[发明专利]一种基于数字孪生技术的光伏能源优化调控方法

说明书

本发明公开了一种基于数字孪生技术的光伏能源优化调控方法，包括：基于光伏能源系统的物理实体构建光伏能源数字孪生系统；基于光伏能源系统的运行参数和历史数据建立光伏能源数字孪生模型；在保证供电负荷的前提下以设备建立的综合成本最低为优化目标进行优化求解，得到优化调控方案；根据采用优化调控方案后的模型仿真数据和实际运行数据，对光伏能源数字孪生模型进行修正。本发明将光伏能源系统的物理实体映射到虚拟空间的数字孪生系统上，采用仿真计算获取调控方案对光伏能源系统进行调控，同时根据仿真结果与实际运行结果对数字孪生系统进行修正，从而提高能源利用效率，并提升光伏能源系统的经济效益。

技术领域

本发明涉及光伏发电储能技术领域，尤其是涉及一种基于数字孪生技术的光伏能源优化调控方法。

背景技术

能源短缺问题是21世纪非常重要的一个问题，解决这一问题的最佳方式之一是使用太阳能发电。太阳能具有分布广泛且近乎无穷无尽的特点，但是使用太阳能发电的光伏发电系统的一个问题在于光伏资源也具有间歇性和不确定的特点，很难为负载提供一个持续稳定的电力供应。目前，常用的方法是采用储能系统来存储或释放电能，从而降低天气对光伏发电系统的影响，为用户稳定供电，保证供电的可靠性和电能质量。但是当光伏系统和储能系统数量逐渐增加和扩展时，只以目前简单地进行储能系统充放电的控制方法在控制效率、控制准确度和能量利用效率等方面都存在较大的问题和不足，因此需要一种更精细化和准确化的控制方式。数字孪生是充分利用物理模型和物联网传感器采集的全生命周期的运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体对象的全生命周期过程。数字孪生作为实现虚实之间双向映射、动态交互、实时连接的关键途径，可将物理实体和系统的属性、结构、状态、性能、功能和行为映射到虚拟世界，形成高保真的动态多维/多尺度/多物理量模型，为观察物理世界，认识物理世界、理解物理世界、控制物理世界改造物理世界提供了一种有效手段，因此通过数字孪生进行仿真计算后再对光伏和储能系统进行控制是一种较理想的方式。

在中国专利文献上公开的“一种基于数字孪生的光伏发电组件故障检测和识别方法”，其公开号为CN113489459A，公开日期为2021-10-08，包括：检测并输出待检测光伏发电组件物理实体中的特征量y(t)；光伏发电组件包括太阳电池组件和DC-DC变换器；构建与待检测光伏发电组件物理实体结构相同的数字孪生体，计算并输出数字孪生体中，光伏发电组件的测量特征量z(t)；根据特征量y(t)，以及测量特征量z(t)，计算并输出残差向量γ(t)；根据残差向量γ(t)，输出检测结果；当检测结果存在故障时，根据残差向量γ(t)，以及故障特征残值f_i，计算并输出L²内积；故障特征值f_i由残差向量γ(t)和残差向量γ(t)的2-范数||γ(t)||₂计算得到，根据L²内积输出故障类型；该方法可以检测光伏发电组件是否产生故障，并且识别出所产生的故障类型。该技术只是应用了数字孪生技术对光伏发电组件进行故障检测，而现有的技术中也缺少应用数字孪生技术对光伏系统和储能系统的能源调控进行优化控制的方法。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中对于光伏发电的储能系统控制方式较为粗犷且能源利用率低经济效益不高的问题，提供了一种基于数字孪生技术的光伏能源优化调控方法，通过数字孪生技术将光伏能源系统的物理实体映射到虚拟空间的数字孪生系统上，并先采用仿真计算获取调控方案对光伏能源系统进行调控，同时根据仿真结果与实际运行结果对数字孪生系统进行修正，从而提高能源控制准确度和能源利用效率，并提升光伏能源系统的经济效益。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于数字孪生技术的光伏能源优化调控方法，包括：

S1、基于光伏能源系统的物理实体构建光伏能源数字孪生系统；

S2、基于光伏能源系统的运行参数和历史数据在光伏能源数字孪生系统中建立光伏能源数字孪生模型；