本申請涉及數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別是涉及一種基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、隨著可再生能源發(fā)電占比的持續(xù)增高，電力系統(tǒng)的電能供應(yīng)主體將由化石能源逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榭稍偕茉?，但由于光伏、風(fēng)電等新型能源發(fā)電具有強(qiáng)隨機(jī)性和波動性，這極大程度上增加了發(fā)電側(cè)的不確定性，給電力系統(tǒng)帶來安全風(fēng)險(xiǎn)和極大供需平衡壓力。虛擬電廠可通過先進(jìn)通信和調(diào)控技術(shù)將海量、分散、多元的分布式資源聚合起來，形成一個可靈活調(diào)控的實(shí)體，為保證電力系統(tǒng)的供需平衡和安全可靠運(yùn)行提供了有效路徑。

2、為虛擬電廠建立適合的數(shù)學(xué)模型，是監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、分析系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)。現(xiàn)有虛擬電廠的建模方式以穩(wěn)態(tài)建模為主，該建模方式在忽略短期動態(tài)效應(yīng)的情況下建立系統(tǒng)方程來描述系統(tǒng)的整體運(yùn)行特性。虛擬電廠不同子系統(tǒng)的動態(tài)特性差異大，因此虛擬電廠仿真依賴于低誤差、高穩(wěn)定性、高精度的數(shù)值計(jì)算方法。現(xiàn)有的虛擬電廠模型求解方法主要包括數(shù)值方法、解析方法和半解析方法等。數(shù)值方法通過有限差分法、有限體積法和有限元法等數(shù)值近似方法將連續(xù)的動態(tài)模型轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)值模型進(jìn)行求解；解析法通過分離變量法、拉普拉斯變換和傅里葉變換等數(shù)學(xué)推導(dǎo)方式，在不近似化、離散化的情況下對問題進(jìn)行求解；半解析法是一種結(jié)合了解析方法和數(shù)值方法的求解方法，本質(zhì)是通過泰勒級數(shù)逼近模型的解。然而隨著虛擬電廠中可再生能源比例的增加，電力供應(yīng)的波動性增大，現(xiàn)有建模方式難以采集、監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時信息，并且現(xiàn)有的模型計(jì)算方法的計(jì)算效率和求解精度也有待進(jìn)一步優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請的目的是提供一種基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，能夠表征虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)，同時提高虛擬電廠動態(tài)模型的求解效率和精度，進(jìn)而解決容量配置、運(yùn)行優(yōu)化、性能評估等問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝巳缦路桨福?/p>

3、第一方面，本申請?zhí)峁┝艘环N基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法，包括：

4、基于虛擬電廠的系統(tǒng)特點(diǎn)，構(gòu)建虛擬電廠動態(tài)模型；所述虛擬電廠動態(tài)模型包括網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型和設(shè)備動態(tài)模型；所述系統(tǒng)特點(diǎn)至少包括非線性、時滯性及波動性；

5、采用同倫分析法求解所述網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型和所述設(shè)備動態(tài)模型，得到運(yùn)行參數(shù)；

6、驗(yàn)證所述運(yùn)行參數(shù)的收斂性；

7、當(dāng)所述運(yùn)行參數(shù)收斂時，將所述運(yùn)行參數(shù)作為最終確定的運(yùn)行參數(shù)；

8、當(dāng)所述運(yùn)行參數(shù)不收斂時，采用鯨魚優(yōu)化算法確定所述同倫分析法的最優(yōu)輔助參數(shù)，并將所述最優(yōu)輔助參數(shù)替換所述同倫分析法的輔助參數(shù)后，返回執(zhí)行采用同倫分析法求解所述網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型和所述設(shè)備動態(tài)模型，得到運(yùn)行參數(shù)的步驟。

9、可選地，采用同倫分析法求解所述網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型和所述設(shè)備動態(tài)模型，得到運(yùn)行參數(shù)，包括：

10、將所述網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型和所述設(shè)備動態(tài)模型進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，得到標(biāo)準(zhǔn)格式模型；

11、基于所述標(biāo)準(zhǔn)格式模型設(shè)定目標(biāo)方程，并選擇初始猜測解；

12、根據(jù)所述初始猜測解，對所述目標(biāo)方程進(jìn)行線性化轉(zhuǎn)化得到零階形變方程；

13、在所述零階形變方程中引入所述同倫參數(shù)；所述同倫參數(shù)包括同倫分析法的輔助參數(shù)和輔助函數(shù)；

14、對引入所述同倫參數(shù)的零階形變方程進(jìn)行泰勒級數(shù)展開，得到高階形變方程；

15、對所述高階形變方程進(jìn)行遞推求解，得到所述運(yùn)行參數(shù)。

16、可選地，所述高階形變方程表示為：

17、

18、式中，l[*]表示輔助線性算子，ψn-1表示與n-1階相關(guān)的權(quán)重函數(shù)，fn(x,y)表示第n階的近似解，fn-1(x,y)表示第n-1階的近似解，h表示同倫分析法的輔助參數(shù)；表示同倫分析法的收斂條件，其中，當(dāng)?shù)姆蔷€性殘差的值趨于零時收斂；表示第m-1階的近似解的共軛，hn表示非線性殘差，表示對嵌入變量q的n-1階偏導(dǎo)，γ(n)為伽馬函數(shù)，f是一個運(yùn)算符取決于問題具體形式，ψn表示與n階相關(guān)的權(quán)重函數(shù)，n表示階數(shù)，x、y均為自變量。

19、可選地，在采用鯨魚優(yōu)化算法確定所述同倫分析法的最優(yōu)輔助參數(shù)，包括：

20、將所述同倫分析法當(dāng)前的輔助參數(shù)作為所述鯨魚優(yōu)化算法的最初目標(biāo)位置；

21、基于所述最初目標(biāo)位置進(jìn)行位置更新和獵物搜索，直至達(dá)到所述收斂條件時，得到所述同倫分析法的最優(yōu)輔助參數(shù)。

22、可選地，所述收斂條件表示為：

23、

24、式中，uf,ω表示第ω次位置更新和獵物搜索的適應(yīng)度，uf,ω-1表示第ω-1次位置更新和獵物搜索的適應(yīng)度，ε表示預(yù)設(shè)精度閾值，uf表示適應(yīng)度，n表示位置更新和獵物搜索的總次數(shù)，f(f(x,y))表示對初始函數(shù)f(x,y)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，x、y均為自變量。

25、可選地，所述網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型包括：電網(wǎng)動態(tài)模型、氣網(wǎng)動態(tài)模型和熱網(wǎng)動態(tài)模型。

26、可選地，所述設(shè)備動態(tài)模型包括：熱電聯(lián)產(chǎn)動態(tài)模型、風(fēng)電機(jī)組動態(tài)模型、光伏發(fā)電機(jī)組動態(tài)模型和儲能設(shè)備動態(tài)模型。

27、第二方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法的步驟。

28、第三方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法的步驟。

29、第四方面，本申請?zhí)峁┝艘环N計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)上述中任一項(xiàng)所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法的步驟。

30、根據(jù)本申請?zhí)峁┑木唧w實(shí)施例，本申請具有了以下技術(shù)效果：

31、本申請?zhí)峁┝艘环N基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品，通過采用同倫分析法求解網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型和設(shè)備動態(tài)模型，得到運(yùn)行參數(shù)；并在不滿足收斂條件的基礎(chǔ)上，采用鯨魚優(yōu)化算法確定同倫分析法的最優(yōu)輔助參數(shù)，并將最優(yōu)輔助參數(shù)替換同倫分析法的輔助參數(shù)后，重新確定運(yùn)行參數(shù)，能夠表征虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)，同時提高虛擬電廠動態(tài)模型的求解效率和精度，進(jìn)而解決容量配置、運(yùn)行優(yōu)化、性能評估等問題。

技術(shù)特征：

1.一種基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法，其特征在于，所述基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法，其特征在于，采用同倫分析法求解所述網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型和所述設(shè)備動態(tài)模型，得到運(yùn)行參數(shù)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法，其特征在于，所述高階形變方程表示為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法，其特征在于，在采用鯨魚優(yōu)化算法確定所述同倫分析法的最優(yōu)輔助參數(shù)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法，其特征在于，所述收斂條件表示為：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型包括：電網(wǎng)動態(tài)模型、氣網(wǎng)動態(tài)模型和熱網(wǎng)動態(tài)模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法，其特征在于，所述設(shè)備動態(tài)模型包括：熱電聯(lián)產(chǎn)動態(tài)模型、風(fēng)電機(jī)組動態(tài)模型、光伏發(fā)電機(jī)組動態(tài)模型和儲能設(shè)備動態(tài)模型。

8.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲器、處理器以及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請公開了一種基于動態(tài)模型的虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)分析方法、設(shè)備、介質(zhì)及產(chǎn)品。該方法包括以下關(guān)鍵步驟：考慮系統(tǒng)的非線性、時滯性及波動性等特點(diǎn)，構(gòu)建虛擬電廠動態(tài)模型，包括網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型和設(shè)備動態(tài)模型；針對所構(gòu)建的動態(tài)模型，采用同倫分析法對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型和設(shè)備動態(tài)模型進(jìn)行求解，并結(jié)合鯨魚優(yōu)化算法輔助尋找同倫分析法求解結(jié)果收斂所需的最優(yōu)輔助參數(shù)。本申請能夠表征虛擬電廠運(yùn)行狀態(tài)，同時提高虛擬電廠動態(tài)模型的求解效率和精度，進(jìn)而解決容量配置、運(yùn)行優(yōu)化、性能評估等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：陳運(yùn)蓬,馬江海,何壯壯,龐永麗,景峰,尚文,鄭鑫,白靜波,馬飛,夏彥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國網(wǎng)山西省電力公司大同供電公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15