CN114285089B - 优化风光火储系统中的火电机组启停方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种优化风光火储系统中的火电机组启停方法和系统，涉及风光火储资源优化技术领域，其中，该方法包括：根据获取的全年各预设时段的风电历史发电量、光伏历史发电量、电网历史需求量、预设的能量使用原则和预设约束条件确定每个预设时段的火电机组发电量；根据火电机组发电量计算火电机组在一组预设约束条件下的最小年投资运行成本和对应的火电机组的开机状态序列；通过调整预设约束条件来获取多个最小年投资运行成本和开机状态序列，并从多个最小年投资运行成本之中选出成本最小的年最小投资运行成本和对应的火电机组的开机状态序列。上述方案实现了对火电机组的精确关机或开机，降低了火电机组运营成本，提高了风、光资源的利用率。

Description

优化风光火储系统中的火电机组启停方法和系统

技术领域

本申请涉及风光火储资源优化技术领域，尤其涉及一种优化风光火储系统中的火电机组启停方法和系统。

背景技术

目前，新能源发电发展迅速，但风光互补发电系统受气候和环境的影响较大，为了确保负载用电的持续性和可靠性，可根据电网负荷需求采用风电发电量、光伏发电量、储能设备和火电机组进行组合的方案，来解决风光互补发电系统供电可靠性及电能质量的问题。

但是，在现有的解决方案中，仅当火电机组处于维修状态时，火电机组的运行状态为停运，也就是说，火电机组处于连续运行状态，当不需要火电机组出力时，火电机组在最小负荷工况下运行，由于新能源发电的迅速发展，火电机组常常出现长期处于低负荷运行状态，效率较低，当总富余发电量超出储能设备容量时，对风光火发电采取弃电，增加运行成本的同时，降低了对风、光资源的利用率。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的第一个目的在于提出一种优化风光火储系统中的火电机组启停方法，以解决运行成本高，且风、光资源利用率低的技术问题。

本申请的第二个目的在于提出一种优化风光火储系统中的火电机组启停系统。

本申请的第三个目的在于提出一种计算机设备。

本申请的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。

为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出的一种优化风光火储系统中的火电机组启停方法，所述火电机组启停方法包括：

获取全年各预设时段的风电历史发电量、光伏历史发电量、电网历史需求量、预设的能量使用原则和预设约束条件；

根据所述风电历史发电量、所述光伏历史发电量和所述电网历史需求量确定每个预设时段的火电机组和储能设备的总发电量，并根据所述能量使用原则和预设约束条件从所述总发电量中确定所述火电机组的发电量；

根据所述火电机组在各预设时段发电量计算所述火电机组在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本，并确定与所述最小年投资运行成本对应的所述火电机组的开机状态序列；

调整所述预设约束条件以获取多个所述最小年投资运行成本和所述开机状态序列，从多个所述最小年投资运行成本之中选出成本最小的年最小投资运行成本，并确定与所述年最小投资运行成本对应的所述火电机组的开机状态序列。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述根据所述火电机组在各预设时段发电量计算所述火电机组在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本，包括：

采用完全二叉树表示所述火电机组在所述全年各预设时段的可能运行状态和与所述可能运行状态对应的运行成本，其中，所述完全二叉树的深度为所述全年预设时段的总段数，所述可能运行状态包括停运或运行；

后序遍历所述完全二叉树，以获取所述火电机组在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本。

可选地，在本申请的一个实施例中，通过下述方法构建所述完全二叉树：

所述完全二叉树的每一层表示一个预设时段，所述完全二叉树的根节点和每个左子节点均表示所述火电机组的运行状态为停运，所述完全二叉树的每个右子节点均表示所述火电机组的运行状态为运行；

初始化所述根节点，并生成所述根节点的左子节点和右子节点；

判断最新生成的所述左子节点和所述右子节点的深度是否大于所述总段数：

若所述深度不大于所述总段数，则根据节点表示的运行状态和所述火电机组发电量计算并存储所述火电机组的运行成本；

若所述深度大于所述总段数，则将最新生成的所述左子节点和所述右子节点均设为空节点。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述后序遍历所述完全二叉树，以获取所述火电机组在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本，包括：

将最左边的叶子节点作为当前节点，并判断当前节点是否为所述完全二叉树的根节点：

若所述当前节点为所述根节点，则获取所述当前节点的累计运行成本和年均投资成本，并将所述累计运行成本和所述年均投资成本的和作为所述风光火储系统在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述判断所述当前节点是否为所述完全二叉树的根节点，还包括：

若所述当前节点不为所述根节点，则判断所述当前节点是否为叶子节点：

若所述当前节点为所述叶子节点，则计算所述当前节点的累计运行成本为所述当前节点的运行成本，依据后续遍历法更新所述当前节点，并继续执行判断所述当前节点是否为所述根节点。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述判断所述当前节点是否为叶子节点，还包括：

若所述当前节点不为所述叶子节点，则将运行成本较低的所述当前节点的左子节点或右子节点所表示的运行状态放入待求开机序列，并计算所述当前节点的累计运行成本为所选子节点的累计运行成本和该当前节点的运行成本之和。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述可能运行状态对应的运行成本包括所述每个预设时段内生产所述火电机组发电量的燃料成本，或者包括生产所述火电机组发电量的燃料成本和启动所述火电机组的成本。

可选地，在本申请的一个实施例中，在所述调整所述预设约束条件以获取多个所述最小年投资运行成本和所述开机状态序列，从多个所述最小年投资运行成本之中选出年最小投资运行成本，并确定与所述年最小投资运行成本对应的所述火电机组的开机状态序列之前，还包括：

获取各设备在所述每个预设时段内的运行情况和风光火储系统的供电可靠性指标；

根据所述设备运行情况和所述供电可靠性指标确定是否需要调整所述预设约束条件。

为达到上述目的，本申请第二方面实施例提出的一种优化风光火储系统中的火电机组启停系统，所述火电机组启停系统包括：

获取模块，用于获取全年各预设时段的风电历史发电量、光伏历史发电量、电网历史需求量、预设的能量使用原则和预设约束条件；

第一确定模块，用于根据所述风电历史发电量、所述光伏历史发电量和所述电网历史需求量确定每个预设时段的火电机组和储能设备的总发电量，并根据所述能量使用原则和预设约束条件从所述总发电量中确定所述火电机组的发电量；

第二确定模块，用于根据所述火电机组在各预设时段发电量计算所述火电机组在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本，并确定与所述最小年投资运行成本对应的所述火电机组的开机状态序列；

第三确定模块，用于调整所述预设约束条件以获取多个所述最小年投资运行成本和所述开机状态序列，从多个所述最小年投资运行成本之中选出成本最小的年最小投资运行成本，并确定与所述年最小投资运行成本对应的所述火电机组的开机状态序列。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述第二确定模块包括：

构建单元，用于采用完全二叉树表示所述火电机组在所述全年各预设时段的可能运行状态和与所述可能运行状态对应的运行成本，其中，所述完全二叉树的深度为所述全年预设时段的总段数，所述可能运行状态包括停运或运行；

第一获取单元，用于后序遍历所述完全二叉树，以获取所述火电机组在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述完全二叉树的每一层表示一个预设时段，所述完全二叉树的根节点和每个左子节点均表示所述火电机组的运行状态为停运，所述完全二叉树的每个右子节点均表示所述火电机组的运行状态为运行；其中，所述构建单元包括：

初始化子单元，用于初始化所述根节点，并生成所述根节点的左子节点和右子节点；

第一判断子单元，用于判断最新生成的所述左子节点和所述右子节点的深度是否大于所述总段数：

若所述深度不大于所述总段数，则根据节点表示的运行状态和所述火电机组发电量计算并存储所述火电机组的运行成本；

若所述深度大于所述总段数，则将最新生成的所述左子节点和所述右子节点均设为空节点。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述第一获取单元包括：

第二判断子单元，用于将最左边的叶子节点作为当前节点，并判断当前节点是否为所述完全二叉树的根节点：

若所述当前节点为所述根节点，则获取所述当前节点的累计运行成本和年均投资成本，并将所述累计运行成本和所述年均投资成本的和作为所述风光火储系统在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述第二判断子单元，还用于：

若所述当前节点不为所述根节点，则判断所述当前节点是否为叶子节点：

若所述当前节点为所述叶子节点，则计算所述当前节点的累计运行成本为所述当前节点的运行成本，依据后续遍历法更新所述当前节点，并继续执行判断所述当前节点是否为所述根节点。

可选地，在本申请的一个实施例中，所述第二判断子单元，还用于：

若所述当前节点不为所述叶子节点，则将运行成本较低的所述当前节点的左子节点或右子节点所表示的运行状态放入待求开机序列，并计算所述当前节点的累计运行成本为所选子节点的累计运行成本和该当前节点的运行成本之和。

为达到上述目的，本申请第三方面实施例提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现如本申请第一方面实施例的方法。

为达到上述目的，本申请第四方面实施例一种非临时性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本申请第一方面实施例的方法。

综上，本申请提出的优化风光火储系统中的火电机组启停方法、火电机组启停系统、计算机设备和非临时性计算机可读存储介质，其中，该方法根据获取的全年各预设时段的风电历史发电量、光伏历史发电量、电网历史需求量、预设的能量使用原则和预设约束条件，确定每个预设时段的火电机组发电量；之后，根据确定的火电机组在各时段可选的发电量计算火电机组在一组预设约束条件下的最小年投资运行成本，确定火电机组的开机状态序列；最后，通过调整预设约束条件获取多个最小年投资运行成本和开机状态序列，并确定与从多个最小年投资运行成本之中选出的成本最小的年最小投资运行成本对应的火电机组的开机状态序列。由此可以看出，本申请可以根据风光火储系统电量需求使用二叉树最短路径法控制火电机组的关机或开机，在计算的时间复杂度较低的同时使火电机组可以根据具体情况调整运行状态，降低了燃煤的耗量和运营成本，提高了风、光资源的利用率。

本申请附加的方面和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，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例1所提供的优化风光火储系统中的火电机组启停方法的流程图；

图2为本申请实施例2所提供的优化风光火储系统中的火电机组启停方法的流程图；

图3为本申请实施例2中构建的完全二叉树的示意图；

图4为本申请实施例2中构建完全二叉树及后序遍历的流程图；以及

图5为本申请实施例3所提供的优化风光火储系统中的火电机组启停系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

为了使本领域技术人员更好的理解本申请，本申请先对新能源发电的实际情况进行详细说明。风光互补发电系统受气候和环境的影响较大，采用大规模储能技术，可确保负载用电的持续性和可靠性，同时减少能源资源的浪费，因此，在设计风光火储一体化系统时，应力求达到负荷需求、风电发电量、光伏发电量与储能系统在容量上的最佳组合，从而在较经济的条件下解决风光互补发电系统供电可靠性及电能质量的问题。

“风、光、火、蓄、储”多能源互补优化调度方法研究论文在传统的燃煤成本和启停成本基础上，考虑了常规机组低负荷运行和爬坡工况的发电成本，构建了蓄电池的寿命损耗成本模型；引入弃风、弃光惩罚成本计算模型和切负荷惩罚成本计算模型，从而建立了“风、光、火、蓄、储”多能源互补优化调度模型，并提出用动态惯性权值粒子群算法求解系统总运行成本最小的优化目标。

但是，大部分现有的研究成果默认火电机组除维修期间以外都处于连续运行状态，当不需要火电机组出力时，火电机组在最小负荷工况下运行，可能会出现火电机组长期处于低负荷运行状态，当总富余发电量超出储能设备容量时而弃电，增加了运行成本，降低了风、光资源的利用率，为此本申请发明人提出了本申请，下面参考附图详细描述本申请实施例。

实施例1

图1为本申请实施例所提供的一种优化风光火储系统中的火电机组启停方法的流程图。

如图1所示，本申请实施例提供的一种优化风光火储系统中的火电机组启停方法，该方法包括以下步骤：

步骤110，获取全年各预设时段的风电历史发电量、光伏历史发电量、电网历史需求量、预设的能量使用原则和预设约束条件。

本申请实施例获取任一年的风电历史发电量、光伏历史发电量和电网历史需求量，并预设能量使用原则和约束条件，其中，约束条件包括但不限于、储能设备的功率范围、计算投资运行成本时使用的经济参数等，火电机组的额定功率范围的最大值和最小值，以及储能设备的功率范围的最大值和最小值，可以从相应设备的标识中获得；其中，能量使用原则用于根据发电量需求和各设备上一时刻的状态确定本申请实施例中储能设备和火电机组的当前运行状态，比如，储能设备和火电机组之间的放电顺序或充电顺序，即能量使用原则主要是针对在风光发电量与电网电量需求量不匹配时，火电机组和储能设备的供电或充电量分配比例。

步骤120，根据风电历史发电量、光伏历史发电量和电网历史需求量确定每个预设时段的火电机组和储能设备的总发电量，并根据能量使用原则和预设约束条件从总发电量中确定火电机组的发电量。

本申请实例中的每个预设时段的火电机组发电量可以为零，也可以不为零，其中，当火电机组处于停运状态时，发电量为零，此时，火电机组的运行成本为零；当火电机组处于运行状态时，发电量不为零，此时，火电机组的成本至少包括煤耗量所需要的费用。

步骤130，根据火电机组发电量计算火电机组在一组预设约束条件下的最小年投资运行成本，并确定与最小年投资运行成本对应的火电机组的开机状态序列。

本申请实施例中开机状态序列可以包括但不限于通过数字“0”和“1”表示，其中，“0”表示火电机组处于停运，“1”表示火电机组处于运行，即，火电机组的运行状态包括停运和运行。

步骤140，调整预设约束条件以获取多个最小年投资运行成本和开机状态序列，从多个最小年投资运行成本之中选出成本最小的年最小投资运行成本，并确定与年最小投资运行成本对应的火电机组的开机状态序列，该年最小投资运行成本对应的约束条件即最佳的风光火储系统的容量配置方案。

现有技术中默认火电机组除维修期间以外都处于连续运行状态，当不需要火电机组出力时，火电机组在最小负荷工况下运行，可能会出现火电机组长期处于低负荷运行状态，效率较低，当总富余发电量超出储能设备容量时而弃电，增加了运行成本，降低了风、光资源的利用率。而本申请实施例中确定的不同预设约束条件下的最小的年最小投资运行成本对应的约束条件为风光火储系统的最佳的容量配置方案，且根据各时段的可能的运行成本计算出使年运行成本最小的火电机组的开机状态序列，而不是现有技术中的火电机组连续运行，由此本申请实现了通过降低火电机组的运行成本来降低总体运行成本，同时提高了风、光资源的利用率。

实施例2

图2为本申请实施例所提供的一种优化风光火储系统中的火电机组启停方法的流程图。

如图2所示，本申请实施例提供的一种优化风光火储系统中的火电机组启停方法，该方法包括以下步骤：

步骤210，获取全年各预设时段的风电历史发电量、光伏历史发电量、电网历史需求量、预设的能量使用原则和预设约束条件。

步骤220，根据风电历史发电量、光伏历史发电量和电网历史需求量确定每个预设时段的火电机组和储能设备的总发电量，并根据能量使用原则和预设约束条件从总发电量中确定火电机组的发电量。

步骤230，采用完全二叉树表示火电机组在全年各预设时段的可能运行状态和与可能运行状态对应的运行成本，其中，完全二叉树的深度为全年预设时段的总段数，可能运行状态包括停运或运行。

在本申请的一个实施例中，完全二叉树的每一层表示一个预设时段，完全二叉树的根节点和每个左子节点均表示火电机组的运行状态为停运，完全二叉树的每个右子节点均表示火电机组的运行状态为运行。

其中，完全二叉树的构建方法包括：初始化根节点，并生成根节点的左子节点和右子节点；判断最新生成的左子节点和右子节点的深度是否大于总段数：

若深度不大于总段数，则根据节点表示的运行状态和火电机组发电量计算并存储火电机组的运行成本；

若深度大于总段数，则将最新生成的左子节点和右子节点均设为空节点，以完成本申请实施例中完全二叉树的构建，其中左子节点和右子节点均为空节点的节点可以叫做叶子节点。

在本申请的一个实施例中，可能运行状态对应的运行成本包括每个预设时段内生产火电机组发电量的燃料成本，或者包括生产火电机组发电量的燃料成本和启动火电机组的成本。具体地，如果上一预设时段火电机组的运行状态为停运，且当前预设时段火电机组的运行状态需要由停运切换为运行时，则当前预设时段火电机组的运行成本等于生产火电机组发电量的燃料成本和启动火电机组发电量的成本之和；如果上一预设时段火电机组的运行状态为运行，且当前预设时段火电机组的运行状态需要由停运切换为运行时，则当前预设时段火电机组的运行成本等于生产火电机组发电量的燃料成本。另外，本申请实施例中的运行成本包括但不限于生产火电机组发电量的燃料成本，或者包括生产火电机组发电量的燃料成本和启动火电机组的成本，还包括人力成本、缺电成本、弃电成本等等，比如，实际中的运行成本的计算由总需求发电量、预先设定的能量使用规则、当前节点的各个设备的运行状态、父节点的各个设备的容量和运行状态以及预设约束条件等确定的，而并非只有火电机组的成本。

步骤240，后序遍历完全二叉树，以获取火电机组在一组预设约束条件下的最小年投资运行成本。

在本申请的一个实施例中，通过后序遍历完全二叉树来获取火电机组在一组预设约束条件下的最小年投资运行成本的具体方法包括：

将最左边的叶子节点作为当前节点，并判断当前节点是否为完全二叉树的根节点：

若当前节点为根节点，则获取当前节点的累计运行成本和年均投资成本，并将累计运行成本和年均投资成本的和作为火电机组在一组预设约束条件下的最小年投资运行成本。

若当前节点不为根节点，则判断当前节点是否为叶子节点：

若当前节点为叶子节点，则计算当前节点的累计运行成本，依据后续遍历法更新当前节点，并继续执行判断当前节点是否为根节点；

若当前节点不为叶子节点，则将运行成本较低的当前节点的左子节点或右子节点所表示的运行状态放入待求开机序列，并计算当前节点的累计运行成本。具体而言，若当前节点不为叶子节点，本申请实施例首先获取当前节点的运行状态和运行成本，以及当前节点的左子节点或右子节点的累计运行成本；随后比较当前节点的左右子节点的累计运行成本的大小，将累计运行成本较小的子节点所对应的运行状态放入待求的开机序列，并将所选子节点的累计运行成本和当前节点的运行成本之和作为当前节点的累计运行成本；最后依据后序遍历法更新当前节点，并继续执行判断当前节点是否为根节点。

另外，每一个时刻(对应的是树的深度)的运行状态是不确定的，可能是运行状态，也可能是停运状态，而对完全二叉树中的每一个节点来说，状态是确定的，左子节点为停运，右子节点为运行，即上述提到的当前节点的运行状态是确定的，要么是停运状态，要么是运行状态。

步骤250，调整预设约束条件以获取多个最小年投资运行成本和开机状态序列，从多个最小年投资运行成本之中选出成本最小的年最小投资运行成本，并确定与年最小投资运行成本对应的火电机组的开机状态序列，该年最小投资运行成本对应的约束条件即最佳的风光火储系统的容量配置方案。

本申请实施例在调整预设约束条件以获取多个最小年投资运行成本和开机状态序列，从多个最小年投资运行成本之中选出成本最小的年最小投资运行成本，并确定与年最小投资运行成本对应的火电机组的开机状态序列之前，还包括：获取包括但不限于获取各设备在每个预设时段内的运行情况和风光火储系统的供电可靠性等指标，根据设备在所述每个预设时段内的运行情况和风光火储系统的供电可靠性指标等确定是否需要调整预设约束条件。

在本申请的一个实施例中，预设约束条件可以包括火电机组预设条件和储能设备预设条件。而当预设约束条件包括火电机组预设条件和储能设备预设条件时，本申请实施例根据风电历史发电量、光伏历史发电量和电网历史需求量，确定每个预设时段的储能设备和火电机组的总发电量；在确定每个预设时段的储能设备和火电机组的总发电量之后，本申请实施例依据火电机组预设条件、储能设备预设条件、能量使用规则和总发电量，确定每个预设时段的火电机组发电量。

上述实施例中的预设时段的设定可以包括但不限于以小时、天、月和季度中的一种或几种为单位进行设定，在此不做限定，下面以小时为例，并结合图3和图4对本申请作进一步行说明详情如下：

将全年分为8760小时，获取预设约束条件和每个小时的风电历史发电量、光伏历史发电量和电网历史需求量，火电机组在每个小时都有两种可能的状态：运行或停运(运行用1表示，停运用0表示)，对全年8760个小时来说，可用一颗深度为8760的完全二叉树表示火电机组从第1个小时到第8760个小时的所有可能的开机状态序列，每条序列都是一个长度为8760的仅包含0和1的序列。如图3所示，每条可能的状态序列都是一个长度为8760的仅包含0和1的序列，例如图中虚线箭头所指的前5个小时的状态序列为“01011”。其中，完全二叉树的每一层代表一个小时，根节点代表第0小时，且根节点的状态为停运；叶子节点代表第8760小时，其左右子节点为空；每一个非叶子节点都有左右两个子节点，左子节点代表下一时刻机组停运，状态为0，右子节点代表下一时刻机组运行，状态为0。

本申请实施例首先构建完全二叉树，具体地，如图4所示，获取历史数据，根据历史数据初始化根节点，并生成根节点的左右子节点；判断最新生成的左右子节点的深度与总段数的大小：若最新生成的左右子节点的深度小于等于总段数，则根据最新生成的左右子节点表示的运行状态，计算并存储火电机组发电量和运行成本，并重复执行该步骤；若最新生成的左右子节点的深度大于总段数，则最新生成的左右子节点为空节点，完全二叉树的构建完成。在基于历史数据将完全二叉树构建完成后，基于包括但不限于上述后序遍历方法获取火电机组在一组预设约束条件下的最小年投资运行成本，并确定与最小年投资运行成本对应的火电机组的开机状态序列；最后根据获取的包括但不限于各设备在每个预设时段内的运行情况和风光火储系统的供电可靠性等指标确定是否需要调整预设约束条件，如果需要调整预设约束条件，则通过调整预设约束条件来获取多个最小年投资运行成本和开机状态序列，从多个最小年投资运行成本之中选出成本最小的年最小投资运行成本，并确定与年最小投资运行成本对应的火电机组的开机状态序列，该成本对应的约束条件即最佳的风光火储系统的容量配置方案。

换言之，本申请实施例先从根节点开始对完全二叉树的各个节点赋值，即完成二叉树的建立；然后进行后序遍历，计算火电机组的最小年投资运行成本；最后，通过调整预设约束条件，即通过对比不同输入参数下的计算结果，选出最佳配置方案。其中，图4描述了完全二叉树的建立和通过后序遍历完全二叉树以获取火电机组的最小年投资运行成本的具体过程，详情如下：

1、读入输入参数，包括发电量需求、火电机组和储能设备等各设备的功率范围约束、以及相关的经济性参数等。

2、初始化根节点，将初始数据赋给根节点；

3、当当前节点深度小于8760时，读取其父节点的计算结果，并根据各节点代表的火电机组运行状态计算本节点的运行成本及设备状态，然后初始化本节点的左右子节点，若当前节点深度大于等于8760，则本节点的左右子树均为空，完成二叉树的建立；

4、遍历到二叉树最左端的叶子节点；

5、若当前节点为根节点，则进入步骤8；

6、若当前节点非叶子节点，则比较当前节点的左右两个子节点的累计运行成本，选择成本较低的子节点表示的运行状态放入待求的开机序列中；

7、将当前子节点的累计成本值与其父节点的成本值相加，作为父节点的累计运行成本，若当前节点非根节点，则重复步骤5-7；

8、计算并存储累计运行成本，并存储各节点的状态序列；

9、计算累计成本与年均投资运行成本，及设备运行情况、供电可靠性等指标；

10、若需要调整参数重新计算，则返回步骤1，否则对比不同的火电机组功率范围、储能系统功率范围以及相关的经济性参数下得出的投资运行成本、设备运行情况、供电可靠性等指标，选择出风光火储一体化系统的最佳配置方案。

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明在传统风光火储优化配置的基础上，考虑了火电机组的运行状态。使用风电和光伏的历史发电量、电网的历史需求量，预设火电额定功率、储能的容量范围、能量使用规则、计算投资运行成本时使用的经济参数等，计算出每一时段的火电机组的运行成本，从而求出使全年运行成本最小的火电机组运行状态序列，进而得到风光火储一体化系统的年均投资运行成本。当配置不同的风电、光伏、储能和火电机组功率范围，以及经济参数时，可得到不同能源配置方案下的年均投资运行成本，对比各方案的计算结果，得出最佳的一体化系统的配置方案。

综上，本申请实施例提出的火电机组启停方法考虑了火电机组的停、开机状态，以全年运行成本最小为目标计算得到火电机组的开机状态序列，节约了运行成本，提高了风、光资源的利用率；计算时使用二叉树最短路径法，借鉴动态规划的思想，时间复杂度仅为O(N)，其中N是二叉树中的节点个数；而且，本申请实施例提出的方案，在使用时，可设置多种类型的发电设备和储能设备，以及不同的成本目标函数，适用范围广泛。

实施例3

图5为本申请实施例所提供的一种优化风光火储系统中的火电机组启停系统的结构示意图。

如图5所示，本申请实施例提供的一种优化风光火储系统中的火电机组启停系统，该系统包括：

获取模块10，用于获取全年各预设时段的风电历史发电量、光伏历史发电量、电网历史需求量、预设的能量使用原则和预设约束条件；

第一确定模块20，用于根据风电历史发电量、光伏历史发电量和电网历史需求量确定每个预设时段的火电机组和储能设备的总发电量，并根据能量使用原则和预设约束条件从总发电量中确定火电机组的发电量；

第二确定模块30，用于根据火电机组发电量计算火电机组在一组预设约束条件下的最小年投资运行成本，并确定与最小年投资运行成本对应的火电机组的开机状态序列；

第三确定模块40，用于调整预设约束条件以获取多个最小年投资运行成本和开机状态序列，从多个最小年投资运行成本之中选出成本最小的年最小投资运行成本，并确定与年最小投资运行成本对应的火电机组的开机状态序列。

在本申请的一个实施例中，第二确定模块，包括：

构建单元，用于采用完全二叉树表示火电机组在全年各预设时段的可能运行状态和与可能运行状态对应的运行成本，其中，完全二叉树的深度为全年预设时段的总段数，可能运行状态包括停运或运行；

第一获取单元，用于后序遍历完全二叉树，以获取火电机组在一组预设约束条件下的最小年投资运行成本。

在本申请的一个实施例中，完全二叉树的每一层表示一个预设时段，完全二叉树的根节点和每个左子节点均表示火电机组的运行状态为停运，完全二叉树的每个右子节点均表示火电机组的运行状态为运行；其中，构建单元包括：

初始化子单元，用于初始化根节点，并生成根节点的左子节点和右子节点；

第一判断子单元，用于判断最新生成的左子节点和右子节点的深度是否大于总段数：

若深度不大于总段数，则根据节点表示的运行状态和火电机组发电量计算并存储火电机组的运行成本；

若深度大于总段数，则将最新生成的左子节点和右子节点均设为空节点。

在本申请的一个实施例中，第一获取单元包括：

第二判断子单元，用于将最左边的叶子节点作为当前节点，并判断当前节点是否为完全二叉树的根节点：

若当前节点为根节点，则获取当前节点的累计运行成本和年均投资成本，并将累计运行成本和年均投资成本的和作为火电机组在一组预设约束条件下的最小年投资运行成本。

在本申请的一个实施例中，第二判断子单元，还用于：

若当前节点不为根节点，则判断当前节点是否为叶子节点：

若当前节点为叶子节点，则计算当前节点的累计运行成本，依据后续遍历法更新当前节点，并继续执行判断当前节点是否为根节点。

在本申请的一个实施例中，第二判断子单元，还用于：

若当前节点不为叶子节点，则将运行成本较低的当前节点的左子节点或右子节点所表示的运行状态放入待求开机序列，并计算当前节点的累计运行成本。

综上，本申请实施例提出的火电机组启停系统，能够根据各时段的可选的运行成本计算出使年运行成本最小的火电机组的开机状态序列，而不是现有技术中的火电机组连续运行，由此本申请实现了通过降低火电机组的运行成本来降低总体运行成本，提高了风、光资源的利用率。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现如本申请实施例1和实施例2所描述的方法。

为了实现上述实施例，本申请实施例还提出了一种非临时性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如本申请实施例1和实施例2所描述的方法。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (12)

1.一种优化风光火储系统中的火电机组启停方法，其特征在于，所述火电机组启停方法包括：

获取全年各预设时段的风电历史发电量、光伏历史发电量、电网历史需求量、预设的能量使用原则和预设约束条件；

根据所述风电历史发电量、所述光伏历史发电量和所述电网历史需求量确定每个预设时段的火电机组和储能设备的总发电量，并根据所述能量使用原则和预设约束条件从所述总发电量中确定所述火电机组的发电量；

采用完全二叉树表示所述火电机组在所述全年各预设时段的可能运行状态和与所述可能运行状态对应的运行成本，其中，所述完全二叉树的深度为所述全年预设时段的总段数，所述可能运行状态包括停运或运行；

后序遍历所述完全二叉树，以获取所述火电机组在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本，并确定与所述最小年投资运行成本对应的所述火电机组的开机状态序列；

调整所述预设约束条件以获取多个所述最小年投资运行成本和所述开机状态序列，从多个所述最小年投资运行成本之中选出成本最小的年最小投资运行成本，并确定与所述年最小投资运行成本对应的所述火电机组的开机状态序列；

通过下述方法构建所述完全二叉树：

所述完全二叉树的每一层表示一个预设时段，所述完全二叉树的根节点和每个左子节点均表示所述火电机组的运行状态为停运，所述完全二叉树的每个右子节点均表示所述火电机组的运行状态为运行；

初始化所述根节点，并生成所述根节点的左子节点和右子节点；

判断最新生成的所述左子节点和所述右子节点的深度是否大于所述总段数：

若所述深度不大于所述总段数，则根据节点表示的运行状态和所述火电机组发电量计算并存储所述火电机组的运行成本；

若所述深度大于所述总段数，则将最新生成的所述左子节点和所述右子节点均设为空节点。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述后序遍历所述完全二叉树，以获取所述火电机组在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本，包括：

将最左边的叶子节点作为当前节点，并判断当前节点是否为所述完全二叉树的根节点：

若所述当前节点为所述根节点，则获取所述当前节点的累计运行成本和年均投资成本，并将所述累计运行成本和所述年均投资成本的和作为所述风光火储系统在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断所述当前节点是否为所述完全二叉树的根节点，还包括：

若所述当前节点不为所述根节点，则判断所述当前节点是否为叶子节点：

若所述当前节点为所述叶子节点，则计算所述当前节点的累计运行成本为所述当前节点的运行成本，依据后续遍历法更新所述当前节点，并继续执行判断所述当前节点是否为所述根节点。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述判断所述当前节点是否为叶子节点，还包括：

若所述当前节点不为所述叶子节点，则将运行成本较低的所述当前节点的左子节点或右子节点所表示的运行状态放入待求开机序列，并计算所述当前节点的累计运行成本为所选子节点的累计运行成本和该当前节点的运行成本之和。

5.如权利要求2-4任一所述的方法，其特征在于，所述可能运行状态对应的运行成本包括所述每个预设时段内生产所述火电机组发电量的燃料成本，或者包括生产所述火电机组发电量的燃料成本和启动所述火电机组的成本。

6.如权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，在所述调整所述预设约束条件以获取多个所述最小年投资运行成本和所述开机状态序列，从多个所述最小年投资运行成本之中选出年最小投资运行成本，并确定与所述年最小投资运行成本对应的所述火电机组的开机状态序列之前，还包括：

获取各设备在所述每个预设时段内的运行情况和风光火储系统的供电可靠性指标；

根据所述设备运行情况和所述供电可靠性指标确定是否需要调整所述预设约束条件。

7.一种优化风光火储系统中的火电机组启停系统，其特征在于，所述火电机组启停系统包括：

获取模块，用于获取全年各预设时段的风电历史发电量、光伏历史发电量、电网历史需求量、预设的能量使用原则和预设约束条件；

第一确定模块，用于根据所述风电历史发电量、所述光伏历史发电量和所述电网历史需求量确定每个预设时段的火电机组和储能设备的总发电量，并根据所述能量使用原则和预设约束条件从所述总发电量中确定所述火电机组的发电量；

第二确定模块，用于根据所述火电机组在各预设时段发电量计算所述火电机组在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本，并确定与所述最小年投资运行成本对应的所述火电机组的开机状态序列；

第三确定模块，用于调整所述预设约束条件以获取多个所述最小年投资运行成本和所述开机状态序列，从多个所述最小年投资运行成本之中选出成本最小的年最小投资运行成本，并确定与所述年最小投资运行成本对应的所述火电机组的开机状态序列；

所述第二确定模块包括：

构建单元，用于采用完全二叉树表示所述火电机组在所述全年各预设时段的可能运行状态和与所述可能运行状态对应的运行成本，其中，所述完全二叉树的深度为所述全年预设时段的总段数，所述可能运行状态包括停运或运行；

第一获取单元，用于后序遍历所述完全二叉树，以获取所述火电机组在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本；

所述完全二叉树的每一层表示一个预设时段，所述完全二叉树的根节点和每个左子节点均表示所述火电机组的运行状态为停运，所述完全二叉树的每个右子节点均表示所述火电机组的运行状态为运行；其中，所述构建单元包括：

初始化子单元，用于初始化所述根节点，并生成所述根节点的左子节点和右子节点；

第一判断子单元，用于判断最新生成的所述左子节点和所述右子节点的深度是否大于所述总段数：

若所述深度不大于所述总段数，则根据节点表示的运行状态和所述火电机组发电量计算并存储所述火电机组的运行成本；

若所述深度大于所述总段数，则将最新生成的所述左子节点和所述右子节点均设为空节点。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一获取单元包括：

第二判断子单元，用于将最左边的叶子节点作为当前节点，并判断当前节点是否为所述完全二叉树的根节点：

若所述当前节点为所述根节点，则获取所述当前节点的累计运行成本和年均投资成本，并将所述累计运行成本和所述年均投资成本的和作为所述风光火储系统在一组所述预设约束条件下的最小年投资运行成本。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二判断子单元，还用于：

若所述当前节点不为所述根节点，则判断所述当前节点是否为叶子节点：

若所述当前节点为所述叶子节点，则计算所述当前节点的累计运行成本为所述当前节点的运行成本，依据后续遍历法更新所述当前节点，并继续执行判断所述当前节点是否为所述根节点。

10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述第二判断子单元，还用于：

若所述当前节点不为所述叶子节点，则将运行成本较低的所述当前节点的左子节点或右子节点所表示的运行状态放入待求开机序列，并计算所述当前节点的累计运行成本为所选子节点的累计运行成本和该当前节点的运行成本之和。

11.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现如权利要求1-6中任一的火电机组启停方法。

12.一种非临时性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如权利要求1-6中任一的火电机组启停方法。