CN116128385A - 考虑碳排放约束的调度校核出清方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种考虑碳排放约束的调度校核出清方法及装置，所述方法包括构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型；得到火电机组的中标出力，并根据中标出力得到实际煤耗曲线，计算系统碳排放量；判断是否满足收敛条件，不满足时计算碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束，更新日前安全约束经济调度模型，迭代求解直至收敛输出机组处理计划安排及当日碳排放量。本发明将电网安全生产、电力购电成本、碳排放约束与现货市场相结合，根据出清结果还原火电机组真实碳排情况，对碳排放限额精准校对，解决了在市场出清过程中控制二氧化碳排放量的问题，确保电力调度出清结果的满足电网安全、经济及清洁约束的要求。

Description

考虑碳排放约束的调度校核出清方法及装置
技术领域
本发明属于电力市场技术领域，具体涉及一种考虑碳排放约束的调度校核出清方法及装置。
背景技术
随着社会的发展，人民生活水平的提高，人们对环境的要求也越来越高，对环境保护的意识也在提高。然而，当前电力市场出清过程中，主要以保证电力安全以及购电总成本最小，作为组织电力生产的目标以及依据，难以保证每日碳排放量满足控制目标的要求。而机组的出力与煤耗以及对应的碳排放呈现非线性关系，在电力市场出清模型中，若直接作为约束条件进行求解，会导致出清求解过程较慢，时长难以满足市场出清的需求。故在电力市场出清条件下，调度机构需要完善现有市场出清技术，兼顾市场出清安全性、经济性以及清洁性的要求，对市场出清过程中的碳排放控制方式进行实用化改进，严格控制系统碳排放量。
综上所述，在市场出清过程中，没有考虑系统碳排放的约束，同时，若将燃煤机组非线性碳排放曲线直接作为调度开展现货市场出清的约束条件，会导致出清模型较为复杂，求解以及寻优过程较慢的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑碳排放约束的调度校核出清方法及装置，以解决现有技术中直接将碳排放约束作为现货市场的约束条件，会导致出清模型较为复杂，求解以及寻优过程较慢的问题。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：一种考虑碳排放约束的调度校核出清方法，包括：
构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型；
将电力市场相关数据输入至所述日前安全约束经济调度模型中进行求解，得到火电机组的中标出力，并根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线；
根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量；
判断所述碳排放量是否满足收敛条件，并在不满足时，计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度；
根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束；
将所述碳排放线性化约束更新至所述日前安全约束经济调度模型，对更新后的日前安全约束经济调度模型进行迭代求解，直至得到的碳排放量满足收敛条件时，输出机组处理计划安排及当日碳排放量。
进一步的，判断所述碳排放量是否满足收敛条件，包括：
判断所述碳排放量是否满足预测的当日碳排放量上限或模型是否迭代至最大迭代次数；
如果满足两个条件中的任一条件时，则认为满足收敛条件，输出机组处理计划安排及当日碳排放量；
如果同时不满足两个条件，则认为不满足收敛条件。
进一步的，采用以下方式根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线，
其中，为机组 i在 t时刻的中标出力； a、 b、 c均为机组 i的煤耗曲线系数。
进一步的，采用以下方式根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量，
其中，为碳排放量；为机组 i二氧化碳排放系数； t为模型的优化时段； T为全天96个时段； I为全市场中标火电机组。
进一步的，采用以下方式计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度，
其中，为碳排放灵敏度；为机组 i在 t时段的出力微增量。
进一步的，采用以下方式根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束，包括：
其中，
其中，为碳排放量上限。
进一步的，所述日前安全约束经济调度模型包括：
以社会利益最大化为目标的目标函数及相应的约束条件；所述约束条件包括机组爬坡出力约束、电网备用需求约束及机组约束。
进一步的，所述电力市场相关数据包括：
电网拓扑图、电网边界条件以及电力市场主体报价。
本申请实施例提供一种考虑碳排放约束的调度校核出清装置，包括：
第一构建模块，用于构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型；
求解模块，用于将电力市场相关数据输入至所述日前安全约束经济调度模型中进行求解，得到火电机组的中标出力，并根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线；
第一计算模块，用于根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量；
第二计算模块，用于判断所述碳排放量是否满足收敛条件，并在不满足时，计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度；
第二构建模块，用于根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束；
输出模块，用于将所述碳排放线性化约束更新至所述日前安全约束经济调度模型，对更新后的日前安全约束经济调度模型进行迭代求解，直至得到的碳排放量满足收敛条件时，输出机组处理计划安排及当日碳排放量。
进一步的，判断所述碳排放量是否满足收敛条件，包括：
判断所述碳排放量是否满足预测的当日碳排放量上限或模型是否迭代至最大迭代次数；
如果满足两个条件中的任一条件时，则认为满足收敛条件，输出机组处理计划安排及当日碳排放量；
如果同时不满足两个条件，则认为不满足收敛条件。
本发明采用以上技术方案，能够达到的有益效果包括：
本发明提供一种考虑碳排放约束的调度校核出清方法及装置，本申请将出清机制、机组出力及系统碳排放约束相结合，兼顾了电网安全、经济及清洁的要求，能够在保证碳排放量以及保证模型计算精度的同时，提升模型的计算效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明考虑碳排放约束的调度校核出清方法的步骤示意图；
图2为本发明考虑碳排放约束的调度校核出清方法的流程示意图；
图3为本发明考虑碳排放约束的调度校核出清装置的结构示意图；
图4为本发明考虑碳排放约束的调度校核出清方法涉及的计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
下面结合附图介绍本申请实施例中提供的一个具体的考虑碳排放约束的调度校核出清方法及装置。
如图1所示，本申请实施例中提供的考虑碳排放约束的调度校核出清方法，包括：
S101，构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型；
本申请中采用的日前安全约束经济调度模型(Security-Constrained EconomicsDispatch ，SCED )采用现有的安全约束经济调度模型。
具体的，本申请中所述日前安全约束经济调度模型包括：
以社会利益最大化为目标的目标函数及相应的约束条件；所述约束条件包括机组爬坡出力约束、电网备用需求约束及机组约束。
本申请中提供的日前安全约束经济调度模型为考虑机组及电网物理特性，并以保障电网安全稳定运行为前提，约束条件包括机组爬坡约束、电网备用需求约束等的通用模型，本申请不再赘述。
S102，将电力市场相关数据输入至所述日前安全约束经济调度模型中进行求解，得到火电机组的中标出力，并根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线；
一些实施例中，所述电力市场相关数据包括：
电网拓扑图、电网边界条件以及电力市场主体报价。
可以理解的是，本申请中的电力市场相关数据不仅包括上述数据，还可以包括其他数据，本申请在此不进行赘述。
在输入电网拓扑图、电网边界条件以及电力市场主体报价等数据，求解日前安全约束经济调度模型SCED，得到火电机组的中标出力，然后采用以下方式根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线，
其中，为机组 i在 t时刻的中标出力； a、 b、 c均为机组 i的煤耗曲线系数。
S103，根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量；
一些实施例中，采用以下方式根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量，
其中，为碳排放量；为机组 i二氧化碳排放系数，不同发电企业根据燃烧不同的化石燃料，选取不同的系数，具体可参照国家发布的最新温室气体清单指南； t为模型的优化时段； T为全天96个时段； I为全市场中标火电机组。
具体的，本申请中根据火电机组的实际煤耗曲线，计算系统碳排放量。
S104，判断所述碳排放量是否满足收敛条件，并在不满足时，计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度；
一些实施例中，判断所述碳排放量是否满足收敛条件，包括：
判断所述碳排放量是否满足预测的当日碳排放量上限或模型是否迭代至最大迭代次数；
如果满足两个条件中的任一条件时，则认为满足收敛条件，输出机组处理计划安排及当日碳排放量；
如果同时不满足两个条件，则认为不满足收敛条件。
在步骤S101开始时，初始化优化校核迭代次数变量，n=1，判断系统碳排放量是否满足当日碳排放约束也就是碳排放量上限，或n大于最大迭代次数。若满足任一条件，则输出当前模型的出清结果，出清结果包括机组出力计划安排及当日碳排放量。
如果两个收敛条件都不能满足，则增加迭代次数n=n+1，进行步骤S105。
可以理解的是，本申请中的碳排放量上限可通过分析历史碳排放各项影响因素，提取关键影响因子，采用GM（1,1）、多元线性回归或BP神经网络等方式，预测当时当日系统可排放的二氧化碳上限。其可采用现有技术实现，在此不在赘述。
S105，根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束；
一些实施例中，采用以下方式计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度，
其中，为碳排放灵敏度；为机组 i在 t时段的出力微增量。
采用以下方式根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束，包括：
其中，
其中，为碳排放量上限。
具体的，本申请基于当前SCED模型对应的系统碳排放量和碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束。
S106，将所述碳排放线性化约束更新至所述日前安全约束经济调度模型，对更新后的日前安全约束经济调度模型进行迭代求解，直至得到的碳排放量满足收敛条件时，输出机组处理计划安排及当日碳排放量。
对日前安全约束经济调度模型更新后继续进行迭代，迭代至日前安全约束经济调度模型满足迭代条件，最终输出机组出力计划安排以及当日碳排放量。
考虑碳排放约束的调度校核出清方法的工作原理为：参见图2，本申请初始化优化校核迭代次数变量n为1，构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型，求解日前安全约束经济调度模型，得到火电机组的中标出力，并根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线，根据机组实际煤耗曲线，计算系统碳排放量，判断系统碳排放是否满足当日碳排放约束或n>最大迭代次数？如果均不满足，则增加迭代次数n=n+1，计算当前SCED模型优化结果对应的碳排放灵敏度，基于当前SCED模型对应的系统碳排放量和碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束，更新当日碳排放约束至SCED模型，并重新求解。直至满足任一收敛条件时，输出机组出力计划安排及当日碳排放结果。
如图3所示，本申请实施例提供一种考虑碳排放约束的调度校核出清装置，包括：
第一构建模块201，用于构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型；
求解模块202，用于将电力市场相关数据输入至所述日前安全约束经济调度模型中进行求解，得到火电机组的中标出力，并根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线；
第一计算模块203，用于根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量；
第二计算模块204，用于判断所述碳排放量是否满足收敛条件，并在不满足时，计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度；
第二构建模块205，用于根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束；
输出模块206，用于将所述碳排放线性化约束更新至所述日前安全约束经济调度模型，对更新后的日前安全约束经济调度模型进行迭代求解，直至得到的碳排放量满足收敛条件时，输出机组处理计划安排及当日碳排放量。
本申请提供的考虑碳排放约束的调度校核出清装置的工作原理为，第一构建模块201构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型；求解模块202将电力市场相关数据输入至所述日前安全约束经济调度模型中进行求解，得到火电机组的中标出力，并根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线；第一计算模块203根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量；第二计算模块204判断所述碳排放量是否满足收敛条件，并在不满足时，计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度；第二构建模块205根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束；输出模块206将所述碳排放线性化约束更新至所述日前安全约束经济调度模型，对更新后的日前安全约束经济调度模型进行迭代求解，直至得到的碳排放量满足收敛条件时，输出机组处理计划安排及当日碳排放量。
一些实施例中，判断所述碳排放量是否满足收敛条件，包括：
判断所述碳排放量是否满足预测的当日碳排放量上限或模型是否迭代至最大迭代次数；
如果满足两个条件中的任一条件时，则认为满足收敛条件，输出机组处理计划安排及当日碳排放量；
如果同时不满足两个条件，则认为不满足收敛条件。
本申请提供一种计算机设备，包括：存储器1和处理器3，还可以包括网络接口4，所述存储器1存储有计算机程序，存储器1可以包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器（RAM）和/或非易失性内存等形式，如只读存储器（ROM）或闪存（flash RAM）。该计算机设备存储有操作系统，存储器是计算机可读介质的示例。所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行知识产权状态的生成方法或知识产权状态的查询方法，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，本申请提供的考虑碳排放约束的调度校核出清方法可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图4所示的计算机设备上运行。
一些实施例中，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型；将电力市场相关数据输入至所述日前安全约束经济调度模型中进行求解，得到火电机组的中标出力，并根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线；根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量；判断所述碳排放量是否满足收敛条件，并在不满足时，计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度；根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束；将所述碳排放线性化约束更新至所述日前安全约束经济调度模型，对更新后的日前安全约束经济调度模型进行迭代求解，直至得到的碳排放量满足收敛条件时，输出机组处理计划安排及当日碳排放量。
本申请还提供一种计算机存储介质，计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存（PRAM）、静态随机存取存储器（SRAM）、动态随机存取存储器（DRAM）、其他类型的随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器（CD-ROM）、数字多功能光光盘（DVD）或其他光学存储、磁盒式磁带存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。
一些实施例中，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型；将电力市场相关数据输入至所述日前安全约束经济调度模型中进行求解，得到火电机组的中标出力，并根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线；根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量；判断所述碳排放量是否满足收敛条件，并在不满足时，计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度；根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束；将所述碳排放线性化约束更新至所述日前安全约束经济调度模型，对更新后的日前安全约束经济调度模型进行迭代求解，直至得到的碳排放量满足收敛条件时，输出机组处理计划安排及当日碳排放量。
综上所述，本发明提供一种考虑碳排放约束的调度校核出清方法及装置，本方法能在调度出清过程中，考虑电网经济因素、安全因素的同时兼顾碳排放约束条件，使得在调度出清结果中能够同时兼顾电网安全、经济及清洁的要求；同时在保证精确度的同时，提升了出清模型的计算效率。
可以理解的是，上述提供的方法实施例与上述的装置实施例对应，相应的具体内容可以相互参考，在此不再赘述。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令方法的制造品，该指令方法实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种考虑碳排放约束的调度校核出清方法，其特征在于，包括：
构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型；
将电力市场相关数据输入至所述日前安全约束经济调度模型中进行求解，得到火电机组的中标出力，并根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线；
根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量；
判断所述碳排放量是否满足收敛条件，并在不满足时，计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度；
根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束；
将所述碳排放线性化约束更新至所述日前安全约束经济调度模型，对更新后的日前安全约束经济调度模型进行迭代求解，直至得到的碳排放量满足收敛条件时，输出机组处理计划安排及当日碳排放量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断所述碳排放量是否满足收敛条件，包括：
判断所述碳排放量是否满足预测的当日碳排放量上限或模型是否迭代至最大迭代次数；
如果满足两个条件中的任一条件时，则认为满足收敛条件，输出机组处理计划安排及当日碳排放量；
如果同时不满足两个条件，则认为不满足收敛条件。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用以下方式根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线，
其中，为机组i在t时刻的中标出力；a、b、c均为机组i的煤耗曲线系数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用以下方式根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量，
其中，为碳排放量；为机组i二氧化碳排放系数；t为模型的优化时段；T为全天96个时段；I为全市场中标火电机组。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用以下方式计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度，
其中，为碳排放灵敏度；为机组i在t时段的出力微增量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用以下方式根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束，包括：
其中，
其中，为碳排放量上限。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述日前安全约束经济调度模型包括：
以社会利益最大化为目标的目标函数及相应的约束条件；所述约束条件包括机组爬坡出力约束、电网备用需求约束及机组约束。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述电力市场相关数据包括：
电网拓扑图、电网边界条件以及电力市场主体报价。
9.一种考虑碳排放约束的调度校核出清装置，其特征在于，包括：
第一构建模块，用于构建不考虑碳排放约束的日前安全约束经济调度模型；
求解模块，用于将电力市场相关数据输入至所述日前安全约束经济调度模型中进行求解，得到火电机组的中标出力，并根据所述中标出力得到火电机组的实际煤耗曲线；
第一计算模块，用于根据所述实际煤耗曲线，计算系统碳排放量；
第二计算模块，用于判断所述碳排放量是否满足收敛条件，并在不满足时，计算所述日前安全约束经济调度模型对应的碳排放灵敏度；
第二构建模块，用于根据所述碳排放量和所述碳排放灵敏度，构建碳排放线性化约束；
输出模块，用于将所述碳排放线性化约束更新至所述日前安全约束经济调度模型，对更新后的日前安全约束经济调度模型进行迭代求解，直至得到的碳排放量满足收敛条件时，输出机组处理计划安排及当日碳排放量。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，判断所述碳排放量是否满足收敛条件，包括：
判断所述碳排放量是否满足预测的当日碳排放量上限或模型是否迭代至最大迭代次数；
如果满足两个条件中的任一条件时，则认为满足收敛条件，输出机组处理计划安排及当日碳排放量；
如果同时不满足两个条件，则认为不满足收敛条件。
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