本专利涉及电网调节控制领域，具体涉及一种虚拟电厂根据供电能力和电网负荷进行自动调控的方法。
背景技术：
虚拟电厂指通过分布式电力管理系统将电网中分布式电源、可控负荷和储能装置聚合成一个虚拟的可控集合体，参与电网的运行和调度，协调智能电网与分布式电源间的矛盾，充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益。虚拟电厂=发电系统（dg）+储能设备+可控负荷+通信系统。
分布式能源单独运行时，其出力随机性、间歇性和波动性较大。当分布式能源接入目前的传统大电网体系时，电网的安全性和供电可靠性将会受到威胁。为了实现分布式电源的协调控制与能量管理，可以通过虚拟电厂（virtualpowerplant，vpp）的形式实现对大量分布式电源的灵活控制，从而保证电网的安全稳定运行。虚拟电厂通过将分布式电源、可控负荷和储能系统聚合成一个整体，使其能够参与电力市场和辅助服务市场运营，实现实时电能交易，同时优化资源利用，提高供电可靠性。
目前分布式能源的应用已经渐渐形成了规模，很多时候分布式能源的采纳和应用能够对电网形成巨大的补充，对于用电成本的降低有着较大的帮助，但是分布式能源还是存在着：负荷波动较大，接入电网时机和供电质量不佳等问题，因此通过虚拟电厂对分布式能源进行集中管理，提高分布式能源的利用效率势在必行。
技术实现要素：
本发明的目的在于解决上述现有技术存在负荷波动较大，接入电网时机和供电质量不佳等，而虚拟电网在对分布式能源进行调节时往往存在较大的滞后导致用电质量波动较大，影响电网运行的问题，提供一种虚拟电厂根据供电能力和电网负荷进行自动调控的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种虚拟电厂根据供电能力和电网负荷进行自动调控的方法，虚拟电厂包括发电单元和用电单元、调度中心站、现地数据采集装置，所述现地数据采集装置与用电单元以及发电单元通信连接，所述现地数据采集装置与所述调度中心站通信连接，所述发电单元和所述用电单元均通过可控接口与电网连接，可控接口与调度中心站连接，所述发电单元的种类包括发电机组和/或储能装置；所述储能装置至少与一个发电机组连接，发电机组通过一个可控接口与储能装置连接；所述虚拟电厂中还配设有若干个可切换单元，所述可切换单元包括切换单元储能装置和切换连接口，所述切换连接口为自由切换充电状态和放电状态的切换连接口，所述切换连接口的通信控制端与调度中心站通信连接，每个切换单元储能装置也均配设有一个电连接的现地数据采集装置，切换单元储能装置均通过切换连接口与电网连接，切换单元储能装置根据切换连接口的状态作为用电单元或放电单元接入电网；调度中心站还设有环境数据模块，调度中心站根据存储的历年环境数据和接入电网的发电单元历年发电数据选取相似日的用电数据，并通过相似日的用电数据预测目标日的整体发电数据和电网所需的整体用电负荷，由调度中心站选择接入发电单元和用电单元。本发明通过整体发电数据和电网所需的整体用电负荷，合理调节接入的发电单元和用电单元，通过这样的配置达到虚拟电厂的用电平衡，可以使得需要检修或其他用途的发电单元和用电单元较早做好准备，即使出现问题也能够较早的更换发电计划，保证在目标日的电网合理运行。发电机组和近地的储能装置进行近地储能，也就是在不接入电网的情况下，可以通过储能装置对发电机组的发送电力进行存储，可以起到一定程度的储能，在发电机组发电量不足的时候，通过储能装置的发电进行补充，达到较好的电网供电质量。本发明中的可控接口包括但不仅限于变压器、逆变器、整流桥等设备及以上设备的组合形式，本发明中的可控接口所指的电气设备均与调度中心站建立控制连接，可由调度中心站控制和切换，此技术为现有技术，可见于论文《基于分散式风储提高电压稳定性的虚拟电厂研究》以及cn201110426868-基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统、cn201620773114-一种提高基于风储集群的虚拟电厂电压稳定性的系统等现有文档，本说明书不做详细说明。
作为优选，若预测目标日的当前电网为满载运行时，将处于充电状态的切换单元储能装置根据切换优先级逐步切换为发电单元，
当所有切换单元储能装置均只属于用电单元或均只属于发电单元时，重新计算电网负荷，若当前电网负荷依然为欠载运行则执行自动切换发电单元步骤。
作为优选，自动切换发电单元步骤包括以下子步骤：
自动切换发电单元步骤一：调度中心站选取所有发电单元的最高输出电量进行叠加作为第一对比数值，调度中心站根据发电单元在相似日中的最高输出电量作为第二对比数值，然后调度中心站根据当前电网需求进行接入发电单元和用电单元；
自动切换发电单元步骤二：根据以下算式计算稳定值f1和稳定值f2，
f1=f2×α
q1×f1+c2×c2=β×c预；
c1为使用光伏发电机组的发电单元的发电量，
c2为使用风力发电机组和潮汐发电机组的发电单元的发电量，
c预为预测负载所需电量，
α为用于区分发电性质稳定的常数，若光伏发电机组的稳定性大于风电发电机组或潮汐发电机组的稳定性则α＞1，若光伏发电机组的稳定性小于风电发电机组或潮汐发电机组的稳定性则α小于1，光伏发电机组的稳定性、风电发电机组的稳定性或潮汐发电机组的稳定性由当地环境数据已经发电机组的工作状态人工确定，β为预测负载所需电量冗余系数；
自动切换发电单元步骤三：对使用风力发电机组和潮汐发电机组的发电单元计算第二对比度d2，d2=当前发电单元电量/第二对比数值；对光伏发电机组计算第一对比度d1，d1=当前发电单元电量/第一对比数值；
自动切换发电单元步骤四：计算比例系数b1和b2；
b1=d1：f1；b2=d2：f2；若比例系数b1＞b2则根据切换优先级切换光伏发电机组对储能装置进行储能；若比例系数b1≤b2则根据切换优先级切换使用风力发电机组和潮汐发电机组的发电单元对储能装置进行储能；然后计算当前电网负荷，若电网负荷为核定负荷运转则结束自动切换发电单元步骤，否则继续重新执行自动切换发电单元步骤三。
本发明通过对发电机组的稳定性进行判定，选择合适的具有稳定的发电机组进行切换，保证了电网的稳定性。
作为优选，自动切换发电单元步骤三中的切换优先级由设备年限、设备重要性、设备安全性和设备容量通过加权算法共同整合后由人工确定。
作为优选，所述调度中心站根据目标日以及目标日的环境数据选择出历年数据内中相似日，并对相似日用电电量进行整合计算获得预测用电量数据；所述相似日选取的方法包括以下步骤：
相似日选取步骤一：根据目标日是否属于节假日进行选择，若目标日为节假日则只在历年的相同节假日中选取相似日，若目标日为工作日则在历年的工作日中选取相似日；
相似日选取步骤二：根据目标日的公历日期，选择符合步骤一要求的历年相同公历日期前三天和公历日期后三天作为候选日期；根据目标日的农历日期，选择符合步骤一要求的历年相同的农历日期前三天和农历日期后三天作为候选日期；
相似日选取步骤三：调出所有候选日期的环境数据与目标日的环境数据进行对比，所述环境数据包括温度、日照、风力和潮汐数据，
若候选日期中的任一日期的环境数据与目标日的环境数据差异大于设定的阈值则在候选日期中删除此日期，剩余的候选日期即为相似日期。
作为优选，在相似日选取步骤三中，根据虚拟电厂内发电单元的发电机组各性质比例设定环境数据计算时的加权值，
首先，候选日期中的任一日期的环境数据对比目标日的环境数据进行转换，转换为计算值：
温度数据转换后的温度计算值为：（候选日期温度-基础温度值）/（目标日的温度-基础温度值）×100%；
日照长度转换后的日照计算值为：（候选日日照长度-基础日照长度值）/（目标日日照长度-基础日照长度值）×100%；
风力转换后的风力计算值为：（候选日风速值-基础风速值）/（目标日风速值-基础风速值）×100%；
潮汐转换后的潮汐计算值为：（候选日潮汐量-基础潮汐值）/（目标日潮汐量-基础潮汐值）×100%；
候选日期温度、目标日的温度、候选日日照长度、目标日日照长度、候选日风速值、目标日风速值、候选日潮汐量和目标日潮汐量均由气象部门提供，基础温度值、基础日照长度值、基础风速值和基础潮汐值均为人工设定值，且基础温度值、基础日照长度值、基础风速值和基础潮汐值均为人工设定值为根据日历设定的渐变数据；
温度计算值的加权值为0.5，日照计算值的加权值为0.5×当地光伏发电机组发电单元的占有率，潮汐计算值的加权值为0.5×当地潮汐发电机组发电单元的占有率，风力计算值的加权值为0.5×当地风力发电机组发电单元的占有率；对获取的计算值通过加权值计算获取的环境数据与设定的阈值相比较，若候选日期中的任一日期的环境数据与目标日的环境数据差异大于设定的阈值则在候选日期中删除此日期，剩余的候选日期即为相似日期。本发明这样设置，因为温度对用电量的要求较高，因此给出了较高的加权数据，此加权数据可进行人工调整，同时尽量考虑到分布式能源的主要发电来源和当地的占有率，以此来进行调整，达到较好的调整效果。
作为优选，对相似日用电电量进行整合计算包括以下步骤：
整合计算步骤一：获取虚拟电厂所供电的当地gdp历年数据以及当地gdp目标数据；
整合计算步骤二：计算电力系统用电弹性系数：
ect={（ct+1-ct）/ct}/{（gt+1-gt）/gt}；
ect为第t年时电力系统用电弹性系数，ct为当地第t年的用电量，gt为当地第t年的gdp数据；当年的gdp数据采用最新的当地gdp目标数据；
整合计算步骤三：将每一个相似日期的用电量通过电力系统用电弹性系数公式；
ect={（ct+1-ct）/ct}/{（gt+1-gt）/gt}；
调整为目标日的预测用电量计算值；
整合计算步骤四：计算所有预测用电量计算值的均值，获得的均值即为预测目标日用电电量。
通过实践证明，当地gdp和用电生产是存在一定联系的，本发明通过gdp变化率以及用电量的变化率，逐步调整多年前的用电电路和发电电量转换到目标日所处的年份，能较为精准的预测目标日的用电量。
作为优选，所述一端与发电机组连接另一端与电网连接的可控接口包括至少一个接口校正装置，
所述接口校正装置的传递函数为：go(s)=k（τs+1）/τs；
τ和k均为调度中心站可调数据，τ和k均由调度中心站通过校正装置内配设的可调元件进行调整；一端与发电机组连接另一端与储能装置连接的可控接口包括至少一个超前校正装置，
所述超前校正装置的传递函数为：
go(s)={（τ1s+1）（τ2s+1）}/{τ1τ2s2+（τ1+τ2+τ12）s+1}；
τ1、τ2以及τ12均为调度中心站可调数据，均由调度中心站通过校正装置内配设的可调元件进行调整；
可切换单元均通过一个切换单元校正装置与电网连接，所述切换单元校正装置的传递函数为：
go(s)=k（τ1s+1）（τ2s+1）/τ1s；
所述切换单元校正装置的比例系数k、调节系数τ1、调节系数τ2均为调度中心站可调数据，均由调度中心站通过切换单元校正装置内配设的可调元件进行调整。
校正装置的设置，可以帮助发电机组和储能装置输出的电压不会出现特别大的波动，防止了大电流波动损坏接口设备的情况产生。
校正装置的最简实现方式可以为：包括电阻r1、电阻r2、电容c1和电容c2，电阻r1第一端为第一输入端，电阻r1的第二端为第一输出端，电容c1与电阻r1并联，电阻r2第一端与电阻r1的第二端连接，电阻r2第二端通过电容c2分别与第二输入端和第二输出端连接，这样设置的话，τ1=r1c1，τ2=r2c2，τ12=r1c2；本算法中s用来表示输入和输出信号的拉普拉斯变化式。切换单元校正装置的最简实现方式可以为：运算放大器第一端通过电阻r1接输入端，运算放大器第二端通过r0接地，运算放大器输出端通过滑变电阻r4接地，电阻r2第一端接运算放大器第一端，电阻r2第二端通过滑变电阻r5接地，电阻r2第二端通过电容c接电阻r4的滑变端，滑变电阻r5的滑变端接地，r2远大于r3+r4，这样设置的话，τ1=r5c，k=r2/r1（1+r4/r3）；本算法中s用来表示输入和输出信号的拉普拉斯变化式。本发明中所述校正装置的最简实现方式只是提供一种传递函数的可能的实现形式，在实际生产中必须根据生产需要进行实际调整。
本发明的实质性效果是：本发明通过整体发电数据和电网所需的整体用电负荷，合理调节接入的发电单元和用电单元，通过这样的配置达到虚拟电厂的用电平衡，可以使得需要检修或其他用途的发电单元和用电单元较早做好准备，即使出现问题也能够较早的更换发电计划，保证在目标日的电网合理运行。发电机组和近地的储能装置进行近地储能，也就是在不接入电网的情况下，可以通过储能装置对发电机组的发送电力进行存储，可以起到一定程度的储能，在发电机组发电量不足的时候，通过储能装置的发电进行补充，达到较好的电网供电质量。还能够达到较好的选择相似日，通过有相同条件的情况下发电量用电量的参照达到较好的用电单元和发电单元的选择。通过实践证明，当地gdp和用电生产是存在一定联系的，本发明通过gdp变化率以及用电量的变化率，逐步调整多年前的用电电路和发电电量转换到目标日所处的年份，能较为精准的预测目标日的用电量。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
一种虚拟电厂根据供电能力和电网负荷进行自动调控的方法，虚拟电厂包括发电单元和用电单元、调度中心站、现地数据采集装置，所述现地数据采集装置与用电单元以及发电单元通信连接，所述现地数据采集装置与所述调度中心站通信连接，所述发电单元和所述用电单元均通过可控接口与电网连接，可控接口与调度中心站连接，其特征在于：所述发电单元的种类包括发电机组和/或储能装置；所述储能装置至少与一个发电机组连接，发电机组通过一个可控接口与储能装置连接；所述虚拟电厂中还配设有若干个可切换单元，所述可切换单元包括切换单元储能装置和切换连接口，所述切换连接口为自由切换充电状态和放电状态的切换连接口，所述切换连接口的通信控制端与调度中心站通信连接，每个切换单元储能装置也均配设有一个电连接的现地数据采集装置，切换单元储能装置均通过切换连接口与电网连接，切换单元储能装置根据切换连接口的状态作为用电单元或放电单元接入电网；调度中心站还设有环境数据模块，调度中心站根据存储的历年环境数据和接入电网的发电单元历年发电数据选取相似日的用电数据，并通过相似日的用电数据预测目标日的整体发电数据和电网所需的整体用电负荷，由调度中心站选择接入发电单元和用电单元。
若预测目标日的当前电网为满载运行时，将处于充电状态的切换单元储能装置根据切换优先级逐步切换为发电单元，
当所有切换单元储能装置均只属于用电单元或均只属于发电单元时，重新计算电网负荷，若当前电网负荷依然为欠载运行则执行自动切换发电单元步骤。
自动切换发电单元步骤包括以下子步骤：
自动切换发电单元步骤一：调度中心站选取所有发电单元的最高输出电量进行叠加作为第一对比数值，调度中心站根据发电单元在相似日中的最高输出电量作为第二对比数值，然后调度中心站根据当前电网需求进行接入发电单元和用电单元；
自动切换发电单元步骤二：根据以下算式计算稳定值f1和稳定值f2，
f1=f2×α
q1×f1+c2×c2=β×c预；
c1为使用光伏发电机组的发电单元的发电量，
c2为使用风力发电机组和潮汐发电机组的发电单元的发电量，
c预为预测负载所需电量，
α为用于区分发电性质稳定的常数，若光伏发电机组的稳定性大于风电发电机组或潮汐发电机组的稳定性则α＞1，若光伏发电机组的稳定性小于风电发电机组或潮汐发电机组的稳定性则α小于1，光伏发电机组的稳定性、风电发电机组的稳定性或潮汐发电机组的稳定性由当地环境数据已经发电机组的工作状态人工确定，β为预测负载所需电量冗余系数；
自动切换发电单元步骤三：对使用风力发电机组和潮汐发电机组的发电单元计算第二对比度d2，d2=当前发电单元电量/第二对比数值；对光伏发电机组计算第一对比度d1，d1=当前发电单元电量/第一对比数值；
自动切换发电单元步骤四：计算比例系数b1和b2；
b1=d1：f1；b2=d2：f2；若比例系数b1＞b2则根据切换优先级切换光伏发电机组对储能装置进行储能；若比例系数b1≤b2则根据切换优先级切换使用风力发电机组和潮汐发电机组的发电单元对储能装置进行储能；然后计算当前电网负荷，若电网负荷为核定负荷运转则结束自动切换发电单元步骤，否则继续重新执行自动切换发电单元步骤三。
自动切换发电单元步骤三中的切换优先级由设备年限、设备重要性、设备安全性和设备容量通过加权算法共同整合后由人工确定。
所述调度中心站根据目标日以及目标日的环境数据选择出历年数据内中相似日，并对相似日用电电量进行整合计算获得预测用电量数据；所述相似日选取的方法包括以下步骤：
相似日选取步骤一：根据目标日是否属于节假日进行选择，若目标日为节假日则只在历年的相同节假日中选取相似日，若目标日为工作日则在历年的工作日中选取相似日；
相似日选取步骤二：根据目标日的公历日期，选择符合步骤一要求的历年相同公历日期前三天和公历日期后三天作为候选日期；根据目标日的农历日期，选择符合步骤一要求的历年相同的农历日期前三天和农历日期后三天作为候选日期；
相似日选取步骤三：调出所有候选日期的环境数据与目标日的环境数据进行对比，所述环境数据包括温度、日照、风力和潮汐数据，
若候选日期中的任一日期的环境数据与目标日的环境数据差异大于设定的阈值则在候选日期中删除此日期，剩余的候选日期即为相似日期。
在相似日选取步骤三中，根据虚拟电厂内发电单元的发电机组各性质比例设定环境数据计算时的加权值，
首先，候选日期中的任一日期的环境数据对比目标日的环境数据进行转换，转换为计算值：
温度数据转换后的温度计算值为：（候选日期温度-基础温度值）/（目标日的温度-基础温度值）×100%；
日照长度转换后的日照计算值为：（候选日日照长度-基础日照长度值）/（目标日日照长度-基础日照长度值）×100%；
风力转换后的风力计算值为：（候选日风速值-基础风速值）/（目标日风速值-基础风速值）×100%；
潮汐转换后的潮汐计算值为：（候选日潮汐量-基础潮汐值）/（目标日潮汐量-基础潮汐值）×100%；
候选日期温度、目标日的温度、候选日日照长度、目标日日照长度、候选日风速值、目标日风速值、候选日潮汐量和目标日潮汐量均由气象部门提供，基础温度值、基础日照长度值、基础风速值和基础潮汐值均为人工设定值，且基础温度值、基础日照长度值、基础风速值和基础潮汐值均为人工设定值为根据日历设定的渐变数据；
温度计算值的加权值为0.5，日照计算值的加权值为0.5×当地光伏发电机组发电单元的占有率，潮汐计算值的加权值为0.5×当地潮汐发电机组发电单元的占有率，风力计算值的加权值为0.5×当地风力发电机组发电单元的占有率；对获取的计算值通过加权值计算获取的环境数据与设定的阈值相比较，若候选日期中的任一日期的环境数据与目标日的环境数据差异大于设定的阈值则在候选日期中删除此日期，剩余的候选日期即为相似日期。
对相似日用电电量进行整合计算包括以下步骤：
整合计算步骤一：获取虚拟电厂所供电的当地gdp历年数据以及当地gdp目标数据；
整合计算步骤二：计算电力系统用电弹性系数：
ect={（ct+1-ct）/ct}/{（gt+1-gt）/gt}；
ect为第t年时电力系统用电弹性系数，ct为当地第t年的用电量，gt为当地第t年的gdp数据；当年的gdp数据采用最新的当地gdp目标数据；
整合计算步骤三：将每一个相似日期的用电量通过电力系统用电弹性系数公式；
ect={（ct+1-ct）/ct}/{（gt+1-gt）/gt}；
调整为目标日的预测用电量计算值；
整合计算步骤四：计算所有预测用电量计算值的均值，获得的均值即为预测目标日用电电量。
所述一端与发电机组连接另一端与电网连接的可控接口包括至少一个接口校正装置，
所述接口校正装置的传递函数为：go(s)=k（τs+1）/τs；
τ和k均为调度中心站可调数据，τ和k均由调度中心站通过校正装置内配设的可调元件进行调整；一端与发电机组连接另一端与储能装置连接的可控接口包括至少一个超前校正装置，
所述超前校正装置的传递函数为：
go(s)={（τ1s+1）（τ2s+1）}/{τ1τ2s2+（τ1+τ2+τ12）s+1}；
τ1、τ2以及τ12均为调度中心站可调数据，均由调度中心站通过校正装置内配设的可调元件进行调整；
可切换单元均通过一个切换单元校正装置与电网连接，所述切换单元校正装置的传递函数为：
go(s)=k（τ1s+1）（τ2s+1）/τ1s；
所述切换单元校正装置的比例系数k、调节系数τ1、调节系数τ2均为调度中心站可调数据，均由调度中心站通过切换单元校正装置内配设的可调元件进行调整。
本实施例中校正装置的设置，可以帮助发电机组和储能装置输出的电压不会出现特别大的波动，防止了大电流波动损坏接口设备的情况产生。本实施例中校正装置的最简实现方式可以为：包括电阻r1、电阻r2、电容c1和电容c2，电阻r1第一端为第一输入端，电阻r1的第二端为第一输出端，电容c1与电阻r1并联，电阻r2第一端与电阻r1的第二端连接，电阻r2第二端通过电容c2分别与第二输入端和第二输出端连接，这样设置的话，τ1=r1c1，τ2=r2c2，τ12=r1c2；本算法中s用来表示输入和输出信号的拉普拉斯变化式。切换单元校正装置的最简实现方式可以为：运算放大器第一端通过电阻r1接输入端，运算放大器第二端通过r0接地，运算放大器输出端通过滑变电阻r4接地，电阻r2第一端接运算放大器第一端，电阻r2第二端通过滑变电阻r5接地，电阻r2第二端通过电容c接电阻r4的滑变端，滑变电阻r5的滑变端接地，r2远大于r3+r4，这样设置的话，τ1=r5c，k=r2/r1（1+r4/r3）；本算法中s用来表示输入和输出信号的拉普拉斯变化式。本发明中所述校正装置的最简实现方式只是提供一种传递函数的可能的实现形式，在实际生产中必须根据生产需要进行实际调整。
本实施例中的可控接口包括但不仅限于变压器、逆变器、整流桥等设备及以上设备的组合形式，本实施例中的可控接口所指的电气设备均与调度中心站建立控制连接，可由调度中心站控制和切换，此技术为现有技术，可见于论文《基于分散式风储提高电压稳定性的虚拟电厂研究》以及cn201110426868-基于虚拟电厂的光伏发电能量管理系统、cn201620773114-一种提高基于风储集群的虚拟电厂电压稳定性的系统等现有文档，本实施例不做详细说明。
本发明通过整体发电数据和电网所需的整体用电负荷，合理调节接入的发电单元和用电单元，通过这样的配置达到虚拟电厂的用电平衡，可以使得需要检修或其他用途的发电单元和用电单元较早做好准备，即使出现问题也能够较早的更换发电计划，保证在目标日的电网合理运行。发电机组和近地的储能装置进行近地储能，也就是在不接入电网的情况下，可以通过储能装置对发电机组的发送电力进行存储，可以起到一定程度的储能，在发电机组发电量不足的时候，通过储能装置的发电进行补充，达到较好的电网供电质量。还能够达到较好的选择相似日，通过有相同条件的情况下发电量用电量的参照达到较好的用电单元和发电单元的选择。通过实践证明，当地gdp和用电生产是存在一定联系的，本发明通过gdp变化率以及用电量的变化率，逐步调整多年前的用电电路和发电电量转换到目标日所处的年份，能较为精准的预测目标日的用电量。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。