基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法及系统与流程

1.本发明属于配电网技术领域，尤其涉及一种基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法及系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.配电网作为联系用户和发输电系统的纽带，是保证可靠供电的重要环节。云边端资源协同的架构，可以利用服务器海量的网络资源对大规模的数据进行深入分析，也可以对边缘服务器的网络资源进行集中，满足小规模的智能分析和本地服务需求。然而，随着高随机性、高灵活性、高可靠性的新型负荷占比提高，配电网运行复杂程度将显著提升，传统的负荷接入方式将不在适用。
4.专利申请号为202111683787.2的发明公开了一种综合gis信息优化的配电网重构和负荷灵活接入方法，通过结合元胞自动机规划算法与最大可开放容量模型，并基于约束对配电系统的剩余可开放容量进行评估，根据评估结果求解新基建负荷接入顺序。然而，此方法并没有考虑到各种高比例新型负荷接入的成本和收益，无法基于负荷接入的收益和成本动态映射出负荷接入的价值和对所有负荷接入顺序进行排序。
5.专利申请号为202011411065.7的发明公开了一种配电网负载接入决策与提升的方法，考虑供电能力在局部馈线之间分配的矛盾，基于各馈线之间的负荷水平以及配电网整体的最大供电能力，以新负荷接入后对配电网整体可开放容量的影响最小为目标，设计负载接入的辅助决策，研究负载接入的最优位置。然而，此方法并没有考虑到配电网云边端资源碎片化的问题，也没有考虑不同负荷有序接入配电网的问题，无法高效的利用云边端碎片化的资源满足所有负荷接入需求。
6.综上所述，现有的信息交互方法存在以下技术问题：（1）云边端资源协同的配电网会有海量的业务，而多样化业务中会有海量的高比例新型负荷接入，不同业务对应的负荷接入会有不同的收益和成本。因此，如何基于负荷接入的收益和成本动态映射出负荷接入的价值，并对所有负荷的接入顺序进行排序是一个问题。
7.（2）配电网云边端资源中通信资源、计算资源和存储资源等多维资源是碎片化的，而不同的负荷接入所需要的资源也是不同的。因此，如何高效利用配电网云边端碎片化的资源，通过重组碎片化资源成块，满足所有负荷接入需求，并让更高接入价值的负荷优先接入配电网是一个问题。


技术实现要素：

8.为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法及系统，其能够提高配电网云边端资源的资源利用率。
9.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明的第一个方面提供一种基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法。
10.一种基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法，其包括：获取配电网云边端资源协同场景相关参数，计算负荷的接入价值，进而确定出所有负荷的接入顺序；基于负荷接入顺序及负荷接入需求，为当前时刻接入的负荷分配对应云边端的虚拟资源块；控制当前时刻其他不满足接入需求的负荷继续等待，且将不满足负荷接入的剩余虚拟资源块加入资源碎片集合，同时将完成数据处理的接入负荷所释放的虚拟资源块也加入资源碎片集合；计算当前时刻所有未接入的负荷接入价值并对负荷接入顺序进行排序，再根据负荷接入顺序及各个负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块，并分配给对应负荷，直至满足所有负荷接入需求。
11.作为一种实施方式，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块的过程包括：根据排序首位的负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片，形成资源块并更新资源碎片集合，取最大的资源块与排首位的负荷接入需求比较，得到相差资源，再从更新后的资源碎片集合中寻找与相差资源最匹配的资源块进行拼接，直至满足所有负荷接入需求。
12.作为一种实施方式，所述负荷的接入价值由负荷增量接入效益、负荷的接入成本、负荷等待时延及配电网云边端资源协同场景变化率以及这些参数的权重决定。
13.作为一种实施方式，所述负荷的接入价值表示为负荷接入正价值与负荷接入负价值之差；其中，负荷接入正价值为相应权重系数下的负荷增量接入效益的常用对数；负荷接入负价值为负荷接入成本、负荷等待时延和配电网云边端资源协同场景变化率三者加权和的常用对数。
14.其中，所述负荷的接入价值表示为：其中，表示负荷接入正价值；表示负荷接入负价值；、、和分别表示在配电网云边端资源协同场景下，第个时隙第个负荷增量接入效益、负荷接入成本、负荷等待时延和配电网云边端资源协同场景变化率的权重系数。
15.作为一种实施方式，基于负荷排序为负荷分配虚拟资源块，之前还包括：对云边端通信、计算及存储的资源进行虚拟化，划分成若干资源块。
16.本发明的第二个方面提供了一种基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入系统。
17.一种基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入系统，包括：负荷接入顺序模块，其用于获取配电网云边端资源协同场景相关参数，计算负荷的接入价值，进而确定出所有负荷的接入顺序；
虚拟资源块分配模块，其用于基于负荷接入顺序及负荷接入需求，为当前时刻接入的负荷分配对应云边端的虚拟资源块；资源碎片集合构建模块，其用于控制当前时刻其他不满足接入需求的负荷继续等待，且将不满足负荷接入的剩余虚拟资源块加入资源碎片集合，同时将完成数据处理的接入负荷所释放的虚拟资源块也加入资源碎片集合；资源碎片重组模块，其用于计算当前时刻所有未接入的负荷接入价值并对负荷接入顺序进行排序，再根据负荷接入顺序及各个负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块，并分配给对应负荷，直至满足所有负荷接入需求。
18.作为一种实施方式，在所述资源碎片重组模块中，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块的过程包括：根据排序首位的负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片，形成资源块并更新资源碎片集合，取最大的资源块与排首位的负荷接入需求比较，得到相差资源，再从更新后的资源碎片集合中寻找与相差资源最匹配的资源块进行拼接，直至满足所有负荷接入需求。
19.作为一种实施方式，所述负荷的接入价值由负荷增量接入效益、负荷的接入成本、负荷等待时延及配电网云边端资源协同场景变化率以及这些参数的权重决定。
20.作为一种实施方式，所述负荷的接入价值表示为负荷接入正价值与负荷接入负价值之差；其中，负荷接入正价值为相应权重系数下的负荷增量接入效益的常用对数；负荷接入负价值为负荷接入成本、负荷等待时延和配电网云边端资源协同场景变化率三者加权和的常用对数。
21.其中，所述负荷的接入价值表示为：其中，表示负荷接入正价值；表示负荷接入负价值；、、和分别表示在配电网云边端资源协同场景下，第个时隙第个负荷增量接入效益、负荷接入成本、负荷等待时延和配电网云边端资源协同场景变化率的权重系数。
22.作为一种实施方式，虚拟资源块由云边端通信、计算及存储的资源进行虚拟化划分得到。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明提出基于增量接入效益与接入成本的负荷接入价值动态映射方法，通过计算所有负荷的增量接入效益和接入成本，动态映射出所有负荷接入价值，并根据负荷接入价值对所负荷的接入顺序进行排序，为之后负荷接入配电网奠定了基础。
24.（2）本发明提出基于资源碎片动态释放组合与负荷接入价值动态映射的有序接入方法，通过对云边端通信、计算、存储资源虚拟化及分块，对剩余的碎片资源和新释放的碎片资源进行重组，并根据负荷接入价值满足了所有负荷接入需求，且使得更高接入价值的负荷优先接入配电网，提高了配电网云边端资源的资源利用率。
25.本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
26.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
27.图1是本发明实施例的基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法流程图。
具体实施方式
28.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
29.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
30.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
31.实施例一根据图1，本实施例提供了一种基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法，具体包括：步骤1：获取配电网云边端资源协同场景相关参数，计算负荷的接入价值，进而确定出所有负荷的接入顺序。
32.其中，所述负荷的接入价值由负荷增量接入效益、负荷的接入成本、负荷等待时延及配电网云边端资源协同场景变化率以及这些参数的权重决定。
33.定义在配电网云边端资源协同场景下，第个时隙第个负荷的增量接入效益为，可表示为（1）其中，表示第个时隙第个负荷实时接入时配电网云边端资源协同场景的现有数据量，表示第个时隙第个负荷实时接入时配电网云边端资源协同场景的现有数据函数，表示第个时隙第个负荷实时接入带来数据量，表示第个时隙第个负荷实时接入带来数据函数，表示第个时隙第个负荷实时接入时配电网云边端资源协同场景现有数据与带来数据数据的联合函数，表示第个时隙第个负荷实时接入时配电网云边端资源协同场景现有数据与带来数据的互信息量，即数据价值增益；表示第个时隙第个负荷实时接入时配电网的电价，表示第个时隙第个负荷实时接入时配电网的调峰需求，表示第个时隙第个负荷实时接入时配电网的调频需求，表示第个时隙第个负荷实时接入时配电网的新能源消纳需求，
表示第个时隙第个负荷实时接入的能量价值增益；和分别表示数据价值增益和能量价值增益的权重系数，用来衡量数据价值增益和能量价值增益的重要程度。
34.特别的，数据价值增益越高，能量价值增益越高，即负荷实时接入数据与配电网云边端资源协同场景现有数据的互信息量越高，负荷实时接入时电价越低，配电网的调频需求越小，配电网的调频需求越小，新能源消纳需求越大，则负荷的增量接入效益越高。
35.定义在配电网云边端资源协同场景下，第个时隙第个负荷的接入成本为，可表示为（2）其中，表示第个时隙第个负荷的负载值；表示单位负载值接入所需通信资源，表示负荷接入所需的通信资源，表示第个时隙第个负荷的通信成本；表示单位负载值接入所需计算资源，表示负荷接入所需的计算资源，表示第个时隙第个负荷的计算成本；表示单位负载值接入所需存储资源，表示负荷接入所需的存储资源，表示第个时隙第个负荷的存储成本；、和分别表示负荷通信成本、负荷计算成本和负荷存储成本的权重系数，用来衡量不同指标的重要程度。特别的，负荷的接入成本会随着负荷的负载值增加而增加。
36.定义第个时隙第个负荷的等待接入时延为，第个时隙配电网云边端资源协同场景变化率为，且有，其中，表示负荷接入配电网云边端资源协同场景评估矩阵，表示负荷未接入配电网云边端资源协同场景评估矩阵，表示理想配电网云边端资源协同场景评估矩阵。基于负荷增量接入效益、负荷接入成本、负荷等待时延、配电网云边端资源协同场景变化率，动态映射出负荷接入价值，可表示为（3）其中，表示负荷接入正价值；表示负荷接入负价值；、、和分别表示在配电网云边端资源协同场景下，第个时隙第个负荷增量接入效益、负荷接入成本、负荷等待时延和配电网云边端资源协同场景变化率的权重系数。
37.其中，、、和用来衡量不同指标的重要程度。权重确定的原则遵循负荷接入价值优化原则，即权衡负荷增量接入效益、负荷接入成本、负荷等待时延和配电网云边端资源协同场景变化率等指标对负荷接入价值的作用，并对它们的相对重要性做出判断，既不能平均分配，又不能片面强调单个指标的最优化，而忽略其他指标的重要性，最终使得每个指标都能发挥其应有的作用。特别的，负荷接入正价值越高，负荷接入负价值越低，即负荷增量接入效益越高，负荷接入成本越低，等待接入时延越短，配电网云边端资源协同场景变化率越低，则负荷接入价值越高。
38.基于动态映射的负荷接入价值，对所有待接入的负荷进行排序，即负荷接入价值越高的负荷，排序越高。
39.步骤2：基于负荷接入顺序及负荷接入需求，为当前时刻接入的负荷分配对应云边
端的虚拟资源块。
40.作为一种实施方式，基于负荷排序为负荷分配虚拟资源块，之前还包括：对云边端通信、计算及存储的资源进行虚拟化，划分成若干资源块。
41.其中，资源块的划分可以根据均值划分，均值越大块越大；也可以基于接入价值按比例分配资源块。
42.此处需要说明的是，本领域技术人员可根据实际情况来具体划分资源块，并不影响本技术的基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法的最终效果。
43.定义为第个时隙总资源碎片集合。基于映射出的负荷接入价值和负荷排序，为负荷分配虚拟资源块，满足负荷接入需求，且负荷接入需求集合可表示为，其中表示第1个负荷接入需求，表示第个负荷接入需求，且有，表示第个负荷接入需求，表示负荷接入需求总个数。
44.步骤3：控制当前时刻其他不满足接入需求的负荷继续等待，且将不满足负荷接入的剩余虚拟资源块加入资源碎片集合，同时将完成数据处理的接入负荷所释放的虚拟资源块也加入资源碎片集合。
45.剩余资源块集合加入资源碎片集合，其中表示第1个剩余资源块，表示第个剩余资源块，表示第个剩余资源块，表示第个时隙剩余资源块总个数。
46.当某个已经接入的负荷数据处理完成后，释放对应的虚拟资源，形成新的资源碎片集合，并加入资源碎片集合，其中表示第1个新资源碎片，表示第个新资源碎片，表示第个新资源碎片，表示第个时隙新资源碎片总个数。
47.步骤4：计算当前时刻所有未接入的负荷接入价值并对负荷接入顺序进行排序，再根据负荷接入顺序及各个负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块，并分配给对应负荷，直至满足所有负荷接入需求。
48.在步骤4的具体实施过程中，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块的过程包括：根据排序首位的负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片，形成资源块并更新资源碎片集合，取最大的资源块与排首位的负荷接入需求比较，得到相差资源，再从更新后的资源碎片集合中寻找与相差资源最匹配的资源块进行拼接，直至满足所有负荷接入需求。
49.根据资源的多少对资源块进行降序排列。根据排序首位的负荷接入需求，重组资源碎片，形成资源块，取最大的资源块与排首位的负荷接入需求比较，得到相差资源，之后寻找跟相差资源最匹配的资源块进行拼接。其中，最匹配的资源块定义为比相差资源大且差距最小的资源块，即比相差资源大且资源数量相差最少的资源块，例如。则第个时隙新的资源碎片集合更新为（4）
其中，表示将补充相差资源的资源块与最大资源块从总资源碎片集合剔除。
50.实施例二本实施例提供了一种基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入系统，包括：（1）负荷接入顺序模块，其用于获取配电网云边端资源协同场景相关参数，计算负荷的接入价值，进而确定出所有负荷的接入顺序；其中，所述负荷的接入价值由负荷增量接入效益、负荷的接入成本、负荷等待时延及配电网云边端资源协同场景变化率以及这些参数的权重决定。
51.所述负荷的接入价值表示为：其中，表示负荷接入正价值；表示负荷接入负价值；、、和分别表示在配电网云边端资源协同场景下，第个时隙第个负荷增量接入效益、负荷接入成本、负荷等待时延和配电网云边端资源协同场景变化率的权重系数。
52.（2）虚拟资源块分配模块，其用于基于负荷接入顺序及负荷接入需求，为当前时刻接入的负荷分配对应云边端的虚拟资源块；其中，虚拟资源块由云边端通信、计算及存储的资源进行虚拟化划分得到。
53.（3）资源碎片集合构建模块，其用于控制当前时刻其他不满足接入需求的负荷继续等待，且将不满足负荷接入的剩余虚拟资源块加入资源碎片集合，同时将完成数据处理的接入负荷所释放的虚拟资源块也加入资源碎片集合；（4）资源碎片重组模块，其用于计算当前时刻所有未接入的负荷接入价值并对负荷接入顺序进行排序，再根据负荷接入顺序及各个负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块，并分配给对应负荷，直至满足所有负荷接入需求。
54.其中，在所述资源碎片重组模块中，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块的过程包括：根据排序首位的负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片，形成资源块并更新资源碎片集合，取最大的资源块与排首位的负荷接入需求比较，得到相差资源，再从更新后的资源碎片集合中寻找与相差资源最匹配的资源块进行拼接，直至满足所有负荷接入需求。
55.此处需要说明的是，本实施例中的各个模块与实施例一中的各个步骤一一对应，其具体实施过程相同，此处不再累述。
56.本发明是参照本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
57.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法，其特征在于，包括：获取配电网云边端资源协同场景相关参数，计算负荷的接入价值，进而确定出所有负荷的接入顺序；基于负荷接入顺序及负荷接入需求，为当前时刻接入的负荷分配对应云边端的虚拟资源块；控制当前时刻其他不满足接入需求的负荷继续等待，且将不满足负荷接入的剩余虚拟资源块加入资源碎片集合，同时将完成数据处理的接入负荷所释放的虚拟资源块也加入资源碎片集合；计算当前时刻所有未接入的负荷接入价值并对负荷接入顺序进行排序，再根据负荷接入顺序及各个负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块，并分配给对应负荷，直至满足所有负荷接入需求。2.如权利要求1所述的基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法，其特征在于，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块的过程包括：根据排序首位的负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片，形成资源块并更新资源碎片集合，取最大的资源块与排首位的负荷接入需求比较，得到相差资源，再从更新后的资源碎片集合中寻找与相差资源最匹配的资源块进行拼接，直至满足所有负荷接入需求。3.如权利要求1或2所述的基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法，其特征在于，所述负荷的接入价值由负荷增量接入效益、负荷的接入成本、负荷等待时延及配电网云边端资源协同场景变化率以及这些参数的权重决定。4.如权利要求1或2所述的基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法，其特征在于，所述负荷的接入价值表示为负荷接入正价值与负荷接入负价值之差；其中，负荷接入正价值为相应权重系数下的负荷增量接入效益的常用对数；负荷接入负价值为负荷接入成本、负荷等待时延和配电网云边端资源协同场景变化率三者加权和的常用对数。5.如权利要求1所述的基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法，其特征在于，基于负荷排序为负荷分配虚拟资源块，之前还包括：对云边端通信、计算及存储的资源进行虚拟化，划分成若干资源块。6.一种基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入系统，其特征在于，包括：负荷接入顺序模块，其用于获取配电网云边端资源协同场景相关参数，计算负荷的接入价值，进而确定出所有负荷的接入顺序；虚拟资源块分配模块，其用于基于负荷接入顺序及负荷接入需求，为当前时刻接入的负荷分配对应云边端的虚拟资源块；资源碎片集合构建模块，其用于控制当前时刻其他不满足接入需求的负荷继续等待，且将不满足负荷接入的剩余虚拟资源块加入资源碎片集合，同时将完成数据处理的接入负荷所释放的虚拟资源块也加入资源碎片集合；资源碎片重组模块，其用于计算当前时刻所有未接入的负荷接入价值并对负荷接入顺序进行排序，再根据负荷接入顺序及各个负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块，并分配给对应负荷，直至满足所有负荷接入需求。7.如权利要求6所述的基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入系统，其特征在
于，在所述资源碎片重组模块中，重组资源碎片集合中的资源碎片形成资源块的过程包括：根据排序首位的负荷接入需求，重组资源碎片集合中的资源碎片，形成资源块并更新资源碎片集合，取最大的资源块与排首位的负荷接入需求比较，得到相差资源，再从更新后的资源碎片集合中寻找与相差资源最匹配的资源块进行拼接，直至满足所有负荷接入需求。8.如权利要求6或7所述的基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入系统，其特征在于，所述负荷的接入价值由负荷增量接入效益、负荷的接入成本、负荷等待时延及配电网云边端资源协同场景变化率以及这些参数的权重决定。9.如权利要求6或7所述的基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入系统，其特征在于，所述负荷的接入价值表示为负荷接入正价值与负荷接入负价值之差；其中，负荷接入正价值为相应权重系数下的负荷增量接入效益的常用对数；负荷接入负价值为负荷接入成本、负荷等待时延和配电网云边端资源协同场景变化率三者加权和的常用对数。10.如权利要求6所述的基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入系统，其特征在于，虚拟资源块由云边端通信、计算及存储的资源进行虚拟化划分得到。

技术总结
本发明属于配电网技术领域，为解决现有技术无法高效的利用云边端碎片化的资源满足所有负荷接入需求的问题，提供了基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法及系统。其中基于配电网云边端资源协同的高比例负荷接入方法包括计算负荷的接入价值，进而确定出所有负荷的接入顺序；基于负荷接入顺序及负荷接入需求，为当前时刻接入的负荷分配对应云边端的虚拟资源块；将完成数据处理的接入负荷所释放的虚拟资源块加入资源碎片集合；计算当前时刻所有未接入的负荷接入价值并对负荷接入顺序进行排序，将资源碎片集合中的相应资源块分配给对应负荷，直至满足所有负荷接入需求。其能够提高配电网云边端资源的资源利用率。够提高配电网云边端资源的资源利用率。够提高配电网云边端资源的资源利用率。


技术研发人员：杨会轩 苏明 张瑞照 刘金会
受保护的技术使用者：北京华清未来能源技术研究院有限公司 华科因诺（江苏）能源科技有限公司 华科因诺（青岛）能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.24
技术公布日：2023/8/28