基于云計算的虛擬電廠負(fù)荷預(yù)測

王成龍

摘要：為解決微網(wǎng)并網(wǎng)帶來的電能質(zhì)量和供電可靠性下降問題，提出一種虛擬電廠中期調(diào)度新方法。針對微網(wǎng)并網(wǎng)所產(chǎn)生的問題，簡述虛擬電廠和云計算的技術(shù)特點(diǎn)，模擬優(yōu)化電網(wǎng)中期調(diào)度模式。結(jié)果表明，云計算在虛擬電廠調(diào)度中具有明顯優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：分布式電網(wǎng)；云計算；虛擬電廠

中圖分類號：TM62 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-1161（2015）03-0047-02

隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大及新能源的不斷應(yīng)用，并網(wǎng)電網(wǎng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性備受關(guān)注。電網(wǎng)調(diào)度不再是單一或局部控制，而是采用智能網(wǎng)絡(luò)集成方式調(diào)度。智能電網(wǎng)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：堅強(qiáng)自愈，可以抵御外來干擾甚至攻擊；提供高質(zhì)量的電能，且供電穩(wěn)定；允許新型能源、分布式電力接入；促進(jìn)用戶互動等。近年來，智能電網(wǎng)發(fā)展快速，但微網(wǎng)并網(wǎng)帶來的電能質(zhì)量和供電可靠性下降問題依然沒有得到解決。云計算的調(diào)度形式可以使計算資源利用最大化、網(wǎng)絡(luò)伸縮反應(yīng)快速化。虛擬電廠在組織結(jié)構(gòu)上更適合分布式電力并網(wǎng)，能在調(diào)度工作中最大程度地提高效率，提高安全性。

1 虛擬電廠的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)

虛擬電廠（Virtual Power Plant VPP ）是不同分布式發(fā)電（DG）單元的組合，包括可再生能源系統(tǒng)、常規(guī)/非傳統(tǒng)類型的發(fā)電機(jī)和存儲系統(tǒng)，可以向電力市場提供以小時為單位的需求預(yù)測個體發(fā)電廠配置。虛擬電廠被定義為依賴于軟件系統(tǒng)遠(yuǎn)程、自動分配和優(yōu)化發(fā)電、需求響應(yīng)和儲能資源的能源互聯(lián)網(wǎng)。虛擬電廠在組織機(jī)構(gòu)上與微網(wǎng)相似，但虛擬電廠更注重電源側(cè)分配和管理。在大規(guī)模風(fēng)網(wǎng)并網(wǎng)中，虛擬電廠能有效平抑風(fēng)場特有的功率間歇，在控制上也更加易操縱。虛擬電廠的架構(gòu)模型見圖1。

在VPP組織中，分布式發(fā)電的靈活需求行為取決于其控制策略。隨著年電力消費(fèi)需求量的增加，VPP容量和控制策略均發(fā)生變化，導(dǎo)致不同的VPP組成和控制結(jié)果。當(dāng)自供電VPP的最高需求覆蓋率達(dá)92%以上時，VPP可以保護(hù)自身，即在市場能源價格波動時，需求覆蓋率較高的VPP可獲得更高收益。VPP的目標(biāo)是最大限度地提高銷售價格。熱費(fèi)、排放、系統(tǒng)中可再生能源溢漏均為VPP消耗指標(biāo)，以這些為基準(zhǔn)，盡管需求變化不同及使用的發(fā)電技術(shù)也引入VPP技術(shù)成本，但整體VPP系統(tǒng)損耗不影響運(yùn)營成本和排放成本。

2 云計算的功能及模型

云計算是一種在線實時網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)。云計算被描述為互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)分布式計算形式，需要供應(yīng)商提供大范圍的網(wǎng)絡(luò)存儲服務(wù)，即軟件服務(wù)。處理用戶所需的硬件計算工具由眾用戶提供。這種基本的云計算服務(wù)架構(gòu)無需供應(yīng)商投入龐大的硬件資金，只需專注于軟件方案。云計算能夠充分利用電力企業(yè)復(fù)雜且昂貴的硬件架構(gòu)，其模型見圖2。

3 負(fù)荷需求預(yù)測

負(fù)荷預(yù)測是微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)最重要的組成部分之一，是實現(xiàn)云計算智能化管理的重要前提。云計算的核心目標(biāo)是為用戶提供優(yōu)質(zhì)電能，滿足不同用戶的負(fù)荷需求。負(fù)荷預(yù)測方法可以歸結(jié)為傳統(tǒng)預(yù)測方法和人工智能預(yù)測方法兩類。傳統(tǒng)方法主要依賴于對象的變化規(guī)律，一般對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計后再計算，因此計算量小、速度快。智能預(yù)測算法考慮各種不確定因素對預(yù)測的影響程度，比傳統(tǒng)預(yù)測的精度高。

4 繼電保護(hù)系統(tǒng)功能

繼電保護(hù)系統(tǒng)的各項功能布置在云計算平臺上，通過云計算平臺進(jìn)行通信和調(diào)用。繼電保護(hù)整定系統(tǒng)的服務(wù)包括基礎(chǔ)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)?；A(chǔ)服務(wù)層為硬件結(jié)構(gòu)層，應(yīng)用服務(wù)層為主要單元。應(yīng)用服務(wù)層為用戶提供具體的操作性服務(wù)，包括拓?fù)浞治?、故障計算、整定參?shù)計算、整定計算、定值校驗、定值優(yōu)化、裝置特性校驗等。其中，拓?fù)浞治觥⒐收嫌嬎銥閼?yīng)用服務(wù)層的主要部分。拓?fù)浞治鱿到y(tǒng)對所輸入系統(tǒng)的電網(wǎng)圖進(jìn)行拓?fù)浞治?，包括繪制、修改、編輯、管理等圖形操作，并實現(xiàn)人機(jī)交互的大部分操作，包括輸入?yún)?shù)、給定計算條件、查詢計算過程和結(jié)果等。故障計算服務(wù)層采用并行分塊算法處理各種類型的簡單故障、任意重復(fù)故障及非全相振蕩故障，能夠應(yīng)對零阻抗支路、無窮大阻抗支路及孤島等情況，可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)等值、繪制短路電流計算曲線等。

5 云計算調(diào)度模式

VPP電源調(diào)度響應(yīng)通過基于安排單位時間的成本優(yōu)化來實現(xiàn)。成本優(yōu)化具有不同的組成，包括燃料成本和啟動成本。啟動成本損耗是與個人特征有關(guān)的成本。作為經(jīng)濟(jì)成本的主要組成部分之一，運(yùn)行期間的能量源燃料成本可以表示為：

FCi.t=ai+bipi.t+cip2i.t （1）

云計算平臺賦予集成計算引擎強(qiáng)大的計算處理能力，特別是時間要求高、計算量大時，能為調(diào)度人員提供足夠的時間響應(yīng)緊急問題，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成信息，更有效地確定現(xiàn)有的、正在發(fā)展的和潛在的問題，并提交解決方案供系統(tǒng)管理人員參考。

6 結(jié)論

以虛擬電廠架構(gòu)作為分布式電力接入方式的硬件架構(gòu)，以滿足建設(shè)堅強(qiáng)的智能電網(wǎng)需求。云計算能夠優(yōu)化服務(wù)軟件分散決策，改進(jìn)分布式電力調(diào)度應(yīng)用方式，為合理配置電網(wǎng)資源提供技術(shù)支持。

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Abstract： In order to solve the problems of power quality and reliability declining caused by microgrid connected， a new method of virtual power plant medium term scheduling is proposed. The article expounds the technique features of virtual power plant and cloud computing according to the problems brought by microgrid connected， and stimulation and optimization of the mode of power network medium term scheduling. The result shows that cloud computing has obvious advantages in the scheduling of virtual power plant.

Key words： DG； Cloud Computing； VP