一种分布式储充系统集群及其控制方法与流程

1.本技术涉及变配电技术领域，尤其涉及分布式储充系统集群及其控制方法。


背景技术：

2.储能系统作为电力系统的重要组成部分，在发电、输电、配电、用电等各环节都发挥了重要作用。相较于传统的大规模集中式储能系统，分布式储充系统(dscs，decentralized storage/charge system)具有灵活性、快速性、便捷性等特点，近年来在用户侧得到极快的发展。例如，伴随着电动汽车产业的发展，分布式储充系统与直流快充、超充桩相结合，由于储充系统具有共享直流母线的特性，不仅提高了充电桩的工作效率，同时还降低了充电桩对专用变压设备容量的需求。
3.目前，分布式储充系统集群主要采用集中控制方式，该方式需要专门设置一套中央控制设备，各储充系统单元将自己的运行状态参数和约束上传到中央控制设备，然后由中央控制设备将根据控制策略和各储充系统单元的运行状态，计算生成的控制指令，并返回至各储能系统单元。该方式存在以下弊端：在储充系统单元数量较多的场景下，一是集中式控制方式对传输通道和中央控制设备的要求较高，传输通道或中央控制设备一旦出现故障，将导致分布式储充系统集群整体崩溃；二是为了提高中央控制设备的可靠性，可以设置多台备用的中央控制设备，但是该方式不仅会增加软硬件成本，也降低了系统设备的有效利用率。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了分布式储充系统集群及其控制方法，采用去中心化的集群协调控制方法，能够解决现有技术中采用集中控制方式而存在的弊端。
5.本技术实施例采用下述技术方案：
6.第一方面，本技术实施例提供一种分布式储充系统集群控制方法，应用于分布式储充系统集群中，其中，所述分布式储充系统集群包括多个储充系统单元；所述方法包括：
7.确定一个储充系统单元作为主节点、其余储充系统单元作为从节点；
8.所述主节点根据各储充系统单元的运行信息，生成控制指令；
9.各储充系统单元根据所述控制指令运行。
10.可选地，所述确定一个储充系统单元作为主节点、其余储充系统单元作为从节点，包括：
11.各储充系统单元通过消息队列发布本储充系统单元的选举信息，其中，所述选举信息至少包括如下信息：身份识别信息、选举状态信息、投票时间戳，所述选举状态信息用于指示所述储充系统单元的工作状态处于主节点、从节点或者选举状态；
12.各储充系统单元通过消息队列订阅获取其他储充系统单元发布的选举信息；
13.各储充系统单元根据全部储充系统单元的选举信息，确定本储充系统单元作为主节点或从节点。
14.可选地，所述各储充系统单元根据全部储充系统单元的选举信息，确定本储充系统单元作为主节点或从节点，包括：
15.根据全部储充系统单元的选举信息，确定所述全部储充系统单元中主节点的数量；
16.当所述主节点的数量为1时，维持本储充系统节点的工作状态不变；
17.当所述主节点的数量不为1时，根据竞选规则，确定本储充系统单元作为主节点或从节点。
18.可选地，所述竞选规则包括：
19.第一规则：确定本储充系统单元的投票时间戳是否处于优势地位，在本储充系统单元的投票时间戳满足处于优势地位的条件时，确定本储充系统单元作为主节点；否则，确定本储充系统单元作为从节点；或者，
20.第二规则：确定本储充系统单元的身份识别信息是否处于优势地位，在本储充系统单元的身份识别信息满足处于优势地位的条件时，确定本储充系统单元作为主节点；否则，确定本储充系统单元作为从节点。
21.可选地，所述主节点根据各储充系统单元的运行信息，生成控制指令，包括：
22.各所述从节点通过消息队列发布本储充系统单元的运行信息；
23.所述主节点通过消息队列订阅获取所述从节点发布的储充系统单元的运行信息；
24.所述主节点根据获取的各储充系统单元的运行信息，生成控制指令。
25.可选地，所述各储充系统单元根据所述控制指令运行，包括：
26.所述主节点通过消息队列发布所述控制指令；
27.各所述从节点通过消息队列订阅获取所述主节点发布的控制指令；
28.所述主节点和各所述从节点依照所述控制指令运行。
29.第二方面，本技术实施例还提供一种分布式储充系统集群，包括多个储充系统单元；所述分布式储充系统集群采用前述之任一所述控制方法。
30.可选地，所述分布式储充系统集群还包括消息队列服务器，用于为所述储充系统单元提供消息队列服务。
31.可选地，所述消息队列服务器提供的消息队列服务至少包括如下主题：
32.选举信息主题，用于传递所述各储充系统单元发布的选举信息；
33.运行信息主题，用于传递所述作为从节点的储充系统单元发布的运行信息；
34.控制指令主题，用于传递所述作为主节点的储充系统单元发布的控制指令。
35.选地，所述分布式储充系统集群还包括边缘网关，其中，所述边缘网关用于：
36.获取所述作为从节点储充系统单元的运行信息，并发布至所述消息队列服务器中的消息队列；
37.订阅获取所述消息队列服务器的消息队列中发布的控制指令，并发送至所述作为从节点储充系统单元；以及
38.接收所述作为主节点储充系统单元生成的控制指令，并发布至所述消息队列服务器中的消息队列；
39.订阅获取所述消息队列服务器的消息队列中发布的运行信息，并发送至所述作
40.本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：一是采用去
中心化的分布式储充系统集群协调控制方式，每个储充系统单元都具有本地化计算、存储和通信能力，系统无需设置固定的中央控制设备，各储充系统单元之间的地位平等。二是各储充系统单元通过基于消息队列的去中心化架构，将各自的设备参数、运行状态与约束信息等内容进行发布，所有需要传输的信息都包含在队列中。三是通过竞争选举算法，确定当前唯一的主节点储充系统单元作为虚拟主机，由虚拟主机订阅所有储充系统单元的数据进行决策，综合计算之后向从节点下发控制指令，实现各分布式储充系统的统一管理与协调运行。所有消息的发布或订阅都是异步的，可以减少高并发计算与传输的压力。四是有效避免了传统集中式的控制方法中，一旦中央控制器失效，则整个集群都面临崩溃的风险，能够在储充系统单元出现故障、甚至当前虚拟主机宕机时，仍然保证集群中其它储充系统单元的稳定运行。
附图说明
41.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
42.图1为现有技术中一种分布式储充系统集群的整体结构示意图；
43.图2为本技术实施例中一种分布式储充系统集群控制方法的流程示意图；
44.图3为本技术实施例中确定一个储充系统单元作为主节点、其余储充系统单元作为从节点的方法流程示意图；
45.图4为本技术实施例中一种分布式储充系统集群的工作过程示意图；
46.图5为本技术实施例中一种分布式储充系统集群的整体结构示意图。
具体实施方式
47.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
48.为了便于对本技术各实施例的理解，先对现有技术进行说明。如图1所示，分布式储能系统集群通常由多个分布式设置的储充系统单元组成，所述多个储充系统单元收到中央控制设备的统一控制。所述中央控制设备一方面通过云平台或其它方式，获得对本集群进行调度控制的策略信息，另一方面采集各储充系统单元的运行状态信息，然后根据所述策略信息和各储充系统单元的运行状态信息，生成控制指令，并发往各储充系统单元，各储充系统单元根据指令运行。
49.由于分布式储能系统集群具有灵活性、快速性、便捷性等优点，非常适用于电动汽车充电桩场景。具体来说，分布式储充系统集群与直流快充、超充桩的结合，不仅可以降低充电桩对专变容量的需求，而且由于储充系统单元中共享直流母线的特性，还可以显著提高充电桩的效率。如图1所示，随着充电桩并联数量的增多，处于安全性的考量，一套储充系统单元通常可以并联4～6台充电桩，多个储充系统单元采用分布式布局，由一个中央控制装置统一控制。在分布式储充系统单元数量较多场景下，集中式方法对通信容量和集中存储的要求较高，中央控制器的单点故障也会导致系统崩溃。此外，通过设置多台备用中央控
制器的配置方式，不仅增加了投资成本，也降低了设备的利用率。
50.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
51.本实施例提供一种分布式储充系统集群控制方法，应用于分布式储充系统集群中，其中，所述分布式储充系统集群包括多个储充系统单元。如图2所示，所述方法包括如下步骤s210至s230：
52.步骤s210：确定一个储充系统单元作为主节点、其余储充系统单元作为从节点。
53.在所述分布式储充系统集群中，不设置中央控制设备。每个储充系统单元都具有计算、存储和通信交换能力。通过一定的策略和规则，选定一个主节点的储充系统单元，作为虚拟主机，实现整个集群的管理和调度。所述主节点并不是固定不变的，而是可以动态调整。例如，当集群启动时，多个储充系统单元通过竞争的方式竞选主节点；再例如，运行过程中当主节点宕机时，其他从节点可以自动通过竞争的方式竞选出一个新的主节点，作为虚拟主机。
54.步骤s220：所述主节点根据各储充系统单元的运行信息，生成控制指令。
55.当一个储充系统单元作为主节点成为虚拟主机后，将担负起现有技术中的中央控制设备的职能，对整个集群进行管理和调度。例如，接收云平台或者其他信息系统下发的策略信息，用于实现对本集群的工作状态、配置策略进行控制，以及，将本集群的工作状态发送至所述云平台或其他信息系统。具体的，所述主节点获取各储充系统单元(包括自身)的工作状态，例如充电桩在用功率、各储充系统单元的工作功率、电池剩余容量、设备温度等信息，并结合所述配置策略，形成控制指令。所述控制指令用于控制各储充系统单元(包括自身)的工作状态，例如储充系统的充电/待机/放电作态、输出电压/电流/功率信息等。
56.步骤s230：各储充系统单元根据所述控制指令运行。
57.各储充系统单元接收所述控制指令后，根据控制指令中载明的信息运行，所述载明的信息包括例如储充系统的充电/待机/放电作态、输出电压/电流/功率信息等。
58.在本技术的一个实施例中，所述确定一个储充系统单元作为主节点、其余储充系统单元作为从节点，如图3所示，包括以下步骤s310至s330：
59.步骤s310：各储充系统单元通过消息队列发布本储充系统单元的选举信息，其中，所述选举信息至少包括如下信息：身份识别信息、选举状态、投票时间戳，所述选举状态信息用于指示所述储充系统单元的工作状态处于主节点、从节点或者选举状态。
60.本实施例中，提出了一种通过竞争选举的方式，来确定主节点(虚拟主机)的方法。所述身份识别信息用于确定参与选举的储充系统单元的唯一身份，例如可以是一个唯一的设备物理编码，或者是设备网卡地址等。所述投票时间戳，用于标记发布消息的时间，例如可以是消息发出至消息队列的时间，也可是消息队列接收该消息的时间。优选的，为避免时间戳产生错误，储充系统单元应建立时间同步机制，例如通过gps统一授时，或者与提供消息服务的设备进行时间同步等。
61.步骤s320：各储充系统单元通过消息队列订阅获取其他储充系统单元发布的选举信息。
62.通过订阅选举信息，并指定一定的时间窗口将历史进行过滤，便可以得知集群的工作状态。所述指定一定的时间窗口将历史进行过滤是指，一是当收到某各储充系统的最新选举信息之后，便更新该储充系统单元的状态；二是对于长时间没有收到新的选举信息
的储充系统单元，应当认为其已经掉线，不再存在于本集群中。所述时间窗口的设置方法可以是发布消息的周期的若干倍。例如，各储充系统单元每10秒钟发布一次消息，则可以将时间窗口设置为20秒～40秒。
63.步骤s330：各储充系统单元根据全部储充系统单元的选举信息，确定本储充系统单元作为主节点或从节点。
64.由于各储充系统单元均能准确获取全部储充系统单元的选举信息，因而各储充系统单元中通过相同的规则确定的主节点或从节点，必然是相同的。具体来说，假设第n个储充系统单元将自己确定为主节点，那么其他储充系统采用相同的数据及规则确定的主节点，必然不会将自身确定为主节点，而只能将自己确定为从节点。
65.在本技术的一个实施例中，所述各储充系统单元根据全部储充系统单元的选举信息，确定本储充系统单元作为主节点或从节点，包括：根据全部储充系统单元的选举信息，确定所述全部储充系统单元中主节点的数量；当所述主节点的数量为1时，维持本储充系统节点的工作状态不变；当所述主节点的数量不为1时，根据竞选规则，确定本储充系统单元作为主节点或从节点。
66.根据竞选规则，同一时刻或时间段只能有一个主节点作为虚拟主机；或者，集群初始化时或主节点在运行中宕机后，短时间内没有主节点。因此，通过订阅主节点发出的消息，便可以获得所述主节点存活状态，从而判定主节点的数量。具体的，判断所述主节点数量的方法可以是，如果在若干个消息订阅周期内(例如5～10个)均没有收到主节点发布的消息，则认定所述主节点的数量为零，需要重新进行竞选。反之，若收到主节点发布的消息，则表示集群工作正常，无需重新确定主节点。
67.在本技术的一个实施例中，所述竞选规则包括：第一规则：确定本储充系统单元的投票时间戳是否处于优势地位，在本储充系统单元的投票时间戳满足处于优势地位的条件时，确定本储充系统单元作为主节点；否则，确定本储充系统单元作为从节点；或者，第二规则：确定本储充系统单元的身份识别信息是否处于优势地位，在本储充系统单元的身份识别信息满足处于优势地位的条件时，确定本储充系统单元作为主节点；否则，确定本储充系统单元作为从节点。
68.所述时间戳的优势地位可以是时间最前或者最后，所述身份识别信息的优势地位可以是编码最大或者最小。在具体实施时，可以先采用第一规则进行判定，若无法得到结果时，例如两个时间戳相同，则可以针对时间戳相同的储充系统单元再采用第二规则进行判定。
69.在本技术的一个实施例中，所述主节点根据各储充系统单元的运行信息，生成控制指令，包括：各所述从节点通过消息队列发布本储充系统单元的运行信息；所述主节点通过消息队列订阅获取所述从节点发布的储充系统单元的运行信息；所述主节点根据获取的各储充系统单元的运行信息，生成控制指令。
70.主节点通过订阅消息队列获得各所述从节点的运行信息，并结合自身的运行信息，便可以获得集群中全部储充系统的运行信息。进而，根据所述策略消息和全部运行信息，生成控制指令。
71.在本技术的一个实施例中，所述各储充系统单元根据所述控制指令运行，包括：所述主节点通过消息队列发布所述控制指令；各所述从节点通过消息队列订阅获取所述主节
点发布的控制指令；所述主节点和各所述从节点依照所述控制指令运行。
72.各从节点通过订阅消息队列获得控制指令，并依照所述控制指令运行。同时，所述主节点的储充系统单元也根据生成的控制指令运行。
73.为了便于对本技术各实施例的理解，如图4所示，提供了一种分布式储充系统集群的整体工作流程，包括如下步骤1至步骤5：
74.步骤1：启动并初始化分布式储充系统集群，各储充系统单元根据设置的不同的主题分类，将信息发布到消息队列。
75.具体的，可采用mqtt(message queuing telemetry transport，消息队列遥测传输)通信协议实现基于发布/订阅的数据交互，主题包括选举信息、运行信息、控制指令信息。其中，各储充系统单元均可以发布和订阅选举信息，但只有竞选成为虚拟主机的主节点储充系统单元能够订阅运行信息、发布控制指令，其余储充系统只可以发布运行信息、订阅控制指令。
76.配置好主题后，各储充系统单元将自身的选举信息定时发布到信息队列，其中的信息包括{身份识别信息，选举状态，投票时间戳}，通过身份识别信息，将此作为该储充系统单元在集群中的唯一识别码，选举状态有leading、looking、following，分别代表选举完毕成为虚拟主机、选举投票中、选举完毕成为跟随者。
77.步骤2：各储充系统单元订阅选举信息的主题，获取各储充系统单元的工作情况，根据统一的选举算法，确定当前的主节点即虚拟主机。
78.具体的，各储充系统单元订阅选举信息，均可以获取到所有系统的选举信息，开始进行竞争选举。
79.(1)首先获取所有的数据，通过投票时间戳判定各分布式储充是否属于有效选举时间范围内：
①
设备均处于有效时间范围内，则所有设备都在线；
②
若设备不在有效时间范围内，则该设备通讯断开，可能存在故障。
80.(2)筛选出处于有效选举时间范围内的储充系统单元，统计查看其选举状态：
①
如果存在唯一的系统状态是leading，其余为following状态，则不再进行选举；
②
如果存在系统均是looking的状态，则处于选举投票中的状态；
③
其余状态均表示存在异常，需重新进行选举。
81.(3)若需进行选举，则竞争选举算法根据身份识别信息和投票时间戳来进行判定，先是比较投票时间戳，根据优先条件选举先投票的系统作为leading，如果存在时间戳相等的情况，则根据身份识别信息的编码进行优先级排序，其余为following状态；若不需进行选举，则直接采用当前处于leading的系统作为虚拟主机。
82.(4)选举完毕后，各储充系统单元更新其自身的选举状态和投票时间戳，并持续定时发布选举信息。
83.步骤3：当前确定的虚拟主机订阅其余储充系统单元的运行信息主题，在综合汇总得到所有储充系统单元的运行信息后，针对不同的应用目标进行计算，将得到的各储充系统单元的控制指令，并将所述控制指令发布到消息队列。
84.具体的，基于步骤2确定的唯一的虚拟主机，可以将其视为“虚拟中央控制器”，由其订阅其余在线设备的运行信息主题。汇总所有设备的运行信息后，进行统一的优化决策，同时将得到的控制指令发布到消息队列；而处于following状态的在线设备将订阅由虚拟
主机发送的控制指令，完成多个储充系统智能体之间的协调动作。
85.步骤4：运行期间，各储充系统单元持续更新选举信息，获取虚拟主机的在线状态。如果虚拟主机宕机，则其余在线的储充系统单元重新进行选举，确认新的虚拟主机。
86.具体的，各储充系统单元持续更新选举信息，一旦主节点因故障导致通讯断开或者宕机，则各储充系统单元通过消息队列能够及时发现异常，并通过重新选举产生新的虚拟主机，“虚拟中央控制器”的功能将迁移到新的虚拟主机上，其余设备只需要继续发布运行信息。新分配的虚拟主机从消息队列或数据库中获取必要的信息继续运行。从而，使集群在运行过程中具备了冗余和容灾的能力。
87.步骤5：各储充系统单元订阅并解析来自虚拟主机的控制指令，并执行本设备的功率控制等，本轮循环结束。
88.具体的，该方法具有高度解耦的特点，每个储充系统单元都收集并计算来自自身底层设备如充电桩、储能电池等设备的参数，并将运行的中间结果发布到消息队列；同时订阅获取到的控制指令，也是作为本储充系统单元的控制指令，在本地进行分解后，再分别控制内部及下层各设备的运行。因此，虚拟主机不需要获取各设备的具体参数和状态信息，能够保护设备的数据隐私。
89.本实施例提供一种分布式储充系统集群，如图5所示，包括多个储充系统单元，其中，所述分布式储充系统集群采用前述任一所述控制方法。
90.显然所述集群可以获得与前述任意所述控制方法相同的技术效果，此处不再赘述。
91.在本技术的一个实施例中，所述分布式储充系统集群还包括消息队列服务器，用于为所述储充系统单元提供消息队列服务。
92.通过消息队列服务器提供消息队列服务，实现各储充系统单元之间的数据传输，可以通过削峰降低集群工作时对通信带宽的需求、降低主节点发布控制指令是对其通信传输能力的要求、实现各储充系统单元之间的解耦。另一方面，所述云平台或者其他外部信息系统与主节点之间的信息传输，也可以采用所述的消息队列服务实现。
93.在本技术的一个实施例中，所述消息队列服务器提供的消息队列服务至少包括如下主题：选举信息主题，用于传递所述各储充系统单元发布的选举信息；运行信息主题，用于传递所述作为从节点的储充系统单元发布的运行信息；控制指令主题，用于传递所述作为主节点的储充系统单元发布的控制指令。
94.通过设置不同的主题，一是可以实现各储充系统单元只订阅自己关注的信息，从而降低通信系统的压力；二是各储充系统单元无需关注自己不需要的信息，减少信息的扩散，也有助于数据安全和系统安全。
95.在本技术的一个实施例中，所述分布式储充系统集群还包括边缘网关，其中，所述边缘网关用于：获取所述作为从节点储充系统单元的运行信息，并发布至所述消息队列服务器中的消息队列；订阅获取所述消息队列服务器的消息队列中发布的控制指令，并发送至所述作为从节点储充系统单元；以及接收所述作为主节点储充系统单元生成的控制指令，并发布至所述消息队列服务器中的消息队列；订阅获取所述消息队列服务器的消息队列中发布的运行信息，并发送至所述作为主节点储充系统单元。
96.在一个实际应用场景中，现有的储充系统单元可能并不具备计算、存储的能力以
及实现如上所述方法的功能。因此，可以对现有的储充系统单元进行改造，在每一个储充系统单元的边缘侧设置所述边缘网关，用于实现如上所述方法的功能，从而实现对已有储充系统单元的升级改造。
97.为了便于对本技术各实施例的理解，如图5所示，提供了一种所述分布式储充系统集群的具体结构，具体如下：
98.所述分布式储充系统集群包括多个储充系统单元(1～n)，每个储充系统单元内部及后端包含运行所需的底层设备，例如功率变换装置pcs、电池管理系统bms、多台充电桩(1～m)以及配套的消防、空调等设备。
99.为了方便对储充系统单元进行本地实时控制，每套储充系统单元的边缘侧配置了边缘网关，所述边缘网关具备本地计算和存储的能力，方便对本储充系统单元的整体进行协调控制，并且可以与外部的队列消息服务器进行通讯，以及接收更上层的调度指令。每个储充系统单元的边缘网关用于收集并计算来自自身底层设备如充电桩、储能电池、bms、pcs的参数，并将运行的中间结果发布到消息队列；同时订阅获取到的控制指令，作为本储充系统单元的控制指令，在本地进行分解后，再分别控制内部及后端相关设备的运行。
100.各储充系统单元通过竞争选举算法，确定当前的主节点即虚拟主机，并由虚拟主机完成对集群内所有储充系统单元的运行信息汇总，并接收来自云平台等外部信息系统信息(诸如电价、策略、调度等)，形成调度指令并发布到消息队列，指导每个储充系统单元的运行，从而达到集群整体优化运行的目标。
101.具体的，在上文步骤1启动并初始化集群的过程中，首先建立起mqtt消息队列通道，设置主题topic分别为选举信息“vote”、运行信息“operate”、控制指令“command”。设置好主题后，启动分布式储充系统集群。集群启动后，会检测自身状态，并将选举信息，如{1，looking，1637724774}，以json格式发布到消息队列。
102.为维持整个集群的协调运行，在任一时刻都有唯一的虚拟主机进行集群的协调控制。当虚拟主机出现故障时，需重新进行选举。选举信息相关数据存在同一消息队列的topic中，因此各储充系统单元订阅到的选举信息是相同的。同时使用相同的竞争选举算法，各储充系统单元得到的结论也是相同的。
103.以下以5个节点的分布式储充系统集群为例，各储充系统单元订阅选举主题“vote”，通过聚类过滤，得到如下的最新的选举信息：
104.身份识别信息15432选举状态lookinglookinglookinglookinglooking投票时间戳16377247841637724783163772477816377247781637724781
105.竞争选举的过程如下：
106.首先，通过投票时间戳判定各储充系统单元，是否属于有效选举时间范围内。例如设定在当前时间的前30秒属于有效时间范围，可以得到各储充系统单元均处于有效时间范围内，所有分布式储充系统都在线。
107.然后，所有系统的状态均处于looking状态，说明还未选举出leading。则进行选举，根据上表获取的选举信息，先对列表内的数据按时间戳进行排序，筛选出id＝3和id＝4的时间戳相等，同时也是最先发布投票的。此时，再根据身份识别信息编号的大小进行优先级排序，选举出id＝3的储充系统单元作为leading，其余为following。
108.选举完毕后，各储充系统单元更新自身状态，并在下一次投票时间，发布投票选举信息。更新后的选举信息如下表所示：
109.身份识别信息15432选举状态followingfollowingfollowingleadingfollowing投票时间戳16377267921637726791163772678216377267931637726797
110.如上表所示，由于选举均在有效时间范围，同时存在唯一的储充系统单元的状态是leading，其余为following，因此不再进行选举，维持上一选举结果。只有在选举信息发生异常时(例如leading的数量为零)，才开启新一轮的选举，重新确定新的虚拟主机。
111.每个储充系统单元的运行信息都是通过边缘计算网关独立计算的，且仅将必要的结果数据进行发布，不需要将底层直接生成的原始数据进行发布。这样就减少了主节点即虚拟主机的计算量。此外，集群中需要虚拟主机收集每次迭代的信息，利用从消息队列中订阅的“operate”主题，来获取运行信息，同时将控制指令发布到“command”主题上，以更新控制指令。所有储充系统单元根据虚拟主机发出的调节信号更新自己的运行功率和运行状态，直到指令与输出之间的误差在允许范围内。
112.当集群出现异常时，竞争选举算法的处理逻辑过程如下：
113.(1)当处于following的储充系统单元由于故障导致断开通讯时，此时通过选举算法，主节点即虚拟主机将处于离线状态、未在有效时间内发送选举信息的储充系统单元过滤掉，后续过程中将继续协调剩余在线的储充系统单元工作，从而继续完成对集群的协调控制。
114.(2)而当处于leading的储充系统单元出现故障时，通过选举算法将处于leading的储充系统单元过滤掉，集群将重新进行选举，产生新的虚拟主机，协调控制功能也将迁移到新的虚拟主机上，其余设备只需继续发布运行信息。新的虚拟主机从消息队列中获取运行信息，继续完成对集群的协调控制。从而可以保证每个时刻都有唯一的虚拟主机来维持整个集群的协调控制。
115.通过储充系统单元的边缘网关，可以聚合包括如充电桩、储能电池、bms、pcs等来至底层设备的参数及运行数据。边缘网关具有边缘计算功能，能够收集并发布底层的汇总信息，并订阅来自上层的消息，虚拟主机不直接获取各设备的具体参数和状态信息，使系统之间能够解耦，从而保护了底层设备的数据隐私。在消息队列中，所有消息的发布或订阅都是异步的，可以减少高并发的压力，从而也提高了计算能力。如果需要，也可以将重要信息从消息队列写入虚拟主机的数据存储模块，例如缓存或数据库，或者上传至云平台等。
116.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
117.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。