5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源調(diào)度方法研究

陳曉露，夏天

(國網(wǎng)上海市電力公司 信息通信公司， 上海 200072)

0 引言

在5G通信環(huán)境下構(gòu)建電廠能源的均衡調(diào)度和配置模型，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)信息傳輸?shù)目臻g均衡性和信道均衡配置性，構(gòu)建虛擬電廠分布式能源調(diào)度模型，采用信道均衡方法，提高虛擬電廠分布式能源調(diào)度輸出能力，從而提高能源的優(yōu)化配置能力[1]。通過5G通信技術(shù)，動態(tài)分配虛擬電廠分布式能源調(diào)度的IP地址和帶寬，實現(xiàn)5G通信環(huán)境下虛擬電廠能源分布信息的均衡調(diào)度，提高虛擬電廠的產(chǎn)能和能源管理能力[2-3]。

文獻[4]建立了綜合能源系統(tǒng)中儲能設(shè)備的綜合優(yōu)化配置模型。采用k-means聚類算法對用戶側(cè)的用能需求進行分析并歸納出典型場景，儲能配置考慮典型日系統(tǒng)運行優(yōu)化調(diào)度，以綜合能源系統(tǒng)年運行費用最低為目標建立電/熱儲能綜合配置優(yōu)化模型。但該方法進行虛擬電廠分布式能源調(diào)度的輸出穩(wěn)定性不高，自適應(yīng)性不好。在文獻[5]將風電場、光伏發(fā)電、小水電站等分布式能源聚合為虛擬電廠，并考慮價格型需求響應(yīng)負荷及激勵型需求響應(yīng)負荷，以運營收益最大化為目標，綜合考慮負荷供需平衡約束、機組運行約束以及旋轉(zhuǎn)備用約束等，構(gòu)建虛擬電廠常規(guī)調(diào)度優(yōu)化模型，利用條件風險價值法(CVaR)和魯棒隨機優(yōu)化理論構(gòu)造虛擬電廠風險規(guī)避優(yōu)化模型。但該方法進行能源傳輸?shù)慕饷苄阅懿缓?，模糊解析控制能力不好?/p>

針對上述問題，本文提出基于負載均衡開銷控制的虛擬電廠分布式能源調(diào)度方法。首先構(gòu)建5G通信環(huán)境下虛擬電廠能源信息傳輸信道模型，采用碼間干擾濾波方法進行能源分布信息融合和均衡配置，提高虛擬電廠信道的均衡性和抗干擾性。然后采用空間網(wǎng)格自動化分配方法實現(xiàn)對能源的輸出均衡配置，提取虛擬電廠分布式能源信息的統(tǒng)計特征量，采用波特間隔均衡配置和負載均衡調(diào)度方法，實現(xiàn)對虛擬電廠分布式能源均衡調(diào)度設(shè)計。最后進行仿真測試分析，展示了本文方法在提高5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源調(diào)度能力方面的優(yōu)越性能。

1 虛擬電廠分布式能源調(diào)度信道模型和傳輸控制

1.1 能源調(diào)度信道模型

構(gòu)建5G通信環(huán)境下虛擬電廠能源信息傳輸信道模型，結(jié)合隨機鏈路均衡采樣方法構(gòu)建5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源調(diào)度的數(shù)據(jù)分析模型，結(jié)合隨機鏈路節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)方法，實現(xiàn)對虛擬電廠分布式能源的控制、存儲和傳輸[6]，得到虛擬電廠分布式能源調(diào)度的總體結(jié)構(gòu)模型如圖1所示。

根據(jù)圖1所示的虛擬電廠分布式能源調(diào)度的總體結(jié)構(gòu)模型，通過物理空間資源均衡配置方法進行5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源的均衡配置，結(jié)合負荷頻率曲線卷積方法進行虛擬電廠分布式能源信息融合[7]，得到分布式能源調(diào)度的控制約束參量θk=(uk,Σk)，采用顯著的多時間尺度估計的方法，建立虛擬電廠分布式能源調(diào)度的信息熵分析模型，得到分布式能源控制的優(yōu)化解析特征分量滿足：

(uk,Σk)=Pxt+fm(x)

(1)

式中，Pxt表示虛擬電廠分布式能源調(diào)度的傳導信息函數(shù)，fm(x)表示分布式能源分配的關(guān)聯(lián)規(guī)則集，采用多個時間尺度下的多能互補控制方法，得到分布式能源傳輸?shù)逆溌沸诺滥Ｐ蜑?/p>

Vk=(uk,Σk)+(Rt,Ro)

(2)

式中，Rt表示維子矩陣塊，Ro表示虛擬電廠分布式能源信息置換矩陣，根據(jù)分布式能源數(shù)據(jù)的分布特性，得到空間分布間隔均衡檢測的方法[8]。

1.2 能源傳輸控制

結(jié)合隨機鏈路均衡采樣方法構(gòu)建5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源調(diào)度的數(shù)據(jù)分析模型，通過大數(shù)據(jù)融合和關(guān)聯(lián)性分析，實現(xiàn)對虛擬電廠分布式能源配置和節(jié)點自適應(yīng)部署[9]。分布式節(jié)點參數(shù)集為

(3)

式中，a2表示虛擬電廠分布式能源尺度維數(shù)，b2表示能源分布的時間尺度函數(shù)，根據(jù)分布式能源傳輸?shù)男诺滥Ｐ蜐M足，得到5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源傳輸信道模型為

p(ωk)=p(uk,Σk)Kψ

(4)

式中，Kψ表示虛擬電廠分布式能源特征集，根據(jù)聯(lián)合特征解析函數(shù)為，被稱為虛擬電廠分布式能源調(diào)度的相似度函數(shù)。綜上分析，構(gòu)建分布式能源調(diào)度傳輸控制模型，得到第周負荷段對應(yīng)傳輸控制功率為

N(uk,Σk)=p(ωk)-?x

(5)

式中，?x表示5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源調(diào)度的空間融合信息，結(jié)合傳輸控制和信道均衡設(shè)計[10]，實現(xiàn)能源均衡調(diào)度，虛擬電廠分布式能源調(diào)度的節(jié)點分布。

2 虛擬電廠分布式能源調(diào)度抗干擾設(shè)計與均衡調(diào)度

2.1 能源調(diào)度的抗干擾設(shè)計

構(gòu)造5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源信息疏導模型，采用碼間干擾濾波方法進行虛擬電廠的能源分布信息融合和均衡配置，提高虛擬電廠信道的均衡性和抗干擾性[11]，5G通信環(huán)境下，虛擬電廠分布式能源調(diào)度的模糊關(guān)聯(lián)規(guī)則集。在多時間尺度模擬框架下，得到虛擬電廠分布式能源置換函數(shù)為

p(vk-1,ek-1)=N(uk,Σk)trace(x,y,σ)

(6)

式中，x、y、σ表示虛擬電廠分布式能源傳輸?shù)目臻g特征聚類，根據(jù)各個時刻的負荷分布，得到虛擬電廠分布式能源調(diào)度的聯(lián)合特征參數(shù)分布集：

(7)

式中，x表示新能源出力的季節(jié)差異性，通過分布式能源調(diào)度的模糊加權(quán)系數(shù)為，提取能源信息的模糊約束因子，得到虛擬電廠分布式能源傳輸?shù)穆?lián)合特征分布函數(shù)為

(8)

采用負載功率的統(tǒng)一協(xié)同控制方法，得到能源調(diào)度的抗干擾設(shè)計信息熵為

(9)

式中，ki表示虛擬電廠分布式能源的回歸分析特征量，結(jié)合模糊度尋優(yōu)方法，實現(xiàn)能源調(diào)度的抗干擾設(shè)計[12]。

2.2 能源負載均衡調(diào)度

采用空間網(wǎng)格自動化分配方法實現(xiàn)對5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源的輸出均衡配置，提取虛擬電廠分布式能源信息的統(tǒng)計特征量，得到能源分布集滿足條件概率密度函數(shù)p(ek|vk)，虛擬電廠分布式能源傳輸?shù)慕y(tǒng)計信息分布集為

he|v,k=P(K=T|R=1)

(10)

引入新能源發(fā)電系統(tǒng)之間的能量管理函數(shù)，實現(xiàn)虛擬電廠分布式能源的信息聚類，虛擬電廠能源分配的模糊關(guān)聯(lián)信息熵可以表示為

p(θk|Xk,Yk)=he|v,k+ω0

(11)

式中，ω0表示功率變換及能量管理的節(jié)點，通過尺度聚類，得到虛擬電廠分布式能源調(diào)度的對象集為

ωk=p(θk|Xk,Yk)+p(ωk)

(12)

基于時間間隔均衡的方法，得到能源調(diào)度的置換函數(shù)：

(13)

式中，?R表示空間分布式直流傳輸控制設(shè)計，?x表示虛擬電廠分布式調(diào)度的數(shù)據(jù)節(jié)點，根據(jù)數(shù)據(jù)驅(qū)動的概率分布不確定集，隨機概率密度自適應(yīng)控制模型為

(14)

3 實驗與結(jié)果分析

為了驗證本文方法在實現(xiàn)實驗5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源調(diào)度和控制的優(yōu)越性能，進行仿真測試分析，得到虛擬電廠網(wǎng)絡(luò)中能源分布信息采傳輸?shù)膸?，根?jù)虛擬電廠能源輸出的時延參數(shù)，得到儲能集成功率，根據(jù)上述仿真參量設(shè)定，得到虛擬電廠能源傳輸?shù)哪K切換波形如圖2所示。

圖2 5G通信環(huán)境下虛擬電廠能源傳輸?shù)哪K切換波形

根據(jù)圖2對5G通信環(huán)境下虛擬電廠能源傳輸?shù)哪K切換，進行能源傳輸控制，得到能源調(diào)度的輸出如圖3所示。

圖3 能源調(diào)度輸出

分析圖3得知，采用本文方法進行5G通信環(huán)境下虛擬電廠能源傳輸和調(diào)度的均衡性較好，負載均衡控制能力較強。測試不同方法進行虛擬電廠能源調(diào)度的穩(wěn)定性，得到對比結(jié)果見表1。

表1 輸出性能測試

分析表1得知，采用本文方法進行虛擬電廠能源調(diào)度的穩(wěn)定性較高。自適應(yīng)性好。明顯比另外兩種方法更具安全傳輸?shù)膶崟r性。

4 總結(jié)

構(gòu)建5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源調(diào)度模型，采用信道均衡方法，提高虛擬電廠分布式能源調(diào)度輸出能力，本文提出基于負載均衡開銷控制的虛擬電廠分布式能源調(diào)度方法。通過物理空間資源均衡配置方法進行分布式能源的均衡配置，建立分布式能源調(diào)度的空間信息聚類分析模型，采用負載功率的統(tǒng)一協(xié)同控制方法，引入新能源發(fā)電系統(tǒng)之間的能量管理函數(shù)，實現(xiàn)布式能源的信息聚類，實現(xiàn)5G通信環(huán)境下虛擬電廠分布式能源調(diào)度。研究得知，本文方法能源傳輸調(diào)度的均衡性較好，自適應(yīng)性好，穩(wěn)定性較高。