计及算力任务时序重构的算电碳协同优化调度方法及装置

本技术涉及电力系统优化运行与调度，特别涉及一种计及算力任务时序重构的算电碳协同优化调度方法及装置。

背景技术：

1、随着数字经济的推进，大规模算力中心的持续负荷增长与高比例风光新能源的出力波动，深刻改变了电力系统的供需平衡与调度结构。抽水蓄能是兼具调峰、备用和新能源消纳支撑作用的关键储能资源，同时，算力中心因其部分计算任务具备时限弹性，能够通过时序重构提供可调度潜力，二者共同构成了新型电力系统源网荷储协同调度的重要柔性资源。

2、相关技术中围绕算力中心、抽水蓄能电站与电网交互的调度方法，通常将算力中心等效为常规可平移负荷纳入电网调度模型，以系统经济性最优为目标，启发式求解算法往往采用简化网络或“事后校核”机制，例如先通过启发式算法搜索候选调度方案，再对节点电压、支路功率等进行校验，对越限方案予以剔除或附加惩罚项。

3、然而，上述技术方案存在以下不足：其一，将算力中心等效为常规可平移负荷，难以准确界定算力任务在不同时段之间可平移的时序重构边界，难以充分量化抽水蓄能跨时段能量转移与算力中心任务重构之间的互补协调关系以实现源储荷的深度协同。其二，现有启发式求解算法可能导致大量候选方案因越限被剔除，可行解获取率低。其三，现有方法在目标函数构建上多以单一经济性为主导，缺少多个目标之间的协同，且求解算法在高维多约束条件下存在初始分布不均、收敛能力有限、缺乏物理约束主动修复机制等固有缺陷，在实际电网调度场景中的工程化应用存在局限性。

技术实现思路

1、本技术提供了一种计及算力任务时序重构的算电碳协同优化调度方法及装置，能够提升算电碳协同优化调度的全局探索能力、收敛精度与可行解获取率，有利于在确保主网电压稳定于安全范围内的同时，实现系统综合运行成本和碳排放量的显著降低。所述技术方案至少包括如下方案：

2、第一方面，提供了一种计及算力任务时序重构的算电碳协同优化调度方法，包括：获取多源系统运行数据；根据所述多源系统运行数据构建多源系统模型，并确定多源系统模型的约束条件，所述多源系统模型用于刻画算力中心基于时延特性的算力任务时序重构边界、抽水蓄能电站的运行特性、火电及新能源出力特性；基于所述多源系统模型构建计及动态无功支撑的网络安全约束，并确定网络安全违约惩罚函数；基于所述多源系统运行数据、所述多源系统模型和所述网络安全违约惩罚函数，构建经济性、低碳性和新能源消纳能力相互协调的多目标优化函数；采用改进的灰狼优化算法进行求解，得到最优调度方案，所述改进的灰狼优化算法基于所述约束条件对灰狼个体的位置向量进行物理约束修复，并基于所述网络安全约束、所述网络安全违约惩罚函数和所述多目标优化函数对修复后的灰狼个体的位置向量进行综合适应度评价。

3、可选地，所述多源系统模型包括算力中心任务时序重构模型、抽水蓄能电站库能演化模型、火电及新能源出力模型；所述约束条件包括算力中心的运行规则约束、抽水蓄能电站的运行规则约束、火电及新能源的运行规则约束。

4、可选地，所述网络安全约束的表达式为：

5、

6、

7、

8、

9、其中，和分别为节点在时段的有功净注入和无功净注入，为电网节点集合，和分别为节点和节点在时段的节点电压幅值，和分别为节点、节点之间的电导和电纳，为节点与节点在时段的相角差，和分别表示线路在由节点至节点、由节点至节点两个方向上的视在功率，为线路允许承受的最大视在功率，为输电线路集合，为调度周期，和分别为节点的电压下限和上限，为火电机组在时段的无功出力，和分别为火电机组的无功出力下限和上限，为火电机组集合，为节点处动态无功补偿装置在时段的实际无功输出，和分别为动态无功补偿装置允许的无功输出下限和上限，为节点处动态无功补偿装置在时段根据当前电压偏差得到的目标无功输出，为限幅投影算子，为电压偏差比例控制系数，为交流潮流计算得到的节点在时段的节点电压幅值，为节点电压参考值，为节点处动态无功补偿装置在时段经平滑处理后的无功输出，为平滑更新系数；所述网络安全违约惩罚函数的表达式为：

10、

11、

12、其中，为表示线路在时段的视在功率，表示节点电压越限程度，表示线路容量越限程度，表示火电机组无功边界越限程度，为网络安全违约惩罚项，、、和分别为节点电压越限的惩罚权重、线路容量越限的惩罚权重、无功出力越限的惩罚权重和潮流不可行的惩罚权重，为未获得潮流可行解的时段数。

13、可选地，所述多目标优化函数表示为：

14、

15、其中，表示综合优化目标，为多源系统综合运行费用，为多源系统二氧化碳排放量，为未消纳的新能源电量。

16、可选地，所述采用改进的灰狼优化算法进行求解，包括：设置改进的灰狼优化算法的初始参数；基于所述多源系统运行数据和所述多源系统模型进行决策变量编码，并引入sobol低差异序列生成初始灰狼种群的位置向量；基于所述约束条件对灰狼个体的位置向量进行物理约束修复；基于所述网络安全约束、所述网络安全违约惩罚函数和所述多目标优化函数对计算修复后的灰狼个体的位置向量的综合适应度；选取综合适应度最小的前三个灰狼个体分别标记为狼、狼和狼，并将其余灰狼个体标记为狼；基于狼、狼和狼的位置向量，利用非线性余弦自适应收敛因子更新狼的位置向量；判断是否达到最大迭代次数，若未达到最大迭代次数，则进行新一轮的物理约束修复、综合适应度评价和非线性自适应位置更新，否则输出当前狼的位置向量作为最优调度方案。

17、可选地，所述综合适应度的计算公式为：

18、

19、其中，为灰狼个体的位置向量的综合适应度，、、分别为经济性、低碳性和新能源消纳目标的权重，、、分别为灰狼个体的位置向量对应的多源系统综合运行费用、二氧化碳排放量、未消纳的新能源电量，为灰狼个体的位置向量对应的网络安全违约惩罚项，、、分别为预设的参考方案的综合运行费用、二氧化碳排放量、未消纳的新能源电量。

20、可选地，所述非线性余弦自适应收敛因子的表达式为：

21、

22、其中，表示当前迭代次数，为最大迭代次数，为第次迭代时的非线性余弦自适应收敛因子。

23、第二方面，提供了一种计及算力任务时序重构的算电碳协同优化调度装置，包括：获取模块，用于获取多源系统运行数据；第一构建模块，用于根据所述多源系统运行数据构建多源系统模型，并确定多源系统模型的约束条件，所述多源系统模型用于刻画算力中心基于时延特性的算力任务时序重构边界、抽水蓄能电站的运行特性、火电及新能源出力特性；第二构建模块，用于基于所述多源系统模型构建计及动态无功支撑的网络安全约束，并确定网络安全违约惩罚函数；第三构建模块，基于所述多源系统运行数据、所述多源系统模型和所述网络安全违约惩罚函数，构建经济性、低碳性和新能源消纳能力相互协调的多目标优化函数；求解模块，用于采用改进的灰狼优化算法进行求解，得到最优调度方案，所述改进的灰狼优化算法基于所述约束条件对灰狼个体的位置向量进行物理约束修复，并基于所述网络安全约束、所述网络安全违约惩罚函数和所述多目标优化函数对修复后的灰狼个体的位置向量进行综合适应度评价。

24、第三方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括：存储器和处理器，所述存储器中存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由所述处理器加载并执行，以实现前述的计及算力任务时序重构的算电碳协同优化调度方法。

25、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行，以实现前述的计及算力任务时序重构的算电碳协同优化调度方法。

26、本技术提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

27、本技术实施例中，通过构建多源系统模型准确界定了算力任务时序重构的可行域，为算力中心柔性资源的有效释放提供了决策边界依据，可以精准联合刻画抽水蓄能电站跨时段的能量转移运行特性和算力任务时序重构边界，实现了高耗能算力负荷与储能资源的深度时空协同，有利于提升新能源的消纳率并平抑系统净负荷波动。通过构建计及动态无功支撑的网络安全约束并确定相应的网络安全违约惩罚函数，构建兼顾经济性、低碳性和新能源消纳能力相互协调的多目标优化函数，同时采用改进的灰狼优化算法进行求解，基于约束条件主动对灰狼个体进行物理约束修复并进行综合适应度评价，克服了标准算法初始分布不均、收敛能力不足且缺乏物理约束主动修复机制的缺陷，大幅提升了高维强约束解空间中的全局探索能力、收敛精度与可行解获取率。最终能够促使算力任务时序迁移、抽水蓄能跨时段能量转移、火电及新能源出力形成有效协同，有利于在确保主网电压稳定于安全范围内的同时，实现系统综合运行成本和碳排放量的显著降低，具有较好的工程适用价值。