一种多窗口协同的电力系统容量备用优化配置方法及装置与流程

1.本发明涉及一种多窗口协同的电力系统容量备用优化配置方法及装置，属于电力系统运行调度技术领域。


背景技术：

2.构建以新能源为主体的新型电力系统，新能源高渗透率下系统愈发呈现复杂多变的不稳定态势，常规电源不仅要跟随负荷变化，还需要平衡新能源的出力波动。煤电开机或调节速率不足将导致停电风险，开机量过多又会产生弃风光的资源浪费现象，给电力系统的平衡协调以及安全稳定运行带来巨大挑战。
3.传统电力系统的备用主要应对负荷侧单侧的需求，负荷波动规律性强，随机扰动小，对应的备用优化配置虽较为粗放但仍能维持电网的安全经济运行。新能源并网后，系统已从单侧负荷波动转变为电源侧和负荷侧双侧波动，波动规律性弱，随机扰动大，传统的备用策略体系缺乏风险管理与风险决策的手段。为协调防控弃风光现象与停电风险，现有备用体系通过挖掘启停火电机组在电网中期运行规划中的价值，优选上、下调备用措施以实现风险成本最小化，但仍存在窗口运行的协调性以及措施性价比评估精度不高等问题。因此，本专利提出了一种多窗口协同的电力系统容量备用优化配置方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种多窗口协同的电力系统容量备用优化配置方法及装置，有效提高对备用措施性价比评估的精度，寻求更优的备用优化配置方法，具有创新性和实用性。
5.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：
6.第一方面，本发明提供了一种多窗口协同的电力系统容量备用优化配置方法，包括：
7.执行多个轮次的优化步骤，所述多个轮次的优化步骤包括：展开多个轮次的优化，在其中一轮优化中将调度周期窗口化，并定位首个窗口；
8.执行优选排序步骤，所述优选排序步骤包括：在首轮优化时，根据期望待调控出力线，运用经验排序法完成备用控制措施的优选排序；若非首轮优化，采用cpr优先顺序法完成备用控制措施的优选排序；
9.完成排序后，当任一待调控出力场景在该窗口内低于下调出力极限时，评估深度调峰成本；
10.窗口后移，返回执行优选排序步骤，依次对新窗口内的控制措施重新进行优选排序，直到最后一个窗口完成优选排序，得到本轮优化的调控方案；
11.当完成多轮间处理比较后，进入下一轮优化，并返回多个轮次的优化步骤。
12.进一步的，所述期望待调控出力线为待调控出力的数学期望值组成的序列，所述待调控出力定义为负荷与新能源出力之差，调控周期内可能出现的一组待调控出力序列称
为“待调控出力场景”，所述期望待调控出力线就是多个“待调控出力场景”在各个时刻的概率加权平均值组成的序列。
13.进一步的，所述运用经验排序法完成备用控制措施的优选排序，包括：
14.对控制措施集中的非旋转级措施，筛选到达该窗口时可用的措施集；
15.重置可用措施在当前窗口的选中状态；
16.按照控制措施的调度顺序由小到大排列，调度顺序相同时，根据最大出力由大到小排序；
17.用排序后的措施集覆盖期望待调控出力线；更新选中措施集状态，直到待调控出力线被覆盖；
18.完成排序。
19.进一步的，所述深度调峰评估包括对深调风险总成本以及各个深度调峰措施的深调收益的评估，当深度调峰措施不能满足需求时，利用参考弃风光成本来估计。深调成本公式如下：
20.r
dn
＝r
dn
probs·
price
dn.i
·
p
dn.i.s.t
·
δt
21.式中，probs为场景s出现的概率，price
dn,i
为单位深调成本，p
ab.s.t
为场景s时步t下的深调容量，δt为时标跨度。
22.进一步的，所述cpr即代价性能比指标，定义为投入某控制措施后的全过程成本与移除该控制措施的替代代价之比，公式如下：
[0023][0024]
式中，c
cap.i
为控制i的容量成本，c
st.i
为控制i的启停成本，ri为控制i的风险电量成本，δri为移除该控制对象i的替代代价。
[0025]
进一步的，所述控制措施的风险电量成本包括上调、下调风险成本：
[0026]
上调风险成本公式如下：
[0027][0028]
式中，price
up.i
为控制i的单位上调风险成本，μ
up,i
为控制措施i的期望负荷率，p
max.i
为控制i的最大出力，t为窗口时长；
[0029]
下调风险成本公式如下：
[0030][0031]
式中，p
min.i
为控制措施i的最小出力，p
min
为上一轮全部选中措施的最小出力和，r
dn
表示前续轮的平均下调风险总成本，i
dn.i
表示控制对象i参与深调所获得的收益。
[0032]
进一步的，所述移除该控制对象后的替代代价公式如下：
[0033][0034]
式中参数与上文表述一致。
[0035]
进一步的，所述风险电量成本中期望负荷率定义为一定出力区间内被待调控出力场景填充比例的期望值，公式如下：
[0036][0037]
式中，p表示功率水平，h表示出力区间跨度，δp(p,h,s,t)表示区间(p,h)内场景s在t时步的上调容量。
[0038]
进一步的，所述运用cpr优先顺序法完成备用控制措施的优选排序，包括：
[0039]
后续轮首个窗口时，控制启停状态采用上一轮同一窗口相应的状态。窗口大于1时，复制上一个窗口的启停状态。
[0040]
考虑增加措施：在指定功率水平下计算所有未被选中的可用措施的cpr。若尚未增加任何措施并且已不存在cpr小于1的措施，则转入减少措施；若已经增加措施并且已不存在cpr小于1的措施，完成排序；否则进入下一步；
[0041]
选中cpr最小的措施并更新其状态，返回考虑增加措施；
[0042]
考虑减少措施：计算每个选中措施在新的功率水平下的cpr，将所有cpr从大到小排序，如果第一个措施cpr小于1，则完成排序；反之进入下一步；
[0043]
更新cpr最大的措施状态为未选中，回到减少措施；
[0044]
完成排序。
[0045]
第二方面，本发明提供一种多窗口协同的电力系统容量备用优化配置装置，包括处理器及存储介质；
[0046]
所述存储介质用于存储指令；
[0047]
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据上述任一项所述方法的步骤。
[0048]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：
[0049]
本发明在调度周期窗口化的基础上考虑多轮迭代优化，首轮优化时采用经验排序法，非首轮优化时采用cpr排序法，为备用在多时间、空间尺度上的协调留出接口；同时对措施进行性价比评估时考虑深度调峰成本，将代价性能比定义为控制成本与替代代价的比值，有效提高对备用措施性价比评估的精度，寻求更优的备用优化配置方法，具有创新性和实用性。
附图说明
[0050]
图1是本发明实施例提供的一种多窗口协同的电力系统容量备用优化配置方法的流程示意图。
具体实施方式
[0051]
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0052]
实施例1
[0053]
本实施例介绍一种多窗口协同的电力系统容量备用优化配置方法，包括：
[0054]
执行多个轮次的优化步骤，所述多个轮次的优化步骤包括：展开多个轮次的优化，在其中一轮优化中将调度周期窗口化，并定位首个窗口；
[0055]
执行优选排序步骤，所述优选排序步骤包括：在首轮优化时，根据期望待调控出力线，运用经验排序法完成备用控制措施的优选排序；若非首轮优化，采用cpr优先顺序法完
成备用控制措施的优选排序；
[0056]
完成排序后，当任一待调控出力场景在该窗口内低于下调出力极限时，评估深度调峰成本；
[0057]
窗口后移，返回执行优选排序步骤，依次对新窗口内的控制措施重新进行优选排序，直到最后一个窗口完成优选排序，得到本轮优化的调控方案；
[0058]
当完成多轮间处理后，进入下一轮优化，并返回多个轮次的优化步骤。
[0059]
如图1所示，本实施例提供的多窗口协同的电力系统容量备用优化配置方法，其应用过程具体涉及如下步骤：
[0060]
步骤1，优化分多个轮次开展，在某一轮优化中再将调度周期窗口化，并定位首个窗口；
[0061]
各个调度窗口应等长；参考控制措施的启停时间常数确定窗口大小；控制措施的启停状态仅在调度窗口发生切换时改变；
[0062]
步骤2，首轮优化时，由于初始决策尚未形成，应先生成期望待调控出力线；“期望待调控出力线”是指待调控出力的数学期望值组成的序列，待调控出力定义为负荷与新能源出力之差，调控周期内可能出现的一组待调控出力序列称为“待调控出力场景”，期望待调控出力线就是多个“待调控出力场景”在各个时刻的概率加权平均值组成的序列；根据期望待调控出力线，运用经验排序法完成备用控制措施的优选排序；对控制措施集中的非旋转级措施，筛选到达该窗口时可用的措施集；重置可用措施在当前窗口的选中状态；按照控制措施的调度顺序由小到大排列，调度顺序相同时，根据最大出力由大到小进行排序；用排序后的措施集覆盖期望待调控出力线；选择排在第一个的措施，将其状态更新为未选中并移出可用措施集，直到覆盖待调控出力线后无多余未投入可用措施；更新最终可用措施集状态，完成排序；
[0063]
若非首轮优化，更新包括但不限于其他区域的控制集，采用cpr优先顺序法。cpr指标计算包括：
[0064]
(1)代价性能比
[0065][0066]
式中，c
cap.i
为控制i的容量成本，c
st.i
为控制i的启停成本，ri为控制i的风险电量成本，δri为移除该控制对象i的替代代价；
[0067]
(2)上调风险成本
[0068][0069]
式中，probs为场景s出现的概率，price
up.i
为控制i的单位上调风险成本，δp
up.i
(s,t)为控制i在场景s时步t的上调容量，δt为时标跨度；μi为控制措施i的期望负荷率，p
max.i
为控制措施i的最大出力，t为窗口时长；
[0070]
(3)下调风险成本
[0071]
[0072]
式中，p
min.i
为控制措施i的最小出力，p
min
为上一轮全部选中措施的最小出力和，r
dn
表示上一轮下调风险总成本，i
dn.i
表示控制i参与深调所获得的收益；
[0073]
(4)替代代价
[0074][0075]
式中参数与上文表述一致；
[0076]
(5)期望负荷率
[0077][0078]
式中，p表示待调控出力的功率水平，h表示区间的高度，δp(p,h,s,t)表示区间(p,h)内待调控出力场景s在t时步的上调容量；
[0079]
cpr优先顺序法具体包括：首个窗口时，控制启停状态采用上一轮同一窗口相应的状态；窗口大于1时，复制上一个窗口的启停状态；考虑增加措施：在指定功率水平(全部选中措施的最大出力和)下计算所有未被选中的可用旋转级措施的cpr。若尚未增加任何措施并且已不存在cpr小于1的措施，则转入减少措施；若已经增加措施并且已不存在cpr小于1的措施，则完成排序；否则进入下一步；选中其中cpr最小的措施，返回考虑增加措施；考虑减少措施：对每个选中措施进行测试，首先计算新的功率水平(全部选中措施的最大出力之和与本措施最大出力之差)下的cpr。将所有cpr从大到小排序，如果第一个措施cpr小于1，则完成排序；反之进入下一步；将其中cpr最大的措施的状态设置为未选中，回到减少措施；完成排序；
[0080]
步骤3，完成排序后，任一待调控出力场景在该窗口内低于下调出力极限时，应核算深度调峰成本；深度调峰成本评估包括对深调风险总成本以及各个深度调峰措施的深调收益的评估：
[0081]rdn
＝r
dn
probs·
price
dn.i
·
p
dn.i.s.t
·
δt
[0082]
式中，price
dn.i
为参与深度调峰措施i的单位深调成本，p
dn.i.s.t
为深度调峰措施i在场景s时步t的下调出力极限；
[0083]
当深度调峰措施不能满足需求时，利用参考弃风光成本来估计：
[0084]
步骤4，窗口后移，返回步骤2，依次对新窗口内的控制措施重新进行优化排序，直到最后一个窗口完成优选排序，得到本轮优化的调控方案；
[0085]
步骤5，当完成多轮间处理后，进入下一轮优化，并返回步骤1。
[0086]
实施例2
[0087]
本实施例提供一种多窗口协同的电力系统容量备用优化配置装置，包括处理器及存储介质；
[0088]
所述存储介质用于存储指令；
[0089]
所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行根据下述任一项所述方法的步骤：
[0090]
执行多个轮次的优化步骤，所述多个轮次的优化步骤包括：展开多个轮次的优化，在其中一轮优化中将调度周期窗口化，并定位首个窗口；
[0091]
执行优选排序步骤，所述优选排序步骤包括：在首轮优化时，根据期望待调控出力线，运用经验排序法完成备用控制措施的优选排序；若非首轮优化，采用cpr优先顺序法完
成备用控制措施的优选排序；
[0092]
完成排序后，当任一待调控出力场景在该窗口内低于下调出力极限时，评估深度调峰成本；
[0093]
窗口后移，返回执行优选排序步骤，依次对新窗口内的控制措施重新进行优选排序，直到最后一个窗口完成优选排序，得到本轮优化的调控方案；
[0094]
当完成多轮间处理后，进入下一轮优化，并返回多个轮次的优化步骤。
[0095]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。