CN114336776B - 一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法和系统，所述方法包括：获取历史时段内各时刻电网需求发电量、风电机组与光伏机组发电量、其他预设约束条件及预先建立的完全二叉树，确定所述系统的总需求发电量，基于火电机组最短连续运行时间约束和减少重复数据结构的原则优化所述完全二叉树，计算二叉树中各个节点的运行成本，并利用最短路径法对所述优化后的二叉树进行遍历，获取所述系统累积最小运行成本和其对应的火电机组开机序列，将所述序列作为所述系统的火电机组开机序列。本发明提供的技术方案，提高了风、光资源的利用率，节约了运行成本，同时简化了所述二叉树的结构，降低了程序对计算机硬件配置的需求，提高了计算速度。

Description

一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法和系统

技术领域

本申请涉及火电机组开机序列技术领域，尤其涉及一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法和系统。

背景技术

随着新能源的发展，风光互补发电系统的利用越来越广泛，但是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建立风光火储一体化系统，可确保负载用电的持续性和可靠性，减少能源资源的浪费。

目前，现有的风光火储一体化系统默认火电机组连续运行，当不需要火电机组出力时，机组运行在最小负荷工况下，长期低负荷运行会导致电量超过储能设备容量而弃电，增加运行成本，降低风、光资源的利用率且若对每一时刻所有可能的火电机组运行状态都进行计算将占用极大的内存容量。

发明内容

本申请提供一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法和系统，以至少解决相关技术中的风、光资源的利用率低，运行成本高和计算时占用内存容量极大的技术问题。

本申请第一方面实施例提出一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量、预设约束条件、预先设定的能量使用顺序、所述火电机组的最短连续运行时间约束、火电机组的爬坡速率约束和预先建立的完全二叉树；

根据所述历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量确定历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量；

基于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间约束和避免建立重复数据结构的原则，对预先建立的完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树；

基于所述预设约束条件、所述历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量、预先设定的能量使用顺序、火电机组的最短连续运行时间约束和火电机组的爬坡速率约束计算优化后的二叉树中各个节点的运行成本；

利用二叉树的最短路径法对所述优化后的二叉树进行后续遍历，以计算所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本，并获取所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列；

将所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列作为风光火储系统的火电机组开机序列；

其中，所述火电机组的运行状态包括：运行和停运；

所述预设约束条件包括：各发电和储能设备的容量约束、状态约束和经济性约束。

本申请第二方面实施例提出一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定系统，其特征在于，所述系统包括：

第一获取模块，用于获取历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量、预设约束条件、预先设定的能量使用顺序、所述火电机组的最短连续运行时间约束、火电机组的爬坡速率约束和预先建立的完全二叉树；

第一确定模块，用于根据所述历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量确定历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量；

优化模块，用于基于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间要求和避免建立重复数据结构的原则，对预先建立的完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树；

计算模块，用于基于所述预设约束条件、所述历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量、预先设定的能量使用顺序、火电机组的最短连续运行时间约束和火电机组的爬坡速率约束计算优化后的二叉树中各个节点的运行成本；

第二确定模块，用于利用二叉树的最短路径法对所述优化后的二叉树进行后续遍历，以计算所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本，并获取所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列；

第三确定模块，用于将所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列作为风光火储系统的火电机组开机序列；

所述预设约束条件包括：各发电和储能设备的容量约束、状态约束和经济性约束。

本申请第三方面实施例提出一种计算机设备，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。

本申请第四方面实施例提出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本申请第一方面实施例的方法。

本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：

综上所述，本申请提出了一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法和系统，其中，所述方法包括：获取历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量、预设约束条件、预先设定的能量使用顺序、所述火电机组的最短连续运行时间约束、火电机组的爬坡速率约束和预先建立的完全二叉树；根据所述历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量确定历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量；基于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间约束和避免建立重复数据结构的原则，对预先建立的完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树；基于所述预设约束条件、所述历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量、预先设定的能量使用顺序、火电机组的最短连续运行时间约束和火电机组的爬坡速率约束计算优化后的二叉树中各个节点的运行成本；利用二叉树的最短路径法对所述优化后的二叉树进行后续遍历，以计算所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本，并获取所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列；将所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列作为风光火储系统的火电机组开机序列。本发明提供的技术方案，提高了风、光资源的利用率，节约了运行成本，同时简化了所述二叉树的结构，降低了程序对计算机硬件配置的需求，提高了计算速度。

本申请附加的方面以及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/或附加的方面以及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为根据本申请一个实施例提供的一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法的流程图；

图2为根据本申请一个实施例提供的火电机组运行状态的完全二叉树结构图；

图3为根据本申请一个实施例提供的优化后的二叉树的结构图；

图4为根据本申请一个实施例提供的一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定系统的结构图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述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，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

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、火电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。

为了解决运行成本高，风、光资源的利用率低的技术问题，本申请旨在提出一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法和系统，即本申请在优化后的二叉树的情况下根据电量需求控制火电机组在不同时段的开机状态，提高风、光资源的利用率，节约风光火储系统的运行成本，同时简化了所述二叉树的结构，降低了程序对计算机硬件配置的需求。

下面参考附图描述本申请实施例的一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法、系统设备和存储介质。

实施例1

本发明提供了一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法，预先建立与历史时段各时刻对应的完全二叉树，然后进行下述步骤对所述系统中的火电机组开机序列进行确定，其中所述完全二叉树的构建方法，包括：

所述完全二叉树的每一层表示一个时刻；

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，每个右子节点均表示所述火电机组的运行状态为运行；

所述完全二叉树的叶子节点表示所述火电机组在历史时段内最后一个时刻的运行状态，其中，左叶子节点为停运，右叶子节点为运行；

从所述根节点开始生成每个节点的左右子节点，且判断最新生成的左右子节点的深度是否小于等于所述历史时段内的时刻总数：

若最新生成的左右子节点的深度小于等于所述历史时段内的时刻总数，则根据每个子节点表示的火电机组的运行状态，重复执行上述步骤；

若最新生成的左右子节点的深度大于所述历史时段内的时刻总数，则所述最新生成的左右子节点为空。

图1为本公开实施例所提供的一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：

步骤1：获取历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量、预设约束条件、预先设定的能量使用顺序、所述火电机组的最短连续运行时间约束、火电机组的爬坡速率约束和预先建立的完全二叉树；

需要说明的是，所述预设约束条件包括：各发电和储能设备的容量约束、状态约束和经济性约束。

步骤2：根据所述历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量确定历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量；

步骤3：基于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间约束和避免建立重复数据结构的原则，对预先建立的完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树；

需要说明的是，优化所述完全二叉树包括：判断预先建立的完全二叉树中当前时刻对应节点的父节点的运行状态；

若所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为停运状态或所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为运行状态且所述父节点及其相邻的祖先节点的状态连续为运行状态的节点个数对应的时间大于等于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间，则当前时刻对应节点的火电机组的状态不受所述最短连续运行时间约束，当前时刻对应的节点有运行和停运两种状态需被考虑；

若所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为运行状态且所述父节点及其相邻的祖先节点的状态连续为运行状态的节点个数对应的时间小于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间，则当前时刻对应节点的火电机组的状态必须为运行，当前时刻对应节点的父节点的右子节点存在且左子节点指针应指向空节点，同时释放该左子节点及其子树占用的计算机内存；

重复执行上述步骤，直至对所述预先建立的完全二叉树中各个时刻对应的节点更新完成，获得优化后的二叉树。

需要说明的是，优化所述完全二叉树还包括：若当前时刻对应节点为其父节点的右子节点，则无需对其进行优化；

若当前时刻对应节点为其父节点的左子节点且该节点在已建立的二叉树中有与其处于相同树深度的其他左子节点，当该节点为在遍历二叉树时在该树深度处遇到的第一个左子节点，则不需对其进行优化，若该节点不为遍历二叉树时在该树深度处遇到的第一个左子节点，则将其父节点的左子节点指针从指向该节点变为指向遍历二叉树时在该树深度处遇到的第一个左子节点，同时释放该左子节点及其子树占用的计算机内存。

需要说明的是，所述火电机组的运行状态包括：运行和停运；

步骤4：基于所述预设约束条件、所述历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量、预先设定的能量使用顺序、火电机组的最短连续运行时间约束和火电机组的爬坡速率约束计算优化后的二叉树中各个节点的运行成本。具体的，获取当前节点的运行状态和所述节点的父节点的运行状态；

根据当前节点的运行状态和所述节点的父节点的运行状态确定当前节点的运行成本；

若当前节点的运行状态为运行且所述节点的父节点的运行状态为运行，则当前节点的运行成本包括第一成本；

若当前节点的运行状态为运行且所述节点的父节点的运行状态为停运，则所述当前节点的运行成本包括第一成本和第二成本；

其中，所述第一成本为生产所述当前节点对应时刻的火电机组所需发电量的花费，即燃煤成本：所述燃煤成本是由火电机组运行时的煤耗量曲线与所述火电机组的需求发电量确定的；

所述第二成本为启动所述火电机组的花费，即启炉费用；所述启炉费用是由所述火电机组热态启动费用与冷态启动费用的均值确定的。

步骤5：利用二叉树的最短路径法对所述优化后的二叉树进行后续遍历，以计算所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本，并获取所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列；

在本发明实施例中，遍历整颗二叉树，找到从叶子节点到根节点的一条路径，该路径下的节点的运行成本之和是所有从叶子节点到根节点的路径下节点运行成本之和最小的，该路径下的运行成本之和即历史时段内火电机组的最小运行成本。

步骤6：将所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列作为风光火储系统的火电机组开机序列。

结合上述配置方法对本申请的具体方法进行举例说明：

本申请实施例首先获取任一全年8760个小时的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量，根据当地实际情况获取预设约束条件、预先设定的能量使用顺序、所述火电机组的最短连续运行时间约束、火电机组的爬坡速率约束和和预先建立的完全二叉树，所述预设约束条件包括但不限于火电机组的额定功率范围、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。

需要说明的是，火电机组在每个小时都有两种可能的状态：运行(用1表示)或停运(用0表示)，用一颗深度为8760的完全二叉树表示火电机组从全年第1个小时到第8760个小时的所有可能的开机状态，如图2所示。其中根节点代表第0小时，叶子节点代表第8760小时，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，右子节点代表下一时刻机组运行。当节点为叶子节点时，其左右子节点为空。因此，从根节点到任一叶子节点的长度为8760的01字符串都代表一种可能的全年火电机组开机序列，例如图2中虚线箭头所指的状态序列为’00101...1’。

在本公开实例中，根据电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量确定全年内各个时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量；

然后，基于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间约束和避免建立重复数据结构的原则对预先建立的完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树如图3所示，所有优化方法具体包括：

二叉树的每个节点代表火电机组在该时刻的运行状态，由于火电机组有最短连续开机时间约束，假设为4个小时，当机组已处于运行状态且当前连续运行时间小于4小时时，机组不允许停机。该约束反映到二叉树上，表现为父节点状态为1且本节点处连续开机时间小于4小时时，本节点处的状态不能为0，状态为0的左子节点及其子树在二叉树中不应存在，可将左子节点设置为空，如图中圆圈为虚线的节点A和节点B所示。

当机组处于停运状态时，即左子节点不为空时，如图中节点E1，E1的子节点的状态不受E1状态的约束，节点E1的左、右两个子节点X和Y都存在，且X和Y的子树结构均与E1的状态无关，因此与E1同深度的左子节点E0及其子树的结构与E1及其子树的结构相同。同理，以节点F0、F1、F2为根的子树的结构相同，以节点G0、G1、G2、G3为根的子树的结构相同。为避免建立重复的数据结构，可以只对每个树深度下第一次出现的左子节点如C0、D0等生成节点及其子树，第二次及以后出现的同深度的左子节点如C1、D1等可不生成节点，该节点的父节点可通过指针直接引用C0、D0等的节点信息，避免了大量重复的内存分配和数据计算。

随后，基于所述预设约束条件、所述总需求发电量、预先设定的能量使用顺序、火电机组的最短连续运行时间约束和火电机组的爬坡速率约束计算优化后的二叉树中各个节点的运行成本；其中，在对二叉树中各节点的成本进行计算时，当火电机组的状态从停机转换到运行(由0变为1)时，应增加启炉成本，如图2中虚线箭头指向的状态序列，第1个小时状态为0，第2个小时状态为1，此时计算第2个小时的运行费用时，需增加启炉费用。

随后，利用二叉树的最短路径法对所述优化后的二叉树进行后续遍历，以获取所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本和所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列；

最后，将所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列作为风光火储系统的火电机组开机序列。

综上所述，本发明考虑了完全二叉树计算和存储数据量较大致使对计算机硬件配置要求较高的因素，基于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间和避免建立重复数据结构的原则对预先建立的完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树，然后再计算剩余节点的运行成本并确定累积最小运行成本的对应的火电机组开机序列，将所述序列作为所述系统中火电机组的开机序列，提高了风、光资源的利用率，节约了运行成本，同时简化了所述二叉树的结构，降低了程序对计算机硬件配置的需求，提高了计算速度。

实施例2

图4为本公开实施例所提供的一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定系统的结构图，如图4所示，所述系统包括：

第一获取模块，用于获取历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量、预设约束条件、预先设定的能量使用顺序、所述火电机组的最短连续运行时间约束、火电机组的爬坡速率约束和预先建立的完全二叉树；

第一确定模块，用于根据所述历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量确定历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量；

优化模块，用于基于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间要求和避免建立重复数据结构的原则，对预先建立的完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树；

计算模块，用于基于所述预设约束条件、所述历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量、预先设定的能量使用顺序、火电机组的最短连续运行时间约束和火电机组的爬坡速率约束计算优化后的二叉树中各个节点的运行成本；

第二确定模块，用于利用二叉树的最短路径法对所述优化后的二叉树进行后续遍历，以计算所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本，并获取所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列；

第三确定模块，用于将所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列作为风光火储系统的火电机组开机序列；

其中，所述火电机组的运行状态包括：运行和停运；

所述预设约束条件包括：各发电和储能设备的容量约束、状态约束和经济性约束。

在本公开实施例中，所述预先建立的完全二叉树的构建方法，包括：

所述完全二叉树的每一层表示一个时刻；

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，每个右子节点均表示所述火电机组的运行状态为运行；

所述完全二叉树的叶子节点表示所述火电机组在历史时段内最后一个时刻的运行状态，其中，左叶子节点为停运，右叶子节点为运行；

从所述根节点开始生成每个节点的左右子节点，且判断最新生成的左右子节点的深度是否小于等于所述历史时段内的时刻总数：

若最新生成的左右子节点的深度小于等于所述历史时段内的时刻总数，则根据每个子节点表示的火电机组的运行状态，重复执行上述步骤；

若最新生成的左右子节点的深度大于所述历史时段内的时刻总数，则所述最新生成的左右子节点为空。

在本公开实施例中，所述优化模块具体用于：

判断预先建立的完全二叉树中当前时刻对应节点的父节点的运行状态；

若所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为停运状态或所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为运行状态且所述父节点及其相邻的祖先节点的状态连续为运行状态的节点个数对应的时间大于等于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间，则当前时刻对应节点的火电机组的状态不受所述最短连续运行时间约束，当前时刻对应的节点有运行和停运两种状态需被考虑；

若所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为运行状态且所述父节点及其相邻的祖先节点的状态连续为运行状态的节点个数对应的时间小于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间，则当前时刻对应节点的火电机组的状态必须为运行，当前时刻对应节点的父节点的右子节点存在且左子节点指针应指向空节点，同时释放该左子节点及其子树占用的计算机内存；

重复执行上述步骤，直至对所述预先建立的完全二叉树中各个时刻对应的节点更新完成，获得优化后的二叉树。

需要说明的，若当前时刻对应节点为其父节点的右子节点，则无需对其进行优化；

若当前时刻对应节点为其父节点的左子节点且该节点在已建立的二叉树中有与其处于相同深度的其他左子节点，当该节点为在遍历二叉树时在该深度处遇到的第一个左子节点，则不需对其进行优化，若该节点不为遍历二叉树时在该深度处遇到的第一个左子节点，则将其父节点的左子节点指针从指向该节点变为指向遍历二叉树时在该深度处遇到的第一个左子节点，同时释放该左子节点及其子树占用的计算机内存。

在本公开实施例中，所述计算模块具体用于：

若当前节点的运行状态为运行且所述节点的父节点的运行状态为运行，则当前节点的运行成本包括第一成本；

若当前节点的运行状态为运行且所述节点的父节点的运行状态为停运，则所述当前节点的运行成本包括第一成本和第二成本；

所述第一成本为生产所述当前节点对应时刻的火电机组所需发电量的花费，即燃煤成本：所述燃煤成本是由火电机组运行时的煤耗量曲线与所述火电机组的需求发电量确定的；

所述第二成本为启动所述火电机组的花费，即启炉费用；所述启炉费用是由所述火电机组热态启动费用与冷态启动费用的均值确定的。

具体的，所述利用二叉树的最短路径法对所述优化后的二叉树进行后续遍历，以获取所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本，包括：

遍历整颗二叉树，找到从叶子节点到根节点的一条路径，该路径下的节点的运行成本之和是所有从叶子节点到根节点的路径下节点运行成本之和最小的，该路径下的运行成本之和即历史时段内火电机组的最小运行成本。

综上所述，本发明的基于优化二叉树的火电机组开机序列确定系统中，包括：第一获取模块、第一确定模块、优化模块、计算模块、第二确定模块和第三确定模块，通过对完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树，然后再确定剩余节点的运行成本并计算出累积最小运行成本对应的火电机组开机序列，将此开机序列作为所述系统中火电机组的开机序列，提高了风、光资源的利用率，节约了运行成本，同时简化了所述二叉树的结构，降低了程序对计算机硬件配置的需求。

实施例3

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所描述的方法。

实施例4

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。

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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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定制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。

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 (7)

1.一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定方法，其特征在于，所述方法包括：

获取历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量、预设约束条件、预先设定的能量使用顺序、所述火电机组的最短连续运行时间约束、火电机组的爬坡速率约束和预先建立的完全二叉树；

根据所述历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量确定历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量；

基于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间约束和避免建立重复数据结构的原则，对预先建立的完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树；

基于所述预设约束条件、所述历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量、预先设定的能量使用顺序、火电机组的最短连续运行时间约束和火电机组的爬坡速率约束计算优化后的二叉树中各个节点的运行成本；

利用二叉树的最短路径法对所述优化后的二叉树进行后续遍历，以计算所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本，并获取所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列；

将所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列作为风光火储系统的火电机组开机序列；

其中，所述火电机组的运行状态包括：运行和停运；

所述预设约束条件包括：各发电和储能设备的容量约束、状态约束和经济性约束；

基于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间约束和避免建立重复数据结构的原则，对预先建立的完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树，包括：

判断预先建立的完全二叉树中当前时刻对应节点的父节点的运行状态；

若所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为停运状态或所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为运行状态且所述父节点及其相邻的祖先节点的状态连续为运行状态的节点个数对应的时间大于等于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间，则当前时刻对应节点的火电机组的状态不受所述最短连续运行时间约束，当前时刻对应的节点有运行和停运两种状态需被考虑；

若所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为运行状态且所述父节点及其相邻的祖先节点的状态连续为运行状态的节点个数对应的时间小于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间，则当前时刻对应节点的火电机组的状态必须为运行，当前时刻对应节点的父节点的右子节点存在且左子节点指针应指向空节点，同时释放该左子节点及其子树占用的计算机内存；

重复执行上述步骤，直至对所述预先建立的完全二叉树中各个时刻对应的节点更新完成，获得优化后的二叉树；

所述对预先建立的完全二叉树进行优化，还包括：

若当前时刻对应节点为其父节点的右子节点，则无需对其进行优化；

若当前时刻对应节点为其父节点的左子节点且该节点在已建立的二叉树中有与其处于相同树深度的其他左子节点，当该节点为在遍历二叉树时在该树深度处遇到的第一个左子节点时，则不需对其进行优化，当该节点不为遍历二叉树时在该树深度处遇到的第一个左子节点时，则将其父节点的左子节点指针从指向该节点变为指向遍历二叉树时在该树深度处遇到的第一个左子节点，同时释放该左子节点及其子树占用的计算机内存。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先建立的完全二叉树的构建方法，包括：

所述完全二叉树的每一层表示一个时刻；

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，每个右子节点均表示所述火电机组的运行状态为运行；

所述完全二叉树的叶子节点表示所述火电机组在历史时段内最后一个时刻的运行状态，其中，左叶子节点为停运，右叶子节点为运行；

从所述根节点开始生成每个节点的左右子节点，且判断最新生成的左右子节点的深度是否小于等于所述历史时段内的时刻总数：

若最新生成的左右子节点的深度小于等于所述历史时段内的时刻总数，则根据每个子节点表示的火电机组的运行状态，重复执行上述步骤；

若最新生成的左右子节点的深度大于所述历史时段内的时刻总数，则所述最新生成的左右子节点为空。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述预设约束条件、所述历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量、预先设定的能量使用顺序、火电机组的最短连续运行时间约束和火电机组的爬坡速率约束计算优化后的二叉树中各个节点的运行成本，包括：

获取当前节点的运行状态和所述节点的父节点的运行状态；

根据当前节点的运行状态和所述节点的父节点的运行状态确定当前节点的运行成本；

若当前节点的运行状态为运行且所述节点的父节点的运行状态为运行，则当前节点的运行成本包括第一成本；

若当前节点的运行状态为运行且所述节点的父节点的运行状态为停运，则所述当前节点的运行成本包括第一成本和第二成本；

其中， 所述第一成本为生产所述当前节点对应时刻的火电机组所需发电量的花费，即燃煤成本：所述燃煤成本是由火电机组运行时的煤耗量曲线与所述火电机组的需求发电量确定的；

所述第二成本为启动所述火电机组的花费，即启炉费用；所述启炉费用是由所述火电机组热态启动费用与冷态启动费用的均值确定的。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用二叉树的最短路径法对所述优化后的二叉树进行后续遍历，以获取所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本，包括：

遍历整颗优化后的二叉树，找到从叶子节点到根节点的一条路径，该路径下的节点的运行成本之和是所有从叶子节点到根节点的路径下节点运行成本之和最小的，该路径下的运行成本之和即历史时段内火电机组的最小运行成本。

5.一种基于优化二叉树的火电机组开机序列确定系统，其特征在于，所述系统包括：

第一获取模块，用于获取历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量、预设约束条件、预先设定的能量使用顺序、所述火电机组的最短连续运行时间约束、火电机组的爬坡速率约束和预先建立的完全二叉树；

第一确定模块，用于根据所述历史时段内各时刻的电网需求发电量、风光火储系统中的风电机组的发电量、光伏机组的发电量确定历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量；

优化模块，用于基于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间约束和避免建立重复数据结构的原则，对预先建立的完全二叉树进行优化，获得优化后的二叉树；

计算模块，用于基于所述预设约束条件、所述历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求发电量、预先设定的能量使用顺序、火电机组的最短连续运行时间约束和火电机组的爬坡速率约束计算优化后的二叉树中各个节点的运行成本；

第二确定模块，用于利用二叉树的最短路径法对所述优化后的二叉树进行后续遍历，以计算所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本，并获取所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列；

第三确定模块，用于将将所述累积最小运行成本对应的火电机组开机序列作为风光火储系统的火电机组开机序列；其中，所述火电机组的运行状态包括：运行和停运；

所述预设约束条件包括：各发电和储能设备的容量约束、状态约束和经济性约束；

所述优化模块具体用于：

判断预先建立的完全二叉树中当前时刻对应节点的父节点的运行状态；

若所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为停运状态或所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为运行状态且所述父节点及其相邻的祖先节点的状态连续为运行状态的节点个数对应的时间大于等于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间，则当前时刻对应节点的火电机组的状态不受所述最短连续运行时间约束，当前时刻对应的节点有运行和停运两种状态需被考虑；

若所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为运行状态且所述父节点及其相邻的祖先节点的状态连续为运行状态的节点个数对应的时间小于风光火储系统中火电机组的最短连续运行时间，则当前时刻对应节点的火电机组的状态必须为运行，当前时刻对应节点的父节点的右子节点存在且左子节点指针应指向空节点，同时释放该左子节点及其子树占用的计算机内存；

若当前时刻对应节点为其父节点的右子节点，则无需对其进行优化；

若当前时刻对应节点为其父节点的左子节点且该节点在已建立的二叉树中有与其处于相同树深度的其他左子节点，当该节点为在遍历二叉树时在该树深度处遇到的第一个左子节点时，则不需对其进行优化，当该节点不为遍历二叉树时在该树深度处遇到的第一个左子节点时，则将其父节点的左子节点指针从指向该节点变为指向遍历二叉树时在该树深度处遇到的第一个左子节点，同时释放该左子节点及其子树占用的计算机内存；

重复执行上述步骤，直至对所述预先建立的完全二叉树中各个时刻对应的节点更新完成，获得优化后的二叉树。

6.一种计算机设备，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1-4中任一的方法。

7.一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1-4中任一的方法。