本发明涉及虚拟电厂,具体的说,是涉及虚拟电厂资源调度方法、系统、介质、设备及程序产品。
背景技术:
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。
2、在新能源大力推广的宏观产业趋势背景下,虚拟电厂(vpp)作为一种整合分布式资源的解决方案,需要较高的准入门槛,其中技术门槛是非常重要的准入因素。支撑vpp有效开展的技术类别主要包括计量技术、智能调度决策技术、通信技术、信息安全技术等,同时这些技术是一个集成度很高的整体系统,缺一不可。
3、虚拟电厂,可以根据电网调节指令,计算各个分布式资源(节点)的功率,确定最优的资源调度计划。但是,随着虚拟电厂内分布式资源的种类和数量的增加,给虚拟电厂带来了较大的计算负担。
4、大量分布式电源(dg)为vpp系统带来了许多冲击,由于其出力不稳定、节点散乱、资源禀赋不集中、电气特征复杂导致系统的不确定性更高、数据流量更大、参数更加复杂,这些问题一方面通过升级硬件解决,另一方面则需要引入更多的技术路径或方法论。
5、在当前的技术禀赋下,vpp要聚合的繁复多样的负荷类别、错综复杂的线路节点,均已经具备实时高效的信息收集和传输响应能力,因此当前vpp通信系统升级下一步推进的重点并非设备升级,而是在功能维度提升对于海量“生数据”的开发利用功能。
6、对于vpp的通信网络,在功能层面,面对更加复杂的vpp系统,如果按照传统的模式依赖一个中心节点进行聚合驱动,势必带来并发响应慢、维护成本高、信道容量低等问题。此外,从经济学的角度看,中心化的整体控制体系还容易带来负荷聚合商的代理问题,难以保障特殊应用场景下用户隐私的数据安全。
7、vpp的通信网络架构的分布式特点,其实更适合去中心化的管理模式。引入以区块链技术为代表的去中心化技术路径,升级vpp的通信架构,正是近年业内热门的研究领域,当然由于开展时间不长,实际的应用仍然不足。与传统的聚合式管控模式相比,去中心化主要通过体系内部的共识机制达成系统优化的目标,并且系统内部的智能个体(现在的配网节点智能化程度已经可以视为智能个体)具备独立决策能力,数据传输的可信度和安全问题也可以通过技术手段实现(比如经典的哈希算法)。
8、因此,在vpp的这种分布式框架下,通过采用去中心化的技术手段实现内部控制节点的一致性,成为提升其通信体系调控能力的有效切入点。
9、一致性算法作为解决分布式系统问题的共识算法,已经在自动控制、数据处理、金融安全等领域取得了显著的成效。一致性算法主要包括gossip(流言算法)、paxos(基于消息传递且具有高度容错特性的一致性算法)、raft(复制和容错算法)、加密哈希(hash)等,其中paxos、raft算法是应用比较广的算法框架,但,它们都无法解决拜占庭将军问题;hash算法通过pow(工作量证明)或pos(权益证明)机制解决了拜占庭将军问题,区块链技术也是基于其上产生的,但,hash算法框架在应用中需要耗费巨量的资源,因此,当前的应用主要还是在加密领域,若将其应用于虚拟电厂资源调度时,存在严重的信道噪音和响应延迟问题。
技术实现思路
1、本发明为了解决上述问题,本发明提供虚拟电厂资源调度方法、系统、介质、设备及程序产品,将虚拟电厂系统中的节点有机划分为不同的控制集群,对于虚拟电厂系统或集群,可以分别通过施加功率平衡约束以及调节成本最小化的约束,利用一致性函数中共识达成可以实现最优规划的机制,克服了传统集中控制路径下并发响应慢、维护成本高、信道容量低的缺陷;而且,在共识寻求机制中引入增益一致性函数,可以有效降低信道噪音和响应延时。
2、为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
3、本发明的第一个方面提供虚拟电厂资源调度方法,其包括:
4、获取虚拟电厂系统或集群的调节指令;
5、对于虚拟电厂系统或集群,基于所示调节指令,进行共识寻求机制运算,得到调节功率;所述共识寻求机制在功率平衡约束和调节成本最小化约束下,利用增益一致性函数寻求共识;
6、其中,所述集群为虚拟电厂系统中具有相同电气和通讯特征的节点的集合。
7、进一步地,还包括:基于所述调节功率,进行安全校验校正,重新生成所述共识寻求机制运算采用的行随机矩阵。
8、进一步地,对于所述虚拟电厂系统,所述调节指令为虚拟电厂系统调节功率,所述调节功率为集群调节功率。
9、进一步地,对于所述集群,所述调节指令为集群调节功率,所述调节功率为节点调节功率。
10、进一步地,对于所述虚拟电厂系统,所述共识寻求机制表示为:;;式中, t表示迭代次数,表示第t个迭代中第i个追随者集群的控制成本, n表示虚拟电厂系统中集群的个数,表示增益一致性函数,表示第i个集群和第j个集群在信息传输中的延时,表示信道噪声,表示虚拟电厂系统功率调整参数,表示所有集群的调节功率之和与虚拟电厂系统调节功率的偏差,表示第t个迭代中拉普拉斯矩阵第i行第j列的元素,表示第t个迭代中领导者集群的控制成本。
11、进一步地,对于所述集群,所述共识寻求机制表示为:;;式中, t表示迭代次数,表示第t个迭代中第i个集群中第m个成员节点的功率调节时间,表示第i个集群中第m个队长节点在第t个迭代中的功率调节时间, m表示集群中的节点个数,表示增益一致性函数,表示第m个节点和第w个节点在信息传输中的延时,表示第i个集群的功率调整参数,表示第i个集群所有节点的调节功率之和与第i个集群的调节功率的偏差,表示集群i的拉普拉斯矩阵中第m行第w列的元素,表示节点m和w之间的信道传输噪声。
12、本发明的第二个方面提供虚拟电厂资源调度系统,其包括:
13、数据获取模块,其被配置为:获取虚拟电厂系统或集群的调节指令;
14、调节模块,其被配置为:对于虚拟电厂系统或集群,基于所示调节指令,进行共识寻求机制运算,得到调节功率;所述共识寻求机制在功率平衡约束和调节成本最小化约束下,利用增益一致性函数寻求共识;
15、其中,所述集群为虚拟电厂系统中具有相同电气和通讯特征的节点的集合。
16、本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行,该程序被处理器执行时实现如上述所述的虚拟电厂资源调度方法中的步骤。
17、本发明的第四个方面提供一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的虚拟电厂资源调度方法中的步骤。
18、本发明的第四个方面提供一种计算机程序产品或计算机程序,该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令,该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令,处理器执行该计算机指令,使得该计算机设备执行上述所述的虚拟电厂资源调度方法中的步骤。
19、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
20、本发明将虚拟电厂系统中的节点有机划分为不同的控制集群,通过施加功率平衡约束以及调节成本最小化的约束,对于虚拟电厂系统或集群,可以分别利用一致性函数中共识达成可以实现最优规划的机制,将传统的线性规划求解问题转换为分布式智能系统利用有效信息实现自治优化的方式,克服了传统集中控制路径下并发响应慢、维护成本高、信道容量低的缺陷。
21、本发明通过在共识寻求机制中引入增益一致性函数,可以有效降低信道噪音和响应延时。
1.虚拟电厂资源调度方法,其特征在于,包括:
2.如权利要求1所述的虚拟电厂资源调度方法,其特征在于,还包括:基于所述调节功率,进行安全校验校正,重新生成所述共识寻求机制运算采用的行随机矩阵。
3.如权利要求1所述的虚拟电厂资源调度方法,其特征在于,对于所述虚拟电厂系统,所述调节指令为虚拟电厂系统调节功率,所述调节功率为集群调节功率。
4.如权利要求1所述的虚拟电厂资源调度方法,其特征在于,对于所述集群,所述调节指令为集群调节功率,所述调节功率为节点调节功率。
5.如权利要求1所述的虚拟电厂资源调度方法,其特征在于,对于所述虚拟电厂系统,所述共识寻求机制表示为:;;式中,t表示迭代次数,表示第t个迭代中第i个追随者集群的控制成本,n表示虚拟电厂系统中集群的个数,表示增益一致性函数,表示第i个集群和第j个集群在信息传输中的延时,表示信道噪声,表示虚拟电厂系统功率调整参数,表示所有集群的调节功率之和与虚拟电厂系统调节功率的偏差,表示第t个迭代中拉普拉斯矩阵第i行第j列的元素,表示第t个迭代中领导者集群的控制成本。
6.如权利要求1所述的虚拟电厂资源调度方法,其特征在于,对于所述集群,所述共识寻求机制表示为:;;式中,t表示迭代次数,表示第t个迭代中第i个集群中第m个成员节点的功率调节时间,表示第i个集群中第m个队长节点在第t个迭代中的功率调节时间,m表示集群中的节点个数,表示增益一致性函数,表示第m个节点和第w个节点在信息传输中的延时,表示第i个集群的功率调整参数,表示第i个集群所有节点的调节功率之和与第i个集群的调节功率的偏差,表示集群i的拉普拉斯矩阵中第m行第w列的元素,表示节点m和w之间的信道传输噪声。
7.虚拟电厂资源调度系统,其特征在于,包括:
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的虚拟电厂资源调度方法中的步骤。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的虚拟电厂资源调度方法中的步骤。
10.一种计算机程序产品,其特征在于,所述计算机程序产品包括计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,实现如权利要求1-6任一项所述的虚拟电厂资源调度方法中的步骤。