本發(fā)明涉及機(jī)組啟停優(yōu)化，特別是一種考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、為了應(yīng)對(duì)全球變暖等環(huán)境問題的迅速惡化，許多國(guó)家實(shí)施了旨在建立清潔能源系統(tǒng)的相關(guān)政策。因此，建立以可再生能源為中心的新型電力系統(tǒng)已成為這些國(guó)家電力系統(tǒng)的首要目標(biāo)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，電力系統(tǒng)負(fù)荷需求迅速增加。此外，可再生能源的出力具有較大不穩(wěn)定性。因此，在安排發(fā)電計(jì)劃時(shí)，需要分配足夠的運(yùn)行備用，以確保供電的可靠性。這些運(yùn)行備用的很大一部分由火力發(fā)電機(jī)承擔(dān)，這不可避免地降低了系統(tǒng)整體的調(diào)峰潛力。這種限制不利于可再生能源與傳統(tǒng)能源的整合，進(jìn)而阻礙了以可再生能源為中心的新型電力系統(tǒng)的發(fā)展。

2、由于可再生能源出力的不穩(wěn)定性，相比于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)帶有可再生能源的電力系統(tǒng)需要較大的運(yùn)行備用。運(yùn)行備用很大一部分由火力發(fā)電機(jī)承擔(dān)，這種限制使得系統(tǒng)調(diào)峰能力下降，并增大棄風(fēng)棄光量。因此在帶有風(fēng)電與光電的大規(guī)模電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力與穩(wěn)定性以及帶有風(fēng)電與光電的大規(guī)模電力系統(tǒng)的風(fēng)、光電消納能力有所不足。

3、風(fēng)力發(fā)電的天然隨機(jī)性和波動(dòng)性，使得其與傳統(tǒng)常規(guī)電源形成鮮明反差，大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的挑戰(zhàn)貫穿電能生產(chǎn)、輸送及消費(fèi)的全部環(huán)節(jié)。隨著現(xiàn)代預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，根據(jù)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和歷史數(shù)據(jù)，采用物理方法或統(tǒng)計(jì)方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)風(fēng)電功率的預(yù)測(cè)。相比應(yīng)用較為復(fù)雜的物理方法，時(shí)間序列法、卡爾曼濾波法、支持向量機(jī)法、小波分析法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等統(tǒng)計(jì)方法只需風(fēng)速與功率的時(shí)間序列即可進(jìn)行預(yù)測(cè)，因而得到較多應(yīng)用。

4、然而，這些方法多為確定性的點(diǎn)預(yù)測(cè)，通常只是給出一個(gè)確切的數(shù)值，無法估計(jì)該數(shù)值可能出現(xiàn)的概率，同時(shí)也無法確定預(yù)測(cè)結(jié)果可能的波動(dòng)范圍。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)電場(chǎng)短期出力預(yù)測(cè)的平均相對(duì)誤差一般在15％～40％之間，風(fēng)電功率預(yù)測(cè)精度遠(yuǎn)未達(dá)到負(fù)荷預(yù)測(cè)的精度，僅給出一條確定性的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)曲線不足以全面描繪風(fēng)電功率的不確定性，不利于風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電計(jì)劃的上報(bào)及風(fēng)電功率的運(yùn)行調(diào)度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有的考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法存在的問題，提出了本發(fā)明。因此，本發(fā)明所要解決的問題在于如何提供一種考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法，其包括，收集風(fēng)電場(chǎng)的歷史功率輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)電功率置信區(qū)間預(yù)測(cè)，識(shí)別風(fēng)電功率概率分布規(guī)律；構(gòu)建機(jī)組組合模型，設(shè)定目標(biāo)函數(shù)和約束條件并進(jìn)行線性化處理；對(duì)機(jī)組組合模型進(jìn)行考慮新能源置信容量的優(yōu)化，求解優(yōu)化后的機(jī)組組合模型獲取最優(yōu)機(jī)組啟停狀態(tài)和出力計(jì)劃；在模擬環(huán)境中測(cè)試優(yōu)化結(jié)果，驗(yàn)證不同場(chǎng)景下的性能動(dòng)態(tài)調(diào)整置信區(qū)間和模型參數(shù)迭代優(yōu)化模型。

4、作為本發(fā)明所述考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述進(jìn)行風(fēng)電功率置信區(qū)間預(yù)測(cè)包括以下步驟，描繪風(fēng)電短期功率預(yù)測(cè)誤差分布曲線，求出樣本均值，獲得置信區(qū)間；收集歷史風(fēng)電功率的實(shí)際值和相應(yīng)的預(yù)測(cè)值，計(jì)算預(yù)測(cè)值與實(shí)際值之間的差值，即風(fēng)電短期功率預(yù)測(cè)誤差，計(jì)算公式為：

5、et＝pa(t)-pp(t)

6、式中，et是時(shí)間點(diǎn)t的預(yù)測(cè)誤差，pa(t)和pp(t)分別是實(shí)際功率和預(yù)測(cè)功率；

7、將功率預(yù)測(cè)誤差的出現(xiàn)概率分布散點(diǎn)連接成線，構(gòu)造風(fēng)電短期功率預(yù)測(cè)誤差分布曲線；計(jì)算得出所有預(yù)測(cè)誤差的樣本均值作為置信區(qū)間的選取起點(diǎn)，計(jì)算公式為：

8、

9、式中，是樣本均值，n是預(yù)測(cè)誤差數(shù)量；基于風(fēng)電功率預(yù)測(cè)誤差分布確定置信度水平和置信區(qū)間，給出風(fēng)電功率預(yù)測(cè)范圍；采用風(fēng)電功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度作為新能源功率預(yù)測(cè)的統(tǒng)計(jì)樣本，使用風(fēng)電功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的置信區(qū)間折算得出風(fēng)電預(yù)測(cè)目標(biāo)周期的功率置信區(qū)間。

10、作為本發(fā)明所述考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述目標(biāo)函數(shù)包括以總運(yùn)行費(fèi)用降至最低為目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，包括燃料費(fèi)用、開機(jī)費(fèi)用和停機(jī)費(fèi)用，機(jī)組組合模型目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為：

11、

12、式中，表示機(jī)組組合運(yùn)行的總費(fèi)用；表示所有煤電機(jī)組集合；表示機(jī)組組合運(yùn)行時(shí)間段總數(shù)；cg表示煤電機(jī)組g的發(fā)電成本曲線；表示煤電機(jī)組g的啟動(dòng)成本；表示煤電機(jī)組g的停機(jī)成本；pg,t表示煤電機(jī)組g在時(shí)刻t的出力；ug,t表示煤電機(jī)組g在時(shí)刻t的啟動(dòng)狀態(tài)，dg,t表示煤電機(jī)組g在時(shí)刻t的停機(jī)狀態(tài)。

13、作為本發(fā)明所述考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述進(jìn)行線性化處理包括以下步驟，將煤電機(jī)組發(fā)電成本曲線使用二次函數(shù)進(jìn)行表示，表達(dá)式為：

14、

15、式中，ai，bi，ci分別表示煤電機(jī)組g成本曲線的二次，一次和常數(shù)項(xiàng)；xg,t表示煤電機(jī)組的啟停狀態(tài)；對(duì)二次函數(shù)形式的煤電機(jī)組發(fā)電成本曲線進(jìn)行分段線性化處理，得到分段線性化后得到的煤電機(jī)組發(fā)電成本，表達(dá)式為：

16、

17、式中，表示所有分段的結(jié)合；分別表示煤電機(jī)組g的發(fā)電成本曲線分段線性化后第i段上下界；對(duì)煤電機(jī)組發(fā)電成本曲線進(jìn)行線性化處理，處理為線性約束加入機(jī)組組合模型中，表達(dá)式為：

18、

19、得到分段線性化煤電機(jī)組發(fā)電成本替代二次函數(shù)形式的煤電機(jī)組發(fā)電成本曲線。

20、作為本發(fā)明所述考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述約束條件包括電源運(yùn)行約束和系統(tǒng)層面約束；所述電源運(yùn)行約束包括煤電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)邏輯約束、煤電機(jī)組出力極限約束、煤電機(jī)組最大爬坡極限約束、煤電機(jī)組最小啟停時(shí)間約束、光伏機(jī)組出力極限約束、聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃功率約束以及負(fù)荷需求約束；所述系統(tǒng)層面約束包括功率平衡約束和運(yùn)行備用約束。

21、作為本發(fā)明所述考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述煤電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)邏輯約束的表達(dá)式為：

22、

23、

24、式中，xg,t，ug,t，dg,t分別為煤電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)變量，當(dāng)xg,t＝1時(shí)，則表示煤電機(jī)組g在時(shí)刻t處于開機(jī)狀態(tài)，否則煤電機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài)；當(dāng)ug,t＝1時(shí)，則表示煤電機(jī)組g在時(shí)刻t啟動(dòng)，即從停機(jī)狀態(tài)進(jìn)入開機(jī)狀態(tài)；當(dāng)dg,t＝1時(shí)，則表示火電機(jī)組g在時(shí)刻t停機(jī)，即從開機(jī)狀態(tài)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)；所述煤電機(jī)組出力極限約束的表達(dá)式為：

25、

26、式中，表示煤電機(jī)組g的最大出力極限；pg表示煤電機(jī)組g的最小出力極限；表示煤電機(jī)組g在時(shí)刻t狀態(tài)為xg,t時(shí)的最大出力極限；xg,tpg表示煤電機(jī)組g在時(shí)刻t狀態(tài)為xg,t時(shí)的最小出力極限；所述煤電機(jī)組最大爬坡極限約束的表達(dá)式為：

27、

28、式中，表示煤電機(jī)組g的最大上爬坡速率，表示煤電機(jī)組g的最大下爬坡速率；當(dāng)煤電機(jī)組由停機(jī)狀態(tài)進(jìn)入開機(jī)狀態(tài)時(shí)，則將下一時(shí)刻最大爬坡極限松弛為最小技術(shù)出力；當(dāng)煤電機(jī)組由開機(jī)狀態(tài)進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)時(shí)，則將下一時(shí)刻的最大爬坡極限同樣松弛為最小技術(shù)出力；所述煤電機(jī)組最小啟停時(shí)間約束的表達(dá)式為：

29、

30、式中，表示煤電機(jī)組g的最小開機(jī)持續(xù)時(shí)間；表示煤電機(jī)組g的最小停機(jī)持續(xù)時(shí)間，t表示機(jī)組組合運(yùn)行末尾時(shí)段；所述光伏機(jī)組出力極限約束的表達(dá)式為：

31、

32、式中，ps,t表示光伏機(jī)組s在時(shí)刻t的出力；ss,t表示光伏機(jī)組s在時(shí)刻t的資源水平，表示光伏機(jī)組s裝機(jī)容量；所述聯(lián)絡(luò)線計(jì)劃功率約束的表達(dá)式為：

33、

34、式中，pl,t表示聯(lián)絡(luò)線l在時(shí)刻t的交換功率；表示聯(lián)絡(luò)線l在時(shí)刻t的計(jì)劃交換功率；所述負(fù)荷需求約束的表達(dá)式為：

35、

36、式中，pd,t表示負(fù)荷d在時(shí)刻t的負(fù)荷需求；表示負(fù)荷d在時(shí)刻t的負(fù)荷實(shí)際需求功率；所述功率平衡約束的表達(dá)式為：

37、

38、所述運(yùn)行備用約束的表達(dá)式為：

39、

40、式中，pg,t表示煤電機(jī)組g在時(shí)刻t的出力；pw,t表示風(fēng)電機(jī)組g在時(shí)刻t的出力；ps,t表示光伏機(jī)組s在時(shí)刻t的出力；表示煤電機(jī)組g的最大出力極限；αr表示運(yùn)行備用占負(fù)荷比例，αguar新能源置信容量比例。

41、作為本發(fā)明所述考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述求解優(yōu)化后的機(jī)組組合模型獲取最優(yōu)機(jī)組啟停狀態(tài)包括以下步驟，根據(jù)建立機(jī)組組合模型，設(shè)置變量和參數(shù)的初始值進(jìn)行求解；將模型使用優(yōu)化求解器進(jìn)行迭代計(jì)算求解，尋找滿足所有約束條件的最優(yōu)解，直到找到使目標(biāo)函數(shù)最小化的結(jié)果，輸出全局最優(yōu)解；檢查求解結(jié)果是否滿足所有約束條件，根據(jù)求解結(jié)果生成機(jī)組調(diào)度操作指令，將調(diào)度指令下發(fā)執(zhí)行機(jī)組啟停計(jì)劃；實(shí)時(shí)監(jiān)控電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)實(shí)際運(yùn)行與計(jì)劃出現(xiàn)偏差時(shí)調(diào)整調(diào)度策略，更新調(diào)度計(jì)劃，完成機(jī)組啟停優(yōu)化。

42、第二方面，本發(fā)明提供了一種考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化系統(tǒng)，其包括：收集模塊，用于收集風(fēng)電場(chǎng)的歷史功率輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)電功率置信區(qū)間預(yù)測(cè)，識(shí)別風(fēng)電功率概率分布規(guī)律；構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建機(jī)組組合模型，設(shè)定目標(biāo)函數(shù)和約束條件并進(jìn)行線性化處理；求解模塊，用于對(duì)機(jī)組組合模型進(jìn)行考慮新能源置信容量的優(yōu)化，求解優(yōu)化后的機(jī)組組合模型獲取最優(yōu)機(jī)組啟停狀態(tài)和出力計(jì)劃；優(yōu)化模塊，用于在模擬環(huán)境中測(cè)試優(yōu)化結(jié)果，驗(yàn)證在不同場(chǎng)景下的性能和可靠性，動(dòng)態(tài)調(diào)整置信區(qū)間和模型參數(shù)迭代優(yōu)化模型。

43、第三方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法的步驟。

44、第四方面，本發(fā)明提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)考慮新能源置信容量的機(jī)組啟停優(yōu)化方法的步驟。

45、本發(fā)明有益效果為有助于構(gòu)建更為精準(zhǔn)的風(fēng)電功率預(yù)測(cè)模型，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，提高電力系統(tǒng)調(diào)度的靈活性和響應(yīng)速度，快速響應(yīng)市場(chǎng)變化和可再生能源出力的波動(dòng)，能夠更加靈活地應(yīng)對(duì)未來能源轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)，促進(jìn)清潔能源的高效利用。