本发明涉及综合能源系统调控领域，特别涉及一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法及系统。
背景技术：
1、需求侧管理中的可调控负荷资源，涵盖电动车、温控设备、储能装置等灵活性资源，具有庞大的规模和快速的增长速度。这些资源因其快速反应能力、高度可控性及能量储存功能，能够为电力系统的运行带来额外的灵活性和调节能力。虽然单个的可控负荷设备的调节容量较小、调控能力有限，但大量此类负荷设备形成的负荷集群具有显著的调节和聚合能力。
2、依据可控负荷的运作及储能特征，可将其虚拟储能模型划分为标准储能单位(例如电动汽车、储能装置)及类储能单位(如温控负荷)。标准储能单位因其小规模储能属性与分散式储能的相似性，被视作“虚拟储能”。尽管单一电动汽车作为标准储能单位的调整能力有限，但借助v2g技术，能够有效集成并控制这些单元，使得聚合后的电动汽车虚拟储能单元具有实质性容量，对电力系统的调度具有极其重要的影响。
3、类储能单位主要指的是以空调系统为核心的温控负荷单元；类储能单位虽非电池模型，但聚合后展现出与电池相似的物理特性，因而像电动汽车虚拟储能单元一样，拥有显著的调整能力。
4、此外，可控负荷群体所呈现的调节能力受多重不确定性因素的影响；因此，亟需一种能够量化描述包含可控负荷群体灵活调节特性的虚拟储能模型，来准确识别模型关键参数。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，通过分析评估单一可调控负荷设备的关键参数之后，开发一个精确的单体模型；分析单体可调控负荷模型的响应特性，建立综合虚拟储能系统模型；并通过设置群体负荷运行的最高与最低限制，明确可调控负荷虚拟储能系统整合模型的调节能力范围，以确定虚拟储能整合模型的可控裕度。
2、本发明采用如下的技术方案。
3、一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，所述方法包括以下步骤：
4、步骤1：获取可控负荷的参数，并根据获取的参数构建用户的出行及能源使用的时间概率分布；
5、步骤2：基于步骤1构建的时间概率分布，对参数进行随机抽样，来构建初始样本数据；
6、步骤3：根据步骤2构建的初始样本数据，建立单体可控负荷模型；
7、步骤4：基于可控负荷的聚合响应特性，来构建可控负荷的聚合虚拟储能模型；
8、步骤5：根据步骤5构建的可控负荷的聚合虚拟储能模型，分析可控负荷的虚拟储能系统的可控裕度。
9、本发明进一步包括以下优选方案：
10、在步骤1中，所述可控负荷包括电动汽车和温控负荷；所述可控负荷的参数包括电动汽车的车辆类型、电动汽车的电池类型、温控负荷的负荷类型以及温控负荷的制冷机类型。
11、步骤3中，建立单体可控负荷模型包括：建立单体电动汽车可控负荷模型；以及建立单体温控负荷可控负荷模型。
12、单体电动汽车可控负荷模型的构建公式如下：
13、
14、其中，socn(t)表示在t时刻时电动汽车的电池容量、socn(t+1)表示t+1时刻时电动汽车的电池容量、ηc表示电动汽车的充电效率、ηd表示电动汽车的放电效率、si(t)表示在t时刻时电动汽车的充放电状态、pi,t表示电动汽车的实时功率、pi,c表示电动汽车的充电功率、pi,d表示电动汽车的放电功率；δt表示t至t+1时刻增加的时间单位量、di表示电动汽车的电池容量、cm表示电动汽车处于充电状态、sm表示电动汽车处于待机状态、dm表示电动汽车处于放电状态。
15、单体温控负荷可控负荷模型的构建公式如下：
16、
17、其中，tin和tout分别表示当前环境的室外温度和室内温度、r表示etp模型的等效热阻、c表示etp模型的等效热容、pac表示etp模型的运行功率；s(t)为温控负荷当前的开关状态，为0时表示开关断开，为1时表示开关闭合；，tmax表示用户设定的温度舒适区上界、tmin表示用户设定的温度舒适区下界、pn表示温控负荷的额定功率。
18、步骤4中，基于可控负荷的聚合响应特性，构建可控负荷的聚合虚拟储能模型包括：构建集群电动汽车可控负荷聚合模型；以及构建集群温控负荷可控负荷聚合模型；所述可控负荷的聚合响应特性是可控负荷的调节能力。
19、集群电动汽车可控负荷聚合模型的构建公式如下：
20、
21、其中，pe,avr(t)表示在t时刻时电动汽车的聚合功率、scm(t)表示t时刻时电动汽车处于充电状态的个体的数量、sdm表示t时刻时电动汽车处于放电状态的个体的数量、pi,c表示电动汽车的充电功率、pi,d表示电动汽车的放电功率。
22、集群电动汽车可控负荷聚合模型的构建还包括按如下公式对集群电动汽车的输出功率边界进行限定：
23、pup(t)＝pe,avr(t)+pd-s(t)+ps-c(t)
24、pdown(t)＝pe,avr(t)+pc-s(t)+ps-d(t)
25、其中，pup(t)、pdown(t)分别表示电动汽车集群的输出功率上边界、下边界，pe,avr(t)表示t时刻电动汽车集群的输出功率，ps-c(t)表示电动汽车由“待机→充电”的可调容量，pd-s(t)表示电动汽车由“放电→待机”的可调容量；pc-s(t)表示电动汽车由“充电→待机”的的可调容量，ps-d(t)表示电动汽车由“待机→放电”的可调容量。
26、集群温控负荷可控负荷聚合模型的构建公式如下：
27、
28、其中，为t时刻温控负荷的虚拟储能容量，为t时刻温控负荷的有功功率出力，si(t)为t时刻的温控负荷的响应状态、oi,n(t)表示t时刻温控负荷i的虚拟储能容量、pi表示温控负荷i的有功功率出力。
29、集群温控负荷可控负荷聚合模型的构建还包括按如下公式对集群温控负荷的输出功率边界进行限定：
30、
31、其中，为t时刻温控负荷聚合功率的上边界，po-s(t)为t时刻时由运行至待机的温控负荷的输出功率的代数和；为t时刻温控负荷聚合功率的上边界，ps-o(t)为t时刻时由运行至待机的温控负荷的输出功率的代数和。
32、步骤5中，分析可控负荷的虚拟储能系统的可控裕度包括：电动汽车裕度分析和温控负荷裕度分析。
33、电动汽车裕度通过下一时刻的电动汽车虚拟储能状态来分析，所述电动汽车虚拟储能状态的表达式如下：
34、
35、αi,ev＝ηi,nδt/di
36、其中，为t时刻时电动汽车的虚拟储能电池量，pi,n(t)为电动汽车的额定充放电功率，αi,ev电动汽车虚拟储能的归一值参数，ηi,n为电动汽车的充放电效率，δt为单位时间的增长，di为电动汽车的电池容量。
37、温控负荷裕度通过温控负荷虚拟储能的可调容量来分析，所述温控负荷虚拟储能的可调容量的公式如下：
38、
39、其中，和分别为夏季环境的室外温度和室内温度；r是etp模型的等效热阻，℃/kw；c为etp模型的等效热容，kw·h/℃；pac是etp模型的运行功率，kw；pac和etp模型的额定功率有以下关系，pac＝αpn，其中α为温控负荷的能效比；s(t)为当前的开关状态。
40、同时，本发明还实现了一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析系统，所述系统包括：参数获取模块、初始样本数据构建模块、单体可控负荷模型构建模块、聚合虚拟储能模型构建模块、负荷裕度评估模块；
41、所述参数获取模块，用来获取可控负荷的参数，并根据获取的数据构建用户的出行及能源使用的时间概率分布；
42、所述初始样本数据构建模块，基于参数获取模块构建的概率分布，利用蒙特卡罗方法对参数进行随机抽样，来构建初始样本数据；
43、所述单体可控负荷模型构建模块，根据初始样本数据构建模块构建的初始样本数据，建立单体可控负荷的功率调节范围模型；所述聚合虚拟储能模型构建模块，基于可控负荷的聚合响应特性，来构建可控负荷的聚合虚拟储能模型；
44、所述负荷裕度评估模块，通过获取系统运行数据，并依据构建的可控负荷的聚合虚拟储能模型，分析可控负荷的虚拟储能系统的可控裕度。
45、一种终端，包括处理器及存储介质；所述存储介质用于存储指令；所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据任一项所述方法的步骤。
46、计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现任一项所述方法的步骤。
47、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过分析用户的生活习惯和出行模式等信息，对收集到的数据进行了正态分布拟合，确保每个可控负荷设备模型的准确性与可信度，使得模型更贴合实际情况，提高了预测和评估的精度。同时通过设定虚拟储能系统的运行界限来处理虚拟储能系统的可控性，通过明确虚拟储能的操作边界，为调整和优化电网负荷提供了有效的手段，进一步扩展了虚拟储能在电网管理中的应用潜力。
1.一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
5.根据权利要求3或4所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
8.根据权利要求6所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
9.根据权利要求6所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
10.根据权利要求6或9所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
11.根据权利要求1所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
12.根据权利要求11所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
13.根据权利要求11或12所述的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析方法，其特征在于：
14.一种利用权利要求1-13任一项权利要求所述方法的一种可控负荷的虚拟储能系统可控裕度分析系统，所述系统包括：参数获取模块、初始样本数据构建模块、单体可控负荷模型构建模块、聚合虚拟储能模型构建模块、负荷裕度评估模块，其特征在于：
15.一种终端，包括处理器及存储介质；其特征在于：
16.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-13任一项所述方法的步骤。
