一种基于分布式新能源发电的算力管理系统的制作方法

本发明属于涉及电力及算力管理技术领域，具体涉及一种基于分布式新能源发电的算力管理系统。

背景技术：

算力，即各种设备的计算能力，广泛存在于与生产、生活相关的各种硬件设备中。算力的发展为大数据、智能制造等发展提供了坚实的技术保障，已成为智能世界的新生产力。但是，算力设备在提供算力期间将消耗大量的电力能源，造成了资源浪费和环境污染。

随着近年来分布式新能源发电产业发展，为我国生产、生活提供了经济环保的绿色电力。但是，随着装机容量的攀升，新能源电力消纳出现困难，一方面，弃风、弃光等问题造成了新能源电力的浪费；另一方面，大量新能源并网发电，会造成电力系统出电的间歇性和不确定性，对电网安全稳定运行造成影响。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，具体提供了一种基于分布式新能源发电的算力管理系统，该系统将分布式新能源电力与算力设备协调互联，为各类算力需求方提供价格低廉、绿色环保的算力，并提高了分布式新能源电力的消纳水平，降低电力资源浪费与环境污染。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于分布式新能源发电的算力管理系统，主要包括：

分布式新能源发电模块，基于新能源发电提供电能；

智能算力设备模块，包括智能算力设备、信息接收设备、算力供应信息管理设备；其中，所述信息接收设备获取所述分布式新能源发电模块所能提供的电能；所述算力供应信息管理设备基于获取的所能提供的电能预测所述智能算力设备的算力供应信息；

算力需求终端模块，包括算力需求终端设备和算力需求采集设备；其中，所述算力需求采集设备用于采集所述算力需求终端设备的算力需求信息；

所述算力管理和交易平台，包括信息获取模块和交易撮合模块；

其中：

所述信息获取模块，用于从所述所述智能算力设备模块获取算力供应信息、从所述算力需求终端模块获取算力需求信息，并按需将算力供应信息和算力需求信息上传至所述交易撮合模块；

所述交易撮合模块，用于将算力撮合交易分为n个时隙，在第一个时隙内执行已达成的交易协议，同时在第一个时隙内上传第二个时隙的算力供应和需求信息，并根据算力供应和需求信息撮合达成第二个时隙的交易协议；

所述交易协议至少包括交易价格协议和算力交易负荷协议；且所述交易价格协议的优先级高于所述算力交易负荷协议。

可选的，所述分布式新能源发电模块包括电源设备、功率预测设备、信息传输设备；其中：所述电源设备至少采用分布式光伏发电设备、分散式风力发电设备中的一种；所述功率预测设备用于预测所述电源设备可提供的电能；所述信息传输设备用于将所述功率预测设备预测的信息传输至所述智能算力设备模块。

可选的，所述分布式新能源发电模块还包括逆变器、控制器和输电线路；其中：所述逆变器用于将所述电源设备产生的直流电转换为所述智能算力设备可使用的交流电；所述控制器根据所述电源设备可提供的电能控制电力调度；所述输电线路连接所述分布式新能源发电模块与所述智能算力设备模块，并将分布式新能源发电模块所产生的电能输送至智能算力设备模块。

可选的，所述功率预测设备预测所述电源设备可提供的电功率时，至少依据温度、风力、光照强度、电源设备历史数据中的一种进行预测。

具体，所述智能算力设备至少包括计算机、服务器、智能手机中的一种。

可选的，所述交易价格协议为：所述智能算力设备模块的供应最低价不高于所述算力需求终端模块的需求最高价时，按供应最低价与需求最高价的平均值作为交易价格。

可选的，所述算力交易负荷协议为：

所述智能算力设备所供应的算力低于所述算力需求终端设备所需要的算力时，按照所述智能算力设备所供应的算力作为交易负荷，并在完成交易后执行所述智能算力设备所供应的算力的归零；

所述智能算力设备所供应的算力高于所述算力需求终端设备所需要的算力时，按照所述算力需求终端设备所需要的算力作为交易负荷，并在完成交易后执行所述算力需求终端设备所需要的算力的归零。

可选的，所述算力管理和交易平台还包括平衡调度模块，用于在所述智能算力设备模块供应算力过多或所述算力需求终端模块需求算力过多时，执行算力平衡调度。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

在本发明中，基于算力管理和交易平台双向执行智能算力设备模块的电力需求和算力供应的分配与交易，其中电力需求优先由分布式新能源发电模块进行提供，以此保证智能算力设备模块在运行时首先消耗新能源电力，从而有效促进新能源的消纳，并降低运行及管理成本、促进节能降耗。

在执行双向的分配与交易时，采用连续双向拍卖方式进行自由交易，并在交易过程中以预测的方式进行电力及算力的分配，从而有效降低了电力系统出电的间歇性和不确定性。

另外，供需两端的双向分配与交易有效实现了供需两端的分布式管理，从而促进供应方与需求方的点对点互联，提高供、需双方主动参与的积极性；同时，还使得整体电力及算力的管理和交易更加透明、公开、公平。

附图说明

图1为本发明所提供的基于分布式新能源发电的算力管理系统的结构图；

图2为执行本发明所提供的基于分布式新能源发电的算力管理系统时进行算力交易撮合的流程图；

图3为图中执行第二个时隙内的交易时的流程图。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中，公开了一种基于分布式新能源发电的算力管理系统，该系统结构具体请参阅图1所示，主要包括：

分布式新能源发电模块，基于新能源发电提供电能；

具体的，在本实施例中，关于分布式新能源发电模块至少包括电源设备、功率预测设备、信息传输设备、逆变器、控制器和输电线路；其中：

电源设备至少采用分布式光伏发电设备、分散式风力发电设备中的一种；以此有效实现太阳能、风能等新能源发电的有效应用。

功率预测设备用于预测电源设备可提供的电能；具体，关于功率预测设备预测电源设备可提供的电功率时，至少依据温度、风力、光照强度、电源设备历史数据中的一种进行预测，以此保证电能预测时的准确性。

信息传输设备用于将功率预测设备预测的信息(可提供的电能)传输至智能算力设备模块。

上述，是用于为智能算力设备模块的算力预测提供数据基础，而在执行上述信息预测及传输时，分布式新能源发电模块并未为智能算力设备供电，即智能算力设备并未产生相应算力。

在完成上述预测及传输后，电源设备为智能算力设备供电：

逆变器用于将电源设备产生的直流电转换为智能算力设备可使用的交流电。

控制器根据电源设备可提供的电能控制电力调度。

输电线路连接分布式新能源发电模块与智能算力设备模块，并将分布式新能源发电模块所产生的电能输送至智能算力设备模块。

智能算力设备模块，包括智能算力设备、信息接收设备、算力供应信息管理设备；其中，信息接收设备获取分布式新能源发电模块所能提供的电能；算力供应信息管理设备基于获取的所能提供的电能预测智能算力设备的算力供应信息；

在此，信息接收设备所获取的电能为功率预测设备所预测的电能，由此基于预测的电能进一步预测所能供应的算力。

而在电源设备通过输电线路为智能算力设备正式供电后，智能算力设备则正式产生算力。

具体的，在本实施例中，关于智能算力设备至少包括计算机、服务器、智能手机中的一种。

算力需求终端模块，包括算力需求终端设备和算力需求采集设备；其中，算力需求采集设备用于采集算力需求终端设备的算力需求信息；

具体的，在本实施例中，关于算力需求终端设备是算力购买和使用的主体，包括与生产、生活相关的一切需要算力的各类设施和设备，例如自动驾驶的汽车、人脸识别设备、数字货币银行等。

算力管理和交易平台，包括信息获取模块和交易撮合模块；

其中：

信息获取模块，用于从智能算力设备模块获取算力供应信息、从算力需求终端模块获取算力需求信息，并按需将算力供应信息和算力需求信息上传至交易撮合模块；

交易撮合模块，用于将算力撮合交易分为n个时隙，在第一个时隙内执行已达成的交易协议，同时在第一个时隙内上传第二个时隙的算力供应和需求信息，并根据算力供应和需求信息撮合达成第二个时隙的交易协议；

平衡调度模块，用于在智能算力设备模块供应算力过多或算力需求终端模块需求算力过多时，执行算力平衡调度。

上述，交易协议至少包括交易价格协议和算力交易负荷协议。

具体的，在本实施例中，关于交易价格协议：

智能算力设备模块的供应最低价不高于算力需求终端模块的需求最高价时，按供应最低价与需求最高价的平均值作为交易价格。

具体的，在本实施例中，关于算力交易负荷协议：

智能算力设备所供应的算力低于算力需求终端设备所需要的算力时，按照智能算力设备所供应的算力作为交易负荷，并在完成交易后执行智能算力设备所供应的算力的归零；

智能算力设备所供应的算力高于算力需求终端设备所需要的算力时，按照算力需求终端设备所需要的算力作为交易负荷，并在完成交易后执行算力需求终端设备所需要的算力的归零。

综上可知，在交易撮合模块的执行下，整体算力交易的过程为：

s1.将算力撮合交易分为n个时隙，在第一个时隙内执行已达成的交易协议，同时在第一个时隙内上传第二个时隙的算力供应和需求信息，并根据算力供应和需求信息撮合达成第二个时隙的交易协议，完成第一个时隙内的交易后，进入第二个时隙，并执行在第一个时隙内达成的交易协议；

以下，以第二个时隙内的交易为例进行交易过程的详细解释：

s2.确定交易价格(依据交易价格协议)：

按照算力供应价格进行多个智能算力设备的排序，并从中选择价格最低的智能算力设备a，对应的算力供应价格为ai；

按照算力需求价格进行多个算力需求终端设备的排序，并从中选择价格最高的算力需求终端设备b，对应的算力需求价格为bj；

若ai≤bj，撮合智能算力设备a与算力需求终端设备b进行交易，并计算最终交易价格p＝(ai+bj)/2。

另外，若ai＞bj，重新执行步骤s1，即进入第三个时隙，重新获取算力供应和需求信息。

s3.确定算力交易负荷(依据算力交易负荷协议)：

针对上述可匹配交易的智能算力设备a与算力需求终端设备b，其中：智能算力设备a根据相应的分布式新能源发电模块所提供的电能预测可提供的算力为as；算力需求终端设备b所需要的算力为bs；

若as＞bs，则令智能算力设备a与算力需求终端设备b按照算力负荷为bs进行交易，并且在交易后将算力需求终端设备b从对应排序中删除，删除后重新执行步骤s2；而在重新执行时，智能算力设备a可提供的算力应为as-bs；

若as＜bs，则令智能算力设备a与算力需求终端设备b按照算力负荷为as进行交易，并且在交易后将智能算力设备a从对应排序中删除，删除后重新执行步骤s2；而在重新执行时，算力需求终端设备b所需要的算力应为bs-as；

另外，若as＝bs，则令智能算力设备a与算力需求终端设备b按照算力负荷为bs进行交易，并且在交易后将智能算力设备a与算力需求终端设备b均从对应排序中删除，删除后重新执行步骤s2；

s4.重复执行多次步骤s2及步骤s3，直至多个智能算力设备所提供的算力被完全分配或者多个算力需求终端设备所需要的算力均被满足时，执行算力平衡调度。具体：

若多个智能算力设备所提供的算力先被完全分配时，剩余未获得算力的算力需求终端设备可由大数据中心、云计算中心等集中式算力中心进行算力提供；

若多个算力需求终端设备所需要的算力先被满足时，多个智能算力设备中所剩余的算力则可转卖给整体算力管理系统外部的算力接收方。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，例如：上述关于第一个时隙和第二个时隙指相邻两个时隙中的前一个时隙和后一个时隙。而且，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、物品或者设备不仅包括那些要素，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、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。