，减小了响应延时，实现了稳定的对外供电，为对外电力交易提供了保障。

进一步地，如图4所示，基于一实施例提出本发明虚拟电厂的应急能源调度方法另一实施例，在本实施例中，步骤s30之后，所述方法还包括以下步骤：

s40：检测各微网增加后的输出功率是否对应等于各微网的最大功率；

s50：在各微网增加后的输出功率等于对应各微网的最大功率时，检测虚拟电厂的第二总输出功率是否小于所述预设交易功率，其中，所述第二总输出功率为各微网增加输出功率后虚拟电厂的总输出功率；

s60：在所述第二总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第二储能设备。

需要说明的是，在对微网的输出功率进行调控时，需要对各微网的实际输出功率进行实时监控，若各微网的实际输出功率均达到最大功率后，虚拟电厂对外交易功率仍未满足，则自动调取第二储能设备弥补发电不足。其中，第二储能设备区别于第一储能设备，第二储能设备具有运行时间较长，容量较大的特点，可以在较长时间内供电。当然，若需要长期运行，还可以考虑接入备用发电设备。

本实施例通过检测各微网增加后的输出功率是否对应等于各微网的最大功率；在各微网增加后的输出功率等于对应各微网的最大功率时，检测虚拟电厂的第二总输出功率是否小于所述预设交易功率，其中，所述第二总输出功率为各微网增加输出功率后虚拟电厂的总输出功率；在所述第二总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第二储能设备，在通过控制微网输出功率无法满足交易功率需求时，使用第二储能设备供电，进一步保障了虚拟电厂对外交易的成功实施。

进一步地，如图5所示，基于一实施例提出本发明虚拟电厂的应急能源调度方法又一实施例，在本实施例中，步骤s60之后，所述方法还包括以下步骤：

s70：检测虚拟电厂的第三总输出功率是否小于所述预设交易功率，其中，所述第三总输出功率为开启所述第二储能设备后虚拟电厂的总输出功率；

s80：在所述第三总输出功率小于所述预设交易功率时，向各微网发送切负荷指令，以使各微网对负荷进行分段切除。

应当理解的是，对负荷进行分段切除，是指将负荷从微网上分段断开，以维持虚拟电厂的功率平衡和稳定性。

需要说明的是，若虚拟电厂的功率缺额较大，第二储能设备的输出功率仍不能满足发电需求，则向各微网发送切负荷命令，使各微网对负荷进行分步切除。

在具体实现中，可以对负荷做分级处理，并根据不同行业不同类型对负荷进行切除，以化工行业为例可划分等级如下：

其中，非生产性负荷、临时中断时损失较小的辅助负荷和中断后可能造成一定损失的主要生产负荷为可控负荷，可以切除，具体切除方案可参照如下步骤：

(1)用户负荷回路接入选择顺序：按总进线、中断后损失较小的辅助负荷和非生产负荷、中断后可能造成一定损失的主要生产负荷逐级选择，终端屏柜内端子接线按各路可控负荷重要性逐级提高；

(2)终端接线完成后，通过参数配置设置跳闸轮次与负荷回路对应的关系，每个轮次可任意对应多个负荷开关，建议同一轮次不可配置不同影响程度的负荷开关。原则上1～2轮对应中断后影响较低的辅助负荷和非生产负荷，3～6轮对应中断后可能造成一定损失的主要生产负荷，7～8轮对应用户主、备总开关；

(3)单一配电房设计的用户，高低压开关均布置在同一配电房当中，一般是10kv配电房的用户，容量较小、负荷较为集中，单一配电房设计的用户侧根据用户的主接线图结构、电源数量、生产工艺等情况，采用不同的负荷接入方式，但主要包括三个方面的负荷：总负荷、主要生产负荷、辅助负荷；

(4)总分配电房异地的用户，由总降变和若干分配电房组成，将高压开关设备和低压开关设备分别布置在不同的配电房当中，一般是20kv及以上配电房的用户，该类用户容量比较大、负荷比较分散，该类用户通过借用用户内部电缆通道敷设光纤或通信线缆从总配电房终端处至用户各分配电房内，在分配电房内部采用智能仪表就地实现对用户开关设备的采集与控制。

本实施例通过在虚拟电厂的下接设备出现紧急故障时，采用先控微网的输出功率，再控第二储能设备的输出功率，最后控制负荷投切的三级备用方案进行能源调度控制，从而保证了虚拟电厂电力交易的稳定实施。

本发明进一步提供一种虚拟电厂的应急能源调度系统。

参照图6，图6为本发明虚拟电厂的应急能源调度系统一实施例的功能模块图。

本实施例中，所述虚拟电厂的应急能源调度系统包括：

第一功率检测模块10，用于检测虚拟电厂的第一总输出功率是否小于预设交易功率；

第一设备开启模块20，用于在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第一储能设备，并检测所述第一储能设备的输出功率；

功率调节模块30，用于在所述第一储能设备的输出功率等于虚拟电厂的缺失功率时，增加虚拟电厂下接的微网的输出功率，并等量降低所述第一储能设备的输出功率，其中，所述缺失功率为所述预设交易功率与所述第一总输出功率的差。

可选地，在另一实施例中，所述第一功率调节模块包括：

功率获取单元，用于获取各微网的输出功率及各微网的最大功率；

功率计算单元，用于根据每个微网的输出功率及最大功率计算每个微网的目标功率；

功率增加单元，用于根据所述目标功率增加对应微网的输出功率。

可选地，在又一实施例中，所述第一设备开启模块包括：

故障获取单元，用于在所述第一总输出功率小于所述预设交易功率时，获取供电故障原因；

开启单元，用于在所述供电故障原因为微网故障时，开启与发生故障的微网在同一变压器下的第一储能设备。

可选地，在又一实施例中，所述功率计算单元包括：

目标功率计算子单元，用于根据每个微网的输出功率及最大功率通过下式计算每个微网的目标功率，

其中，pn为第n个微网的目标功率，plack为缺失功率，pmax为第n个微网的最大功率；pout为第n个微网的输出功率；psum为所有微网的总预留功率。

可选地，在又一实施例中，所述第一功率调节模块还包括：

功率降低单元，用于通过下式等量降低所述第一储能设备的输出功率，

pch+pm＝plack；

其中，pch为第一储能设备的输出功率，pm为所有微网的输出功率的总增量，plack为缺失功率。

可选地，在又一实施例中，所述系统还包括：

功率对比模块，用于检测各微网增加后的输出功率是否对应等于各微网的最大功率；

第二功率检测模块，用于在各微网增加后的输出功率等于对应各微网的最大功率时，检测虚拟电厂的第二总输出功率是否小于所述预设交易功率，其中，所述第二总输出功率为各微网增加输出功率后虚拟电厂的总输出功率；

第二设备开启模块，用于在所述第二总输出功率小于所述预设交易功率时，开启第二储能设备。

可选地，在又一实施例中，所述系统还包括：

第三功率检测模块，用于检测虚拟电厂的第三总输出功率是否小于所述预设交易功率，其中，所述第三总输出功率为开启所述第二储能设备后虚拟电厂的总输出功率；

负荷切除模块，用于在所述第三总输出功率小于所述预设交易功率时，向各微网发送切负荷指令，以使各微网对负荷进行分段切除。

本发明虚拟电厂的应急能源调度系统的具体实施例与上述虚拟电厂的应急能源调度方法各实施例基本相同，在此不作赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。