虚拟电厂能源管理和电力交易的智能管理系统及其优化运行方法

摘要

本发明公开了一种虚拟电厂能源管理和电力交易的智能管理系统和优化运行方法，以分布式能源单元作为虚拟电厂智能管理系统的终端能源及信息源装置，形成分布式资源系统，虚拟电厂智能管理系统由运营数据采集和管理、企业资源管理、预测、资源配置组合、售电计划优化、交易平台、实时调度优化、控制调度执行和同步仿真功能模块组成。本发明采用以分布式的发电和储能装置以及灵活负荷设备为主的分布式能源信息管理，实现预测、资源组合管理和配置优化、供电及调度优化、市场交易、实时监控及调度等所有必需功能模块的整体系统架构，在新能源和分布式发电、售电以及实现高效需求侧电能管理的未来电力系统中和电力改革之后的电力市场环境下前景广阔。

主权项

一种虚拟电厂能源管理和电力交易的智能管理系统，以分布式能源单元作为虚拟电厂智能管理系统的终端能源及信息源装置，形成分布式资源系统，其特征在于，所述虚拟电厂智能管理系统主要由运营数据采集和管理模块、企业资源管理模块、预测模块、资源配置组合模块、售电计划优化模块、交易平台模块、实时调度优化模块、控制调度执行模块和同步仿真模块组成，采用模块化方式管理和运行虚拟电厂的能源管理平台和电力交易平台，在虚拟电厂智能管理系统的各功能模块间信道组成的信息交换系统中，任意一个功能模块至少能通过接收来自目标模块发出的信息调用指令，向目标功能模块输出相应数据信息，具体为：所述运营数据采集和管理模块作为虚拟电厂智能管理系统的运行信息管理中心和能源数据库管理中心，所述运营数据采集和管理模块能收集信息、整理数据、存储‑分析‑修正数据以及调用虚拟电厂运行相关的实时和历史或结构信息数据，所述运营数据采集和管理模块还对来自所述虚拟电厂智能管理系统的各功能模块提供的发用电、监控和交易这一系列不同维度和结构的时序数据进行计算、处理、存储的统一管理，所述运营数据采集和管理模块向虚拟电厂智能管理系统所整合管理的地理区域中的分布式能源单元设备发送信息采集指令，采集并分析处理分布式能源单元设备的运行数据，将来自各信息采集源的信息集成形成基础数据集合，然后对这些数据的处理结果的输出提供信息检索出口和数据调用通信接口，还通过数据调用通信接口将虚拟电厂智能管理系统运营数据的处理结果信息提供给所述企业资源管理模块、所述预测模块、所述资源配置组合模块、所述控制调度执行模块和所述同步仿真模块；所述企业资源管理模块根据所述运营数据采集和管理模块提供的分布式能源单元的相关设备参数数据以及历史发用电数据集成相应的数据库系统，管理虚拟电厂相关的市场参与者的财务和会计数据，至少管理市场参与者的客户档案、合同、计费和账单数据，对相应数据进行计算、处理和存储，形成企业资源数据，并对这些企业资源数据的输出提供信息检索出口和数据调用通信接口，还通过数据调用通信接口将企业资源数据提供给所述运营数据采集和管理模块以及所述资源配置组合模块；所述预测模块根据所述运营数据采集和管理模块提供的实时和历史的分布式能源单元的相关设备参数数据、发用电数据、储能信息以及电力市场信息和天气信息，对相应数据进行计算处理，生成虚拟电厂智能管理系统的交易优化所需信息数据，对发电量、电能负荷、电价和能源价格进行长期、中期、短期和超短期预测，并整理存储预测结果，并对这些数据的处理结果的输出提供信息检索出口和数据调用通信接口，通过数据调用通信接口将预测结果信息提供给所述资源配置组合模块、所述售电计划优化模块和所述实时调度优化模块；所述资源配置组合模块根据运营数据采集和管理模块提供的分布式能源单元的相关设备参数、实时和历史的发用电数据和储能信息这一系列运行信息数据，并根据所述预测模块提供的预测结果信息数据，以及根据所述企业资源管理模块提供的企业资源数据和设定的相关约束条件参数，对作为分布式资源的分布式能源单元的相关设备进行优化配置而组成不同的动态资源池，形成对应不同电力需求市场的资源组合数据信息，并对这些资源组合数据的输出提供信息检索出口和数据调用通信接口，通过数据调用通信接口为所述售电计划优化模块提供所需的建立售电计划优化模型的基础数据，还为所述实时调度优化模块提供所需的建立主要包括目标发电计划优化的能源管理运行计划模型的基础数据；所述售电计划优化模块根据所述预测模块提供的预测结果信息数据，并根据所述资源配置组合模块提供的资源组合数据以及交易平台模块提供的风险预测和控制信息，结合不同电力市场的交易信息生成相应的目标函数，还根据约束条件中至少包括的市场交易信息、天气信息、发用电数据的不确定因数，建立售电计划的混合优化模型，然后通过随机混合整数优化算法求解，并生成针对不同电力交易市场的最优发电量、用电量、储能设备充放电的电力交易计划信息以及电力交易商品，所述售电计划优化模块对这些售电计划信息的输出提供信息检索出口和数据调用通信接口，并通过数据调用通信接口向所述交易平台模块提供售电计划信息；所述交易平台模块根据所述售电计划优化模块提供的售电计划信息数据，通过其集成的电子商务平台系统，向电力交易市场和电力系统辅助服务市场提供电力交易的接口，完成电力交易买卖双方的交易过程，产生包括售电计划和实际发生交易的综合售电信息，并基于集成的交易风险管理子模块生成风险预测信息，所述交易平台模块对这些综合售电信息的输出提供信息检索出口和数据调用通信接口，并通过数据调用通信接口向所述实时调度优化模块和所述控制调度执行模块分别提供综合售电信息，同时向所述售电计划优化模块提供风险控制信息；所述实时调度优化模块在供电当日根据交易平台模块提供的综合售电信息，并以资源配置组合模块提供的资源组合数据和预测模块提供的当日的超短期预测结果信息数据作为基础数据，建立虚拟电厂的能源管理运行计划模型，根据运营数据采集和管理模块提供的至少包括分布式能源单元的设备的设备状态、发电状态、储能状态和负荷状态的实时系统运行状态信息进行优化求解，并基于优化求解结果对虚拟电厂的能源管理运行计划模型做出调整，生成实时调度优化策略，实时调度优化模块对其所生成的实时调度优化策略信息的输出提供信息检索出口和数据调用通信接口，并通过数据调用通信接口分别向控制调度执行模块和同步仿真模块提供实时调度优化策略信息；所述控制调度执行模块根据所述实时调度优化模块提供的实时调度优化策略信息、所述交易平台模块提供的综合售电信息、所述运营数据采集和管理模块提供的实时的分布式能源单元的各设备参数数据、发用电数据和储能信息，作为基础信息，并以所述同步仿真模块提供的所述控制调度执行模块即将执行的实时操作对虚拟电厂智能管理系统的影响的仿真结果信息，作为辅助支持信息，通过对数据进行计算、处理和存储，形成对分布式能源单元的设备的实时调度指令信息，所述控制调度执行模块对其所生成的实时操作调度指令信息的输出提供信息检索出口和数据调用通信接口，通过数据调用通信接口向分布式能源单元的设备发送进行远程控制的实时操作调度指令信息，实现虚拟电厂能源管理和电力交易的智能管理系统的信息闭环控制；所述同步仿真模块根据所述运营数据采集和管理模块提供的虚拟电厂智能管理系统在当前运营数据的处理结果信息和所述实时调度优化模块提供的在即将开始执行的实时调度优化策略信息，通过同步仿真方法系统描述真实虚拟电厂系统架构，并基于虚拟电厂智能管理系统的分布式能源单元的各个设备物理和设备状态数据，运用多物理体系联合仿真方法，针对由所述控制调度执行模块主导的虚拟电厂智能管理系统进行的实时调度操作对虚拟电厂整体运行状态和分布式能源单元的各个设备的带来影响形成的可检测数据，进行多方位实时仿真分析，在此基础上对虚拟电厂智能管理系统实时操作的可行性进行预测和分析，得到控制调度执行模块在即将开始执行的实时操作对虚拟电厂智能管理系统的影响的仿真结果信息，作为实时调度操作辅助支持信息，所述同步仿真模块对其所生成的仿真结果信息的输出提供信息检索出口和数据调用通信接口，所述同步仿真模块通过数据调用通信接口向所述控制调度执行模块发送仿真结果信息，作为所述控制调度执行模块的生成调度指令信息的辅助支持决策支持信息。