一种电力系统运行调度优化方法、装置、电子设备及存储介质与流程

本发明涉及风火储联合运行调度及电力市场参与优化，具体涉及一种电力系统运行调度优化方法、装置、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、现有电力市场参与机制中，各类发电机组均单纯依据自身额定出力能力独立参与市场交易。该模式无法统筹挖掘不同机组的差异化调节优势，难以形成机组协同调控体系。面对新能源出力的动态波动，单一机组独立参与市场的方式适配性极差，不仅无法有效平抑电网功率波动，加剧了电网运行不稳定风险，还导致各机组调节资源浪费，无法实现电力市场收益最大化，进一步抬高了社会整体用电成本，难以适配高比例新能源并网下的新型电力系统运行需求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电力系统运行调度优化方法、装置、电子设备及存储介质，以解决现有技术无法有效平抑电网功率波动，加剧了电网运行不稳定风险，还导致各机组调节资源浪费，无法实现电力市场收益最大化，进一步抬高了社会整体用电成本，难以适配高比例新能源并网下的新型电力系统运行需求的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种电力系统运行调度优化方法，所述方法包括：

3、获取日前市场的基础边界数据；其中，所述基础边界数据至少包括历史风电预测误差及风电功率点预测结果；

4、采用所述历史风电预测误差及所述风电功率点预测结果，构建风电不确定性出力场景；

5、在预设的日前运行约束条件及日内运行约束条件下，以各所述风电不确定性出力场景运行下联合系统预期总收益最大化为目标，构建电力系统运行优化模型；

6、对所述电力系统运行优化模型进行求解，按照最优解确定日前市场基础投标方案及日内市场实时调度指令。

7、本发明通过引入风电不确定性出力场景刻画风电出力随机波动特性，依托日前-日内两阶段约束构建收益最大化优化模型，可输出联合系统日前投标方案与日内实时调度指令。本发明能够充分挖掘风火储多源互补调节潜力，有效平抑风电出力波动，降低风电不确定性带来的出力偏差惩罚，提升联合系统整体市场收益。同时兼顾多时间尺度运行约束，保障调频响应跟踪精度，有利于提升电网运行稳定性，降低社会用电成本。

8、在一种可选的实施方式中，所述获取日前市场的基础边界数据；其中，所述基础边界数据至少包括历史风电预测误差及风电功率点预测结果，包括：

9、获取日前市场的基础边界数据；其中，所述基础边界数据至少包括市场规则、机组边界条件、市场历史出清价格、历史风电预测误差、风电功率点预测结果及市场调频信号；

10、对所述市场规则、所述机组边界条件、所述市场历史出清价格、所述历史风电预测误差、所述风电功率点预测结果及所述市场调频信号进行数据预处理。

11、本发明通过完整采集市场规则、机组边界、电价、风电预测、调频信号等多维度基础边界数据并开展预处理，能够为后续不确定性场景生成、使优化模型搭建提供可靠、完备的输入数据源。规避因数据缺失、原始数据噪声造成模型求解失真的问题，保障风电不确定性刻画、机组约束设置贴合实际工程与市场交易规则，提升优化模型输出投标方案与调度指令的工程可行性与计算结果可靠性。

12、在一种可选的实施方式中，所述采用所述历史风电预测误差及所述风电功率点预测结果，构建风电不确定性出力场景，包括：

13、提取所述历史风电预测误差及所述风电功率点预测结果的统计特征；

14、对各所述统计特征进行分布拟合，并采用拉丁超立方采样法从拟合得到的多元分布中抽取风电样本场景；

15、对各所述风电样本场景进行聚类处理，得到多个风电不确定性出力场景；其中，所述风电不确定性出力场景对应一个完整调度周期内各时段的风电出力序列及其发生概率。

16、本发明提取风电预测误差与功率预测结果的统计特征，经分布拟合、拉丁超立方采样及聚类处理，得到带概率的风电不确定性出力场景。可高效刻画风电出力的随机波动特性，在保留原始数据统计规律的前提下缩减场景数量，避免场景集规模过大造成模型计算负担过重。为后续优化模型提供合理的不确定性输入，兼顾计算效率与建模精度，有利于降低风电预测偏差带来的市场惩罚，提升调度决策的鲁棒性。

17、在一种可选的实施方式中，所述日前运行约束条件包括日前火电厂的运行约束、日前储能电站的运行约束、日前风电场的运行约束及日前联合系统运行约束；

18、所述日前火电厂的运行约束包括火电厂开机状态约束、火电厂启停机时长约束、火电厂出力约束、火电厂爬坡约束及火电厂调频出力约束；

19、所述日前储能电站的运行约束包括储能充放电状态约束、储能充放电功率约束、荷电状态约束、调频功率限制约束、调频容量与充放电功率的耦合约束、荷电状态对调频容量的约束、调频容量与投标容量的关系约束；

20、所述日前风电场的运行约束包括日前风电场的运行约束本体及日前风电场爬坡约束。

21、本发明通过设置火电、储能、风电场以及联合系统多层级日前运行约束，完整覆盖机组启停、出力、爬坡、荷电状态、调频容量耦合等多维度物理边界。既还原各设备实际运行物理限制，又兼顾电能量与调频市场的容量耦合关系，避免优化求解出现违背机组实际工况的无效解，保障日前投标方案物理可执行。为优化模型提供完备的边界条件，提升投标决策的工程实用性。

22、在一种可选的实施方式中，所述日内运行约束条件包括火电厂的运行约束、储能电站的运行约束、在每个所述风电不确定性出力场景中运行的风电场的运行约束及日内联合系统运行约束；

23、所述日内火电厂的运行约束包括火电厂开机状态约束、火电厂启停机时长约束、火电厂出力约束、火电厂爬坡约束及火电厂调频出力约束；

24、所述日内储能电站的运行约束包括储能充放电状态约束、储能充放电功率约束、荷电状态约束、调频功率限制约束、调频容量与充放电功率的耦合约束、荷电状态对调频容量的约束、调频容量与投标容量的关系约束；

25、所述风电不确定性出力场景中运行的风电场的运行约束的计算公式为：

26、

27、式中，

s为日内不同风电场景；为日内实时运行阶段的时间变量；为风电参与日内实时能量市场的投标容量；为风电日内实时的实际出力，采用所述风电不确定性出力场景中考虑风电不确定性的出力预测曲线；、为风电参与日内实时调频市场的上下调频容量。

28、本发明日内运行约束面向各风电不确定性出力场景分别配置火电、储能、风电场及联合系统约束，完整复现各机组启停、出力、爬坡、荷电状态、调频容量耦合等实际运行边界。针对不同风电场景差异化限定风电场运行工况，使日内调度适配风电各类随机出力情况，规避输出违背设备物理极限的调度结果。实现日内实时调度与日前投标约束体系相匹配，保障多场景下日内调度指令可行，提升调度方案应对风电波动的适应能力。

29、在一种可选的实施方式中，所述在预设的日前运行约束条件及日内运行约束条件下，以各所述风电不确定性出力场景运行下联合系统预期总收益最大化为目标，构建电力系统运行优化模型，包括：

30、在预设的日前运行约束条件及日内运行约束条件下，以各所述风电不确定性出力场景运行下联合系统预期总收益最大化为目标，构建电力系统运行优化模型；其中，各所述风电不确定性出力场景运行下联合系统预期总收益表征各所述风电不确定性出力场景运行下联合系统实际收益的概率加权和；

31、所述实际收益包括市场收益和偏差惩罚。

32、本发明以各风电不确定性出力场景下联合系统实际收益的概率加权和作为预期总收益最大化目标，同时兼顾市场收益与偏差惩罚。能够综合考量风电出力随机带来的收益波动与投标偏差成本，避免仅追求单一场景收益造成决策偏激进。结合日前、日内双重约束开展优化，可在满足机组物理运行边界前提下，平衡获利能力与惩罚风险，提升联合系统整体期望收益，增强调度决策对风电不确定性的适应能力。

33、在一种可选的实施方式中，所述偏差惩罚可以通过如下公式表示：

34、

35、式中，为能量市场的偏差惩罚费用；为调频市场的偏差惩罚费用；为联合系统实时运行出力超出能量市场投标量的偏差惩罚系数；为联合系统实时运行出力不足能量市场投标量的偏差惩罚系数；为日前能量市场价格；为联合系统能量市场实时投标容量；为联合系统能量市场日前投标容量；为联合系统实时运行出力超出调频市场投标量的偏差惩罚系数；为联合系统实时运行出力不足调频市场投标量的偏差惩罚;为调频里程系数;为日前调频市场调频里程价格；为日前调频市场调频容量价格;为联合系统调频容量市场实时运行容量；为联合系统调频容量市场日前投标容量；为日内实时运行阶段的时间分辨率，取15 min。

36、本发明分别构建能量市场、调频市场双向偏差惩罚计算逻辑，区分出力超出、不足投标容量两类工况，引入对应惩罚系数、市场价格与时间尺度参数量化惩罚费用。可精准量化联合系统在电能量及调频市场的投标偏离成本，将偏差惩罚定量纳入优化目标，约束调度结果避免过度激进的投标策略，抑制风电不确定性引发的投标偏差，降低实际运行过程中的违约惩罚支出，提升联合系统市场决策的经济性与合规性。

37、第二方面，本发明提供了一种电力系统运行调度优化装置，所述装置包括：

38、获取模块，用于获取日前市场的基础边界数据；其中，所述基础边界数据至少包括历史风电预测误差及风电功率点预测结果；

39、场景构建模块，用于采用所述历史风电预测误差及所述风电功率点预测结果，构建风电不确定性出力场景；

40、模型构建模块，用于在预设的日前运行约束条件及日内运行约束条件下，以各所述风电不确定性出力场景运行下联合系统预期总收益最大化为目标，构建电力系统运行优化模型；

41、求解模块，用于对所述电力系统运行优化模型进行求解，按照最优解确定日前市场基础投标方案及日内市场实时调度指令。

42、第三方面，本发明提供了一种电子设备，包括：存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的电力系统运行调度优化方法。

43、第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述第一方面或其对应的任一实施方式的电力系统运行调度优化方法。