CN110676886A - 电力系统调度方法、装置、计算机设备和存储介质 - Google Patents

电力系统调度方法、装置、计算机设备和存储介质 Download PDF

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CN110676886A CN201910888594.7A CN201910888594A CN110676886A CN 110676886 A CN110676886 A CN 110676886A CN 201910888594 A CN201910888594 A CN 201910888594A CN 110676886 A CN110676886 A CN 110676886A
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Abstract

本申请涉及一种电力系统调度方法、装置、计算机设备和存储介质，其中一种电力系统调度方法，通过基于调度区域内多个发电机组的机组数据、调度区域内多个削减服务提供商的削减信息以及调度区域内各电力用户的用户数据，建立机组调度模型，并求解所述机组调度模型，得到调度结果，从而可通过调度结果指示各个发电机组调整实时出力量，利用一切可以调度的灵活性资源来满足实时用电供需平衡要求，提高电力系统对于间歇性可再生能源的接纳能力，进而实现提高电力系统调度的灵活性，并降低调频成本，避免电力系统在调度的过程中，由于灵活性不足导致迫切除部分负荷和关停部分发电机组。

Description

电力系统调度方法、装置、计算机设备和存储介质
技术领域
本申请涉及电力系统调度技术领域，特别是涉及一种电力系统调度方法、装置、计算机设备和存储介质。
背景技术
随着可再生能源发电技术的发展，在未来的电力系统中，间歇性可再生能源发电(Intermittent Renewable Energy Generation，IREG)，如风电和太阳能发电的占比将会持续增加，并实现节能减排。但同时，IREG出力的波动性给电力系统供给侧增加了不确定性因素，对电力系统灵活性提出了更高的要求。
在间歇性可再生能源发电占比较低时，一般可通过火电机组和水电机组来调节电力系统的净负荷的波动，其中，净负荷为实际负荷与IREG发电出力之差。随着IREG出力占比的提高，电力系统净负荷波动增大，导致火电机组和水电机组的调节容量和调节能力，例如上行爬坡能力和下行滑坡能力不能满足要求。在电力市场环境下，上行爬坡能力不足易导致极高的调频价格或被迫切除部分负荷，而下行滑坡能力不足则可导致弃风弃光现象或常规机组关停。
从理论上讲，任何能按照ISO(Independent System Operator，独立系统运行机构)调度指令的、可以在规定时间内改变出力的发电机组，均属于能够提供灵活爬坡的产品，通过调度该类产品从而实现电力系统调度。
然而在实现过程中，发明人发现传统技术中至少存在如下问题：目前的电力系统调度方法，仅考虑由传统发电机组提供灵活爬坡产品，对灵活性资源如需求响应(DemandResponse，DR)的考虑较少，当高渗透率IREG接入电力系统后，电力系统存在调度灵活性差的问题，无法利用一切可以调度的灵活性资源来满足实时用电供需平衡要求。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够灵活性好的电力系统调度方法、装置、计算机设备和存储介质。
为了实现上述目的，本申请实施例提供了一种电力系统调度方法，包括以下步骤：
获取调度区域内各发电机组的机组数据；机组数据包括发电机组的出力上下限、爬坡速率、机组启动成本和机组发电成本；
获取调度区域内各削减服务提供商的削减信息、各电力用户的用户数据和用户支付意愿；削减信息包括电力负荷削减容量和电力负荷削减成本；
基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型，并求解机组调度模型，得到调度结果；调度结果用于指示各发电机组调整实时出力量。
本申请实施例提供了一种电力系统调度装置，装置包括：
机组数据获取模块，用于获取调度区域内各发电机组的机组数据；机组数据包括发电机组的出力上下限、爬坡速率、机组启动成本和机组发电成本；
削减信息获取模块，用于获取调度区域内各削减服务提供商的削减信息，各电力用户的用户数据和用户支付意愿；削减信息包括电力负荷削减容量和电力负荷削减成本；
调度结果获取模块，用于基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型，并求解机组调度模型，得到调度结果；调度结果用于指示各发电机组调整实时出力量。
本申请实施例提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，，处理器执行计算机程序时实现上述任一实施例中电力系统调度方法的步骤。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中电力系统调度方法的步骤。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：
通过基于调度区域内多个发电机组的机组数据、调度区域内多个削减服务提供商的削减信息以及调度区域内各电力用户的用户数据，建立机组调度模型，并求解所述机组调度模型，得到调度结果，从而可通过调度结果指示各个发电机组调整实时出力量，利用一切可以调度的灵活性资源来满足实时用电供需平衡要求，提高电力系统对于间歇性可再生能源的接纳能力，进而实现提高电力系统调度的灵活性，并降低调频成本，避免电力系统在调度的过程中，由于灵活性不足导致迫切除部分负荷和关停部分发电机组。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为一个实施例中电力系统调度方法的应用环境图；
图2为一个实施例中电力系统调度方法的示意性流程示意图；
图3为一个实施例中电力系统调度装置的结构框图；
图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本申请提供的电力系统调度方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，调度中心与各发电机组之间可以通过网络进行通信。调度中心可以获取各发电机组的机组数据，并对获取到的机组数据进行存储，以得到各发电机组对应的历史机组数据。同时，调度中心还可以向各发电机组传输控制指令。各发电机组向调度中心传输机组数据，以及根据接收到的控制指令调整自身的工作状态。其中，发电机组的工作状态包括但不局限于启停机状态和实时出力量等。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种电力系统调度方法，以该方法应用于图1中的调度中心为例进行说明，包括以下步骤：
步骤202，获取调度区域内各发电机组的机组数据；机组数据包括发电机组的出力上下限、爬坡速率、机组启动成本和机组发电成本。
其中，发电机组包括但不局限于燃煤机组和间歇性可再生能源机组；间歇性可再生能源机组包括但不局限于风电机组和光伏机组。
具体地，调度区域内可以包括一个或多个发电机组，当调度区域内包括多个发电机组时，可以根据调度需求，确定调度区域以及参与调度的发电机组，并获取参与调度的发电机组的机组数据。需要说明的是，参与调度的发电机组可以是调度区域内全部或部分发电机组。在一个示例中，可将调度区域内的全部发电机组确认为参与调度的发电机组，并获取调度区域内全部发电机组的机组数据。
机组数据可包括但不局限于发电机组的出力上限、出力下限、爬坡速率、机组启动成本、机组发电成本以及能否快速关停机。
步骤204，获取调度区域内各削减服务提供商的削减信息、各电力用户的用户数据和用户支付意愿；削减信息包括电力负荷削减容量和电力负荷削减成本。
其中，用户支付意愿为用户对于电能的支付意愿，例如电力用户对于电价调整的敏感度，在一个示例中，用户支付意愿可以为在预设取值范围内的任一数值，或者用户等级。
具体地，削减服务提供商(Curtailment Service Provider，CSP)的数量可以为一个或者多个，当调度区域内设有多个削减服务提供商时，可以根据调度需求，确定参与调度的削减服务提供商，并获取参与调度的削减服务提供商的削减信息，需要说明的是，参与调度的削减服务提供商可以是调度区域内全部或部分削减服务提供商。在一个示例中，可将调度区域内的全部削减服务提供商确认为参与调度的削减服务提供商，并获取调度区域内全部削减服务提供商的削减信息。其中，削减信息包括但不局限于削减服务提供商所拥有的电力负荷削减容量和电力负荷削减成本。电力用户的用户数据包括但不局限于电力用户类型和电力用户的历史用电数据。
可通过统计分析各电力用户的历史用电数据，例如比较电价调整前后一段时间段内电力用户用电量的变化情况，并对各电力用户对应的分析结果进行排序，从而确定各电力用户的用户支付意愿。或者可以获取各电力用户对于电能支付意愿的申报数据，通过对各申报数据进行排序，从而确定各电力用户的用户支付意愿。进一步地，还可对各申报数据进行归一化处理，并对归一化处理的数据进行排序，从而确定各电力用户的用户支付意愿。在一个示例中，当电力用户的默认用户支付意愿为最高等级，即对于电价调整的敏感度较低，电价调整前后的用电量变化不大。
步骤206，基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型，并求解机组调度模型，得到调度结果；调度结果用于指示各发电机组调整实时出力量。
其中，社会总剩余可以为社会的总福利，即可以为生产者剩余和消费者剩余之和，从几何的角度看，社会总剩余为需求曲线之下、供给曲线之上的区域。
具体地，根据获取到的各机组数据、各削减信息、各电力用户的用户数据和用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型，并求解机组调度模型，将求解得到的结果确认为调度结果。
调度结果可用于指示各发电机组调整实时出力量。在一个示例中，调度结果可包括各个发电机组在一个或多个调整时段内的出力量，调度中心可根据调度结果、分别向各发电机组传输控制指令。各发电机组根据接收到的控制指令调整自身的实时出力量，以使电力系统能够调度各发电机组，包括燃煤机组和间歇性可再生能源机组，完成上行爬坡或下行滑坡，进而满足实时供需平衡。
上述电力系统调度方法中，通过基于调度区域内多个发电机组的机组数据、调度区域内多个削减服务提供商的削减信息以及调度区域内各电力用户的用户数据，建立机组调度模型，并求解所述机组调度模型，得到调度结果，从而可通过调度结果指示各个发电机组调整实时出力量，利用一切可以调度的灵活性资源来满足实时用电供需平衡要求，提高电力系统对于间歇性可再生能源的接纳能力，进而实现提高电力系统调度的灵活性，并降低调频成本，避免电力系统在调度的过程中，由于灵活性不足导致迫切除部分负荷和关停部分发电机组。
在一个实施例中，机组调度模型包括目标函数和约束条件；约束条件包括系统约束条件和可中断负荷约束条件；
基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型的步骤，包括：
按照以下公式确定目标函数：
Figure BDA0002208049840000071
其中，T为调度时段的数量；Δt为调度时段时长；nd为具有不同用户支付意愿的用户群数量；Pk为用户群k的用户支付意愿；dk,t为用户群k在时段t的用电功率；ng为发电机组的数量；
Figure BDA0002208049840000072
为发电机组i在时段t的单位发电成本； gi,t为发电机组i在时段t的单位出力成本；nIL为削减服务提供商的数量；λj,t为第 j个削减服务提供商在时段t的电力负荷削减成本；
Figure BDA0002208049840000073
为第j个削减服务提供商在时段t的申报出力；
Figure BDA0002208049840000074
为发电机组i的启动成本；ui,t为发电机组i在时段t的启停决策变量；ui,t-1为发电机组i在时段t-1的启停决策变量。
具体地，Δt为调度时段时长，单位可以为分钟；T为调度时段的数量。例如，需要对一个小时内的六个调度时段进行调度，若六个时段的时长均相同，则Δt可以为10分钟，T可以为6。可将具有相同用户支付意愿的电力用户划分为一个用户群，即一个用户群内的全部电力用户可以为用户支付意愿相同的电力用户，且用户群的数量可以与用户支付意愿的数量相同。nd为具有不同用户支付意愿的用户群数量，即nd可以为用户支付意愿的数量。Pk为用户群k所对应的用户支付意愿；dk,t为用户群k在时段t的用电功率。在一个示例中，dk,t可以根据用户群k内全部电力用户在时段t的历史用电数据得到，例如，可对用户群k内全部电力用户在时段t的的历史用电数据进行求平均处理，将得到的平均值确认为dk,t。
ng为发电机组的数量，进一步地，ng可以为参与调度的发电机组的数量。nIL为削减服务提供商的数量，进一步地，nIL可以为参与调度的削减服务提供商的数量。
Figure BDA0002208049840000081
为第j个削减服务提供商在时段t的申报出力，即
Figure BDA0002208049840000082
可以为第j个削减服务提供商在时段t电力负荷削减容量。
ui,t为发电机组i在时段t的启停决策变量，为0-1变量，当发电机组i在时段t 内运行时，ui,t可为1；当发电机组i在时段t内停运时，ui,t可为0。同理，当发电机组i在时段t-1内运行时，ui,t-1可为1；当发电机组i在时段t-1内停运时， ui,t-1可为0。
在一个实施例中，系统约束条件包括有功功率平衡约束条件和容量需求约束条件；
基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型的步骤，还包括：
按照以下公式确定有功功率平衡约束条件：
Figure BDA0002208049840000091
其中，
Figure BDA0002208049840000092
为间歇性可再生能源发电机组在时段t的实际总出力；
Figure BDA0002208049840000093
为第j个削减服务提供商在时段t内所能提供的最大出力；
按照以下公式确定容量需求约束条件：
Figure BDA0002208049840000094
Figure BDA0002208049840000095
其中，为发电机组i提供的上行爬坡容量；
Figure BDA0002208049840000097
为第j个削减服务提供商在时段t提供的上行爬坡容量；
Figure BDA0002208049840000098
为电力系统在时段t所需要的上行爬坡容量；为发电机组i提供的下行滑坡容量；
Figure BDA00022080498400000910
为电力系统在时段t所需要的下行滑坡容量。
具体地，nd为具有不同用户支付意愿的用户群数量；ng为发电机组的数量； nIL为削减服务提供商的数量；gi,t为发电机组i在时段t的单位出力成本；
Figure BDA00022080498400000911
为第 j个削减服务提供商在时段t的申报出力；dk,t为用户群k在时段t的用电功率。其中，
Figure BDA00022080498400000912
即t应遍历所有可取的值，例如t＝t1，t2，t2，……，tn，则t的取值应分别为t1，t2，t2，……，tn，直至遍历所有可取的值。
Figure BDA00022080498400000913
为第j个削减服务提供商在时段t内所能提供的最大出力，一般可以在日前市场中确定。上行爬坡产品及下行滑坡产品的价格可根据容量需求约束条件相应的拉格朗日乘子得到。
在一个实施例中，确定容量需求约束条件的步骤中，包括：
按照下式计算确定
Figure BDA00022080498400000914
Figure BDA00022080498400000915
按照下式计算确定
Figure BDA0002208049840000101
Figure BDA0002208049840000102
其中，
Figure BDA0002208049840000103
为电力系统在时段t的净负荷；为电力系统在时段t+1的净负荷；
Figure BDA0002208049840000105
为电力系统在时段t的总需求功率；
Figure BDA0002208049840000106
为间歇性可再生能源发电机组在时段t的可用功率；Ut为时段t对应的预估不确定性参数。
具体地，净负荷为实际负荷与IREG发电出力之差。为电力系统在时段 t的净负荷，即
Figure BDA0002208049840000108
为在时段t内实际负荷与IREG发电出力之差，同理，
Figure BDA0002208049840000109
为在时段t+1内实际负荷与IREG发电出力之差，对于未来时段，
Figure BDA00022080498400001010
可以为电力系统在时段t的净负荷预测值。
Figure BDA00022080498400001011
为电力系统在时段t的总需求功率，对于未来时段，
Figure BDA00022080498400001012
可为未来时段t的总需求功率预测值。
Figure BDA00022080498400001013
为间歇性可再生能源发电机组在时段t的可用功率，对于未来时段，
Figure BDA00022080498400001014
可为未来时段t的可用功率预测值。Ut为时段t对应的预估不确定性参数，可通过估算得到。Ut可用于表示净负荷预测值的不确定性，Ut可根据置信区间大小确定具体的值。在一个示例中，Ut可以为1倍净负荷变化量预测值的标准差。
在一个实施例中，基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型的步骤，还包括：
按照以下公式确定可中断负荷约束条件：
Figure 100002_1
Figure BDA00022080498400001016
Figure BDA00022080498400001017
Figure BDA00022080498400001018
Figure 100002_2
Figure BDA0002208049840000111
其中，P Gi为发电机组i的最小技术出力；
Figure BDA0002208049840000112
为发电机组i提供的上行爬坡容量；
Figure BDA0002208049840000113
为发电机组i的最大技术出力；为发电机组i关停时的功率降低速率； ui,t+1为发电机组i在时段t+1的启停决策变量；ui,t+2为发电机组i在时段t+2的启停决策变量；M为足够大的数；
Figure BDA0002208049840000115
为发电机组i提供的下行滑坡容量；
Figure BDA0002208049840000116
为第j个削减服务提供商在时段t提供的上行爬坡容量；
Figure BDA0002208049840000117
为第j个削减服务提供商在时段t的所能提供的最大出力。
具体地，为第j个削减服务提供商在时段t的申报出力；gi,t为发电机组i在时段t的单位出力成本；Δt为调度时段时长。
Figure BDA0002208049840000119
为发电机组i的最大技术出力，可以在相应发电机组的约束条件中取
Figure BDA00022080498400001110
也可以取所有发电机组最大技术出力中的最大值。
Figure BDA00022080498400001111
为发电机组i关停时的功率降低速率，单位为MW/min(兆瓦每分钟)；M为给定的很大的数。
类似于ui,t，ui,t+1为0-1变量，当发电机组i在时段t+1内运行时，ui,t+1可为1；当发电机组i在时段t内停运时，ui,t+1可为0；ui,t+2为0-1变量，当发电机组i在时段t+2内运行时，ui,t+2可为1；当发电机组i在时段t内停运时，ui,t+2可为0。
在一个实施例中，确定可中断负荷约束条件的步骤，还包括：
按照以下公式确定可中断负荷约束条件：
Figure BDA00022080498400001112
Figure BDA00022080498400001113
Figure BDA00022080498400001114
其中，gi,t-1为发电机组i在时段t-1的单位处理成本；为发电机组i在正常运行时的功率爬升速率；
Figure BDA00022080498400001116
为发电机组i在启动时的功率爬升速率；
Figure BDA00022080498400001117
为发电机组i在正常运行时的功率降低速率；
Figure BDA0002208049840000121
为第j个削减服务提供商的功率爬升速率；
Figure BDA0002208049840000122
为第j个削减服务提供商的功率降低速率；
Figure BDA0002208049840000123
为第j个削减服务提供商在时段t+1的申报出力。
具体地，
Figure BDA0002208049840000124
和
Figure BDA0002208049840000125
的单位可以为MW/min。gi,t为发电机组i在时段t的单位出力成本；Δt为调度时段时长；ui,t为发电机组i在时段t的启停决策变量；ui,t-1为发电机组i在时段t-1的启停决策变量。
在一个实施例中，确定可中断负荷约束条件的步骤，还包括：
按照以下公式确定可中断负荷约束条件：
Figure BDA0002208049840000126
Figure BDA0002208049840000127
Figure BDA0002208049840000128
Figure BDA0002208049840000129
dk,t≤Dk,t
其中，Dk,t为用户群k在时段t的最大功率需求。
为便于理解本申请的方案，下面通过一个具体的示例进行说明。
获取调度区域内各发电机组的机组数据，以及各削减服务提供商的削减信息、各电力用户的用户数据和用户支付意愿，基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型，机组调度模型可按照以下公式得到：
Figure BDA0002208049840000131
Figure BDA0002208049840000132
Figure BDA0002208049840000133
Figure 3
Figure BDA0002208049840000135
Figure BDA0002208049840000136
Figure BDA0002208049840000137
Figure 4
Figure BDA00022080498400001311
Figure BDA00022080498400001313
Figure BDA00022080498400001314
Figure BDA00022080498400001315
Figure BDA00022080498400001316
dk,t≤Dk,t
调度区域内设有多组发电机组，分别为G1、G2、G3、G4、G5和IREG，各发电机组的参数如表1所示，其中g0表示各机组在前一时段(t＝0)的出力， IREG的出力表示多个IREG的出力之和，发电机组i在单位时段内的报价为其发电出力的线性函数，即
Figure BDA0002208049840000141
其中，bi为系数。在五个发电机组中， G5为快速启动机组，例如燃气轮机，具备最快的启动速率和最快的爬坡速率。同时，假设在日前市场中确定的各削减服务提供商的电力负荷削减容量为常规发电机组总容量的3％，即
Figure BDA0002208049840000142
(兆瓦)，且报价为 25$/MWh(元/毫瓦时)；3个用户群的用户支付意愿分别为100$/MWh、90$/MWh 和80$/MWh，且在各用户支付意愿在全部电力用户中所占比例分别为50％、30％和20％，且在各时段保持不变。
表1各发电机组参数
Figure BDA0002208049840000143
在1个小时内6个时段进行实时调度时，即Δt＝10min，T＝6。负荷及IREG 出力变化如表2所示，并给定t＝1时段与t＝0时段的负荷和IREG出力都相同，
Figure BDA0002208049840000144
其中可以为
Figure BDA0002208049840000146
相对于
Figure BDA0002208049840000147
的变化量，
Figure BDA0002208049840000148
可以为
Figure BDA0002208049840000149
相对于
Figure BDA00022080498400001410
的变化量，进一步地，
Figure BDA00022080498400001411
和
Figure BDA00022080498400001412
可以通过各种预测方法得到。由于IREG出力通常比负荷具备更大的不确定性，因此，将
Figure BDA00022080498400001413
预测值的标准差确定为
Figure BDA00022080498400001414
预测值的标准差为
Figure BDA00022080498400001415
且
Figure BDA00022080498400001416
和
Figure BDA00022080498400001417
都满足正态分布。
表2负荷及IREG出力变化
求解机组调度模型，得到ui,t、gi,t、
Figure BDA0002208049840000152
和dk,t，得到当前时段的调度结果以及未来若干个时段的建议性调度结果，调度结果用于指示发电机组的工作状态以及出力量。进一步地，ui,t、gi,t、
Figure BDA0002208049840000153
Figure BDA0002208049840000154
和dk,t为非负数。在本示例中，得到的调度结果可如表3所示，如表3 所示，当负荷及IREG出力与预测结果的差值小于或等于预设阈值时，G5将在下一时段及下下时段投入运行，然后关停，即若当前时段为t＝0，若负荷及IREG 出力与预测结果的差值小于或等于预设阈值，则G5会在t＝1和t＝2时投入运行，然后在t＝3关停。各机组与IL(Interruptible Load，可中断负荷)的出力以及提供的灵活爬坡产品的数量也可以从表3中获得。
表2调度结果
Figure BDA0002208049840000161
应该理解的是，虽然图1-2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种电力系统调度装置，包括：机组数据获取模块、削减信息获取模块和调度结果获取模块，其中：
机组数据获取模块，用于获取调度区域内各发电机组的机组数据；机组数据包括发电机组的出力上下限、爬坡速率、机组启动成本和机组发电成本。
削减信息获取模块，用于获取调度区域内各削减服务提供商的削减信息，各电力用户的用户数据和用户支付意愿；削减信息包括电力负荷削减容量和电力负荷削减成本。
调度结果获取模块，用于基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型，并求解机组调度模型，得到调度结果；调度结果用于指示各发电机组调整实时出力量。
在一个实施例中，机组调度模型包括目标函数和约束条件；约束条件包括系统约束条件和可中断负荷约束条件；调度结果获取模块包括目标函数确定单元，用于按照以下公式确定目标函数：
其中，T为调度时段的数量；Δt为调度时段时长；nd为具有不同用户支付意愿的用户群数量；Pk为用户群k的用户支付意愿；dk,t为用户群k在时段t的用电功率；ng为发电机组的数量；
Figure BDA0002208049840000172
为发电机组i在时段t的单位发电成本；gi,t为发电机组i在时段t的单位出力成本；nIL为削减服务提供商的数量；λj,t为第j个削减服务提供商在时段t的电力负荷削减成本；
Figure BDA0002208049840000173
为第j个削减服务提供商在时段t的申报出力；
Figure BDA0002208049840000174
为发电机组i的启动成本；ui,t为发电机组i在时段t的启停决策变量；ui,t-1为发电机组i在时段t-1的启停决策变量。
在一个实施例中，调度结果获取模块还包括有功功率平衡约束条件确定单元，用于按照以下公式确定有功功率平衡约束条件：
Figure BDA0002208049840000175
其中，
Figure BDA0002208049840000181
为间歇性可再生能源发电机组在时段t的实际总出力；
Figure BDA0002208049840000182
为第j个削减服务提供商在时段t的所能提供的最大出力；
容量需求约束条件确定单元，用于按照以下公式确定容量需求约束条件：
Figure BDA0002208049840000183
Figure BDA0002208049840000184
其中，
Figure BDA0002208049840000185
为发电机组i提供的上行爬坡容量；
Figure BDA0002208049840000186
为第j个削减服务提供商在时段t提供的上行爬坡容量；为电力系统在时段t所需要的上行爬坡容量；
Figure BDA0002208049840000188
为发电机组i提供的下行滑坡容量；为电力系统在时段t所需要的下行滑坡容量。
在一个实施例中，容量需求约束条件确定单元，还用于按照下式计算确定
Figure BDA00022080498400001810
以及按照下式计算确定
Figure BDA00022080498400001811
其中，
Figure BDA00022080498400001812
为电力系统在时段t的净负荷；
Figure BDA00022080498400001813
为电力系统在时段t+1的净负荷；
Figure BDA00022080498400001814
为电力系统在时段t的总需求功率；为间歇性可再生能源发电机组在时段t的可用功率；Ut为时段t对应的预估不确定性参数。
在一个实施例中，调度结果获取模块还包括可中断负荷约束条件确定单元，用于按照以下公式确定可中断负荷约束条件：
Figure 5
Figure BDA00022080498400001817
Figure BDA00022080498400001818
Figure BDA0002208049840000191
Figure 6
Figure BDA0002208049840000193
其中，P Gi为发电机组i的最小技术出力；为发电机组i提供的上行爬坡容量；
Figure BDA0002208049840000195
为发电机组i的最大技术出力；
Figure BDA0002208049840000196
为发电机组i关停时的功率降低速率； ui,t+1为发电机组i在时段t+1的启停决策变量；ui,t+2为发电机组i在时段t+2的启停决策变量；M为足够大的数；
Figure BDA0002208049840000197
为发电机组i提供的下行滑坡容量；
Figure BDA0002208049840000198
为第j个削减服务提供商在时段t提供的上行爬坡容量；
Figure BDA0002208049840000199
为第j个削减服务提供商在时段t的所能提供的最大出力。
在一个实施例中，可中断负荷约束条件确定单元，还用于按照以下公式确定可中断负荷约束条件：
Figure BDA00022080498400001910
Figure BDA00022080498400001911
Figure BDA00022080498400001912
其中，gi,t-1为发电机组i在时段t-1的单位处理成本；
Figure BDA00022080498400001913
为发电机组i在正常运行时的功率爬升速率；为发电机组i在启动时的功率爬升速率；
Figure BDA00022080498400001915
为发电机组i在正常运行时的功率降低速率；
Figure BDA00022080498400001916
为第j个削减服务提供商的功率降低速率；
Figure BDA00022080498400001917
为第j个削减服务提供商的功率爬升速率；为第j个削减服务提供商在时段t+1的申报出力。
在一个实施例中，可中断负荷约束条件确定单元，还用于按照以下公式确定可中断负荷约束条件：
Figure BDA00022080498400001919
Figure BDA00022080498400001920
Figure BDA0002208049840000202
dk,t≤Dk,t
其中，Dk,t为用户群k在时段t的最大功率需求。
关于电力系统调度装置的具体限定可以参见上文中对于电力系统调度方法的限定，在此不再赘述。上述电力系统调度装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储机组数据、削减信息、用户数据和用户支付意愿等。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电力系统调度方法。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取调度区域内各发电机组的机组数据；机组数据包括发电机组的出力上下限、爬坡速率、机组启动成本和机组发电成本；获取调度区域内各削减服务提供商的削减信息、各电力用户的用户数据和用户支付意愿；削减信息包括电力负荷削减容量和电力负荷削减成本；基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型，并求解机组调度模型，得到调度结果；调度结果用于指示各发电机组调整实时出力量。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
机组调度模型包括目标函数和约束条件；约束条件包括系统约束条件和可中断负荷约束条件；
基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型的步骤，包括：
按照以下公式确定目标函数：
Figure BDA0002208049840000211
其中，T为调度时段的数量；Δt为调度时段时长；nd为具有不同用户支付意愿的用户群数量；Pk为用户群k的用户支付意愿；dk,t为用户群k在时段t的用电功率；ng为发电机组的数量；为发电机组i在时段t的单位发电成本；gi,t为发电机组i在时段t的单位出力成本；nIL为削减服务提供商的数量；λj,t为第j个削减服务提供商在时段t的电力负荷削减成本；为第j个削减服务提供商在时段t的申报出力；
Figure BDA0002208049840000221
为发电机组i的启动成本；ui,t为发电机组i在时段t的启停决策变量；ui,t-1为发电机组i在时段t-1的启停决策变量。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
系统约束条件包括有功功率平衡约束条件和容量需求约束条件；
基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型的步骤，还包括：
按照以下公式确定有功功率平衡约束条件：
Figure BDA0002208049840000222
其中，
Figure BDA0002208049840000223
为间歇性可再生能源发电机组在时段t的实际总出力；
Figure BDA0002208049840000224
为第j个削减服务提供商在时段t的所能提供的最大出力；
按照以下公式确定容量需求约束条件：
Figure BDA0002208049840000226
其中，
Figure BDA0002208049840000227
为发电机组i提供的上行爬坡容量；
Figure BDA0002208049840000228
为第j个削减服务提供商在时段t提供的上行爬坡容量；
Figure BDA0002208049840000229
为电力系统在时段t所需要的上行爬坡容量；
Figure BDA00022080498400002210
为发电机组i提供的下行滑坡容量；
Figure BDA00022080498400002211
为电力系统在时段t所需要的下行滑坡容量。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：确定容量需求约束条件的步骤中，包括：
按照下式计算确定
Figure BDA00022080498400002212
按照下式计算确定
Figure BDA0002208049840000232
其中，
Figure BDA0002208049840000234
为电力系统在时段t的净负荷；
Figure BDA0002208049840000235
为电力系统在时段t+1的净负荷；
Figure BDA0002208049840000236
为电力系统在时段t的总需求功率；
Figure BDA0002208049840000237
为间歇性可再生能源发电机组在时段t的可用功率；Ut为时段t对应的预估不确定性参数。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型的步骤，还包括：
按照以下公式确定可中断负荷约束条件：
Figure 7
Figure BDA0002208049840000239
Figure BDA00022080498400002311
Figure 8
Figure BDA00022080498400002313
其中，P Gi为发电机组i的最小技术出力；为发电机组i提供的上行爬坡容量；为发电机组i的最大技术出力；
Figure BDA00022080498400002316
为发电机组i关停时的功率降低速率； ui,t+1为发电机组i在时段t+1的启停决策变量；ui,t+2为发电机组i在时段t+2的启停决策变量；M为足够大的数；
Figure BDA00022080498400002317
为发电机组i提供的下行滑坡容量；
Figure BDA00022080498400002318
为第j个削减服务提供商在时段t提供的上行爬坡容量；
Figure BDA00022080498400002319
为第j个削减服务提供商在时段t的所能提供的最大出力。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
确定可中断负荷约束条件的步骤，还包括：
按照以下公式确定可中断负荷约束条件：
Figure BDA0002208049840000241
Figure BDA0002208049840000243
其中，gi,t-1为发电机组i在时段t-1的单位处理成本；
Figure BDA0002208049840000244
为发电机组i在正常运行时的功率爬升速率；
Figure BDA0002208049840000245
为发电机组i在启动时的功率爬升速率；
Figure BDA0002208049840000246
为发电机组i在正常运行时的功率降低速率；
Figure BDA0002208049840000247
为第j个削减服务提供商的功率降低速率；
Figure BDA0002208049840000248
为第j个削减服务提供商的功率爬升速率；
Figure BDA0002208049840000249
为第j个削减服务提供商在时段t+1的申报出力。
在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：
确定可中断负荷约束条件的步骤，还包括：
按照以下公式确定可中断负荷约束条件：
Figure BDA00022080498400002411
Figure BDA00022080498400002412
Figure BDA00022080498400002413
dk,t≤Dk,t
其中，Dk,t为用户群k在时段t的最大功率需求。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取调度区域内各发电机组的机组数据；机组数据包括发电机组的出力上下限、爬坡速率、机组启动成本和机组发电成本；
获取调度区域内各削减服务提供商的削减信息、各电力用户的用户数据和用户支付意愿；削减信息包括电力负荷削减容量和电力负荷削减成本；
基于各机组数据、各削减信息、各用户数据和各用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型，并求解机组调度模型，得到调度结果；调度结果用于指示各发电机组调整实时出力量。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程 ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限， RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步 DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM (ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus) 直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电力系统调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取调度区域内各发电机组的机组数据；所述机组数据包括所述发电机组的出力上下限、爬坡速率、机组启动成本和机组发电成本；
获取所述调度区域内各削减服务提供商的削减信息、各电力用户的用户数据和用户支付意愿；所述削减信息包括电力负荷削减容量和电力负荷削减成本；
基于各所述机组数据、各所述削减信息、各所述用户数据和各所述用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型，并求解所述机组调度模型，得到调度结果；所述调度结果用于指示各所述发电机组调整实时出力量。
2.根据权利要求1所述的电力系统调度方法，其特征在于，所述机组调度模型包括目标函数和约束条件；所述约束条件包括系统约束条件和可中断负荷约束条件；
基于各所述机组数据、各所述削减信息、各所述用户数据和各所述用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型的步骤，包括：
按照以下公式确定所述目标函数：
Figure FDA0002208049830000011
其中，T为调度时段的数量；Δt为调度时段时长；nd为具有不同用户支付意愿的用户群数量；Pk为用户群k的用户支付意愿；dk,t为用户群k在时段t的用电功率；ng为发电机组的数量；
Figure FDA0002208049830000012
为发电机组i在时段t的单位发电成本；gi,t为发电机组i在时段t的单位出力成本；nIL为削减服务提供商的数量；λj,t为第j个削减服务提供商在时段t的所述电力负荷削减成本；
Figure FDA0002208049830000013
为第j个削减服务提供商在时段t的申报出力；
Figure FDA0002208049830000021
为发电机组i的启动成本；ui,t为发电机组i在时段t的启停决策变量；ui,t-1为发电机组i在时段t-1的启停决策变量。
3.根据权利要求2所述的电力系统调度方法，其特征在于，所述系统约束条件包括有功功率平衡约束条件和容量需求约束条件；
基于各所述机组数据、各所述削减信息、各所述用户数据和各所述用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型的步骤，还包括：
按照以下公式确定所述有功功率平衡约束条件：
其中，为间歇性可再生能源发电机组在时段t的实际总出力；
Figure FDA0002208049830000024
为第j个削减服务提供商在时段t的所能提供的最大出力；
按照以下公式确定所述容量需求约束条件：
Figure FDA0002208049830000026
其中，
Figure FDA0002208049830000027
为发电机组i提供的上行爬坡容量；
Figure FDA0002208049830000028
为第j个削减服务提供商在时段t提供的上行爬坡容量；
Figure FDA00022080498300000211
为电力系统在时段t所需要的上行爬坡容量；
Figure FDA0002208049830000029
为发电机组i提供的下行滑坡容量；
Figure FDA00022080498300000210
为电力系统在时段t所需要的下行滑坡容量。
4.根据权利要求3所述的电力系统调度方法，其特征在于，确定所述容量需求约束条件的步骤中，包括：
按照下式计算确定所述
Figure FDA00022080498300000212
Figure FDA0002208049830000031
按照下式计算确定所述
Figure FDA0002208049830000032
Figure FDA0002208049830000033
其中，
Figure FDA0002208049830000034
Figure FDA0002208049830000035
为电力系统在时段t的净负荷；
Figure FDA0002208049830000036
为电力系统在时段t+1的净负荷；
Figure FDA0002208049830000037
为电力系统在时段t的总需求功率；
Figure FDA0002208049830000038
为间歇性可再生能源发电机组在时段t的可用功率；Ut为时段t对应的预估不确定性参数。
5.根据权利要求2所述的电力系统调度方法，其特征在于，基于各所述机组数据、各所述削减信息、各所述用户数据和各所述用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型的步骤，还包括：
按照以下公式确定所述可中断负荷约束条件：
Figure 1
Figure FDA00022080498300000310
Figure FDA00022080498300000311
Figure FDA00022080498300000312
Figure 2
其中，P Gi为发电机组i的最小技术出力；
Figure FDA00022080498300000315
为发电机组i提供的上行爬坡容量；
Figure FDA00022080498300000316
为发电机组i的最大技术出力；
Figure FDA00022080498300000317
为发电机组i关停时的功率降低速率；ui,t+1为发电机组i在时段t+1的启停决策变量；ui,t+2为发电机组i在时段t+2的启停决策变量；M为足够大的数；为发电机组i提供的下行滑坡容量；
Figure FDA00022080498300000319
为第j个削减服务提供商在时段t提供的上行爬坡容量；
Figure FDA00022080498300000320
为第j个削减服务提供商在时段t的所能提供的最大出力。
6.根据权利要求5所述的电力系统调度方法，其特征在于，确定所述可中断负荷约束条件的步骤，还包括：
按照以下公式确定所述可中断负荷约束条件：
Figure FDA0002208049830000041
Figure FDA0002208049830000042
Figure FDA0002208049830000043
其中，gi,t-1为发电机组i在时段t-1的单位处理成本；
Figure FDA0002208049830000044
为发电机组i在正常运行时的功率爬升速率；
Figure FDA0002208049830000045
为发电机组i在启动时的功率爬升速率；
Figure FDA0002208049830000046
为发电机组i在正常运行时的功率降低速率；
Figure FDA0002208049830000047
为第j个削减服务提供商的功率降低速率；为第j个削减服务提供商的功率爬升速率；
Figure FDA0002208049830000049
为第j个削减服务提供商在时段t+1的申报出力。
7.根据权利要求6所述的电力系统调度方法，其特征在于，确定所述可中断负荷约束条件的步骤，还包括：
按照以下公式确定所述可中断负荷约束条件：
Figure FDA00022080498300000410
Figure FDA00022080498300000411
Figure FDA00022080498300000413
dk,t≤Dk,t
其中，Dk,t为用户群k在时段t的最大功率需求。
8.一种电力系统调度装置，其特征在于，所述装置包括：
机组数据获取模块，用于获取调度区域内各发电机组的机组数据；所述机组数据包括所述发电机组的出力上下限、爬坡速率、机组启动成本和机组发电成本；
削减信息获取模块，用于获取所述调度区域内各削减服务提供商的削减信息，各电力用户的用户数据和用户支付意愿；所述削减信息包括电力负荷削减容量和电力负荷削减成本；
调度结果获取模块，用于基于各所述机组数据、各所述削减信息、各所述用户数据和各所述用户支付意愿，以社会总剩余最大为目标，建立机组调度模型，并求解所述机组调度模型，得到调度结果；所述调度结果用于指示各所述发电机组调整实时出力量。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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