[發明專利]一種基于云-邊-端架構的信息能源系統及其管控方法

有效

• 申請號: 202110317796.3
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN112865196B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 張化光;侯俊浩;楊珺;蘇涵光;黃博南;劉鑫蕊;孫秋野;王迎春;楊東升;王智良;周博文;會國濤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J13/00;H04L67/12;H04L41/12
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

本發明公開了一種基于云?邊?端架構的信息能源系統及其管控方法，涉及信息能源系統及其管控技術領域。基于一致性協同控制策略在信息能源系統拓撲結構變化率或電壓、頻率變化率越限時進行穩定和經濟最優控制，在傳統云?端架構的基礎上引入邊緣計算技術，利用邊緣智能終端定義了邊緣計算層的結構，構建一種全新的云?邊?端三層信息能源系統架構，這樣可以使信息能源系統中海量數據的上傳效率大幅提高，加快系統的管控速度，通過在邊緣側對信息數據預處理后，減少了通信帶寬的占用情況，使一致性協同控制策略在干擾、時延的非理想通信條件下仍然可以有效地對信息能源系統進行穩定優化控制。

技術領域

本發明涉及信息能源系統及其管控技術領域，具體涉及一種基于云-邊-端架構的信息能 源系統及其管控方法。

背景技術

隨著信息能源系統中分布式發電單元的不斷增多，信息能源系統穩定控制與信息能源系 統運行的靈活性的要求也隨之增加；同時，分布式發電出力的不確定性也會增加對普通發電 單元的供能依賴性，嚴重影響了風、光新能源發電的消納過程。為了有效降低信息能源系統 中峰谷調節和頻率調節的要求，需要將分布式電源納入信息能源系統的經濟穩定調控進程中 來，以此提高系統運行的經濟性和穩定性。

目前對信息能源系統的控制方式主要分為集中式控制方式和分布式控制方式。傳統的集 中式控制方式由云計算平臺進行統一的信息處理和指令調控，但該控制方式的靈活性和可擴 展性均比較差，并且單點故障時的可靠性較低，對于大量數據同時上傳的場景，容易造成帶 寬占用過高、通信時延的問題，不能有效適應分布式發電單元高滲透率的應用場景。而分布 式控制方式可以在很大程度上緩解上述集中式控制的各種缺陷，但由于分布式發電單元過于 分散，因此在維護性方面具有很大的局限性。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于云-邊-端架構的信息能源系統及其管控 方法，旨在突破信息能源系統的集中式控制與分布式控制方式的局限性，提高信息能源系統 整體的經濟性與運行效率。

本發明的技術方案是：

一種基于云-邊-端架構的信息能源系統，包括：依次連接的云計算層、云-邊信息傳輸單 元、邊緣計算層、邊-端信息傳輸單元和物理設備層；

所述物理設備層，作為該系統的底層架構，其包括至少一種且至少兩個發電設備、至少 兩個儲能設備和至少一個負載；該物理設備層用于能量流在該物理設備層中的平行交互，以 及運行數據在該系統的縱向傳輸，即將在該物理設備層產生的該系統的運行數據發送給邊-端 信息傳輸單元，以及接收邊-端信息傳輸單元發送的修正的有功功率下垂系數以及該系統的電 壓補償量和頻率補償量；對逆變器下垂控制的有功功率下垂系數進行調整，并在下垂控制過 程中分別給予信息能源系統電壓補償和頻率補償；所述該系統的運行數據指的是該層中各個 發電設備和儲能設備的運行數據，所述運行數據包括電壓、頻率、有功功率和無功功率數據；

所述邊-端信息傳輸單元，上連邊緣計算層，下接物理設備層；用于接收物理設備層發送 的該系統的運行數據，并將其所接收的運行數據發送給邊緣計算層；接收邊緣計算層同時發 送的修正的有功功率下垂系數以及該系統的電壓補償量和頻率補償量，并將它們均發送給物 理設備層；

所述邊緣計算層，用于接收邊-端信息傳輸單元發送的運行數據，并對所接收的運行數據 進行預處理，得到規范化的運行數據；判斷邊緣計算層的拓撲結構變化率、該系統的電壓變 化率或者該系統的頻率變化率是否越限，若是，則將規范化的運行數據上傳至云-邊信息傳輸 單元；接收云-邊信息傳輸單元發送的修正的有功功率下垂系數；根據規范化的運行數據和修 正的有功功率下垂系數，計算該系統的電壓補償量和頻率補償量；將修正的有功功率下垂系 數以及該系統的電壓補償量和頻率補償量同時發送給邊-端信息傳輸單元；

所述云-邊信息傳輸單元，上連云計算層，下接邊緣計算層，用于接收邊緣計算層發送的 規范化的運行數據并將其上傳給云計算層；接收云計算層發送的修正的有功功率下垂系數并 將其發送給邊緣計算層；