抽水蓄能电站的调度方法及装置、存储介质、计算机设备与流程

1.本发明涉及一种电力统筹技术领域，特别是涉及一种抽水蓄能电站的调度方法及装置、存储介质、计算机设备。


背景技术：

2.在具有新能源发电的电力系统中，抽水蓄能电站提供了不可缺少的灵活性资源。在市场自由调节的作用下，需要提前给抽水蓄能电站中各个抽水蓄能机组确定发电时间段和抽水时间段，即提前确定抽水蓄能能电站中各个抽水蓄能机组的调度方案。
3.目前，确定抽水蓄能电站中各个抽水蓄能机组的调度方案的过程中仅基于各个抽水蓄能机组的固定功率确定各个抽水蓄能机组的发电时间段和抽水时间段。但是，随着电力系统新能源比例的提高，需要进行调度的时间间隔变得越来越小，给电力系统的调度问题带来了巨大的挑战。尤其是抽水蓄能电站中各个抽水蓄能机组进行调度的时间间隔变短后，仅基于各个抽水蓄能机组的固定功率确定各个抽水蓄能机组的调度方案，往往会引入较大的误差，导致提前确定的发电时间段和抽水时间段不够准确。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种抽水蓄能电站的调度方法及装置、存储介质、计算机设备，主要目的在于解决现有技术中对抽水蓄能机组的调度策略不够精准的问题。
5.依据本发明一个方面，提供了一种抽水蓄能电站的调度方法，包括：
6.获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；
7.基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；
8.基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。
9.进一步的，所述状态转移过程包括状态转移持续时段的数量和与所述状态转移持续时段匹配的状态转移单位时段抽水电量或状态转移单位时段发电量；
10.所述状态转移抽水电量为所述状态转移持续时段对应的所述状态转移单位时段抽水电量的总和；
11.所述状态转移发电量为所述状态转移持续时段对应的所述状态转移单位时段发电量的总和。
12.进一步的，所述基于电力系统预测的净负荷以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量包括：
13.基于所述调度周期内所述电力系统预测的单位时段负荷值和单位时段新能源发电量，确定单位时段净负荷值；
14.将所述单位时段净负荷值、所述状态转移单位时段抽水电量、所述状态转移单位时段发电量与非状态转移过程中的非状态转移单位时段抽水电量和非状态转移单位时段发电量相结合，确定单位时段外部购电量；
15.统计所述调度周期内所有所述单位时段外部购电量，得到所述调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量。
16.进一步的，所述基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本包括：
17.获取外部发电机组的售电价格；
18.基于所述售电价格和所述外部购电量确定所述购电成本。
19.进一步的，所述采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解之前，所述方法还包括：
20.为所述购电成本中的相关参数设置约束条件，包括状态转移约束条件、状态维持时间约束条件、抽水蓄能机组额定功率约束条件、水库储能约束条件、水库运行状态约束条件、外部购电量约束条件。
21.进一步的，所述设置水库储能约束条件之前，所述方法还包括：
22.获取所述抽水蓄能机组的抽水能量转换效率和发电能量转换效率；
23.基于所述抽水能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于抽水状态时的抽水储能；
24.基于所述发电能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于发电状态时的发电消耗能量；
25.对各个所述抽水储能和各个所述发电消耗能量进行统计处理，确定水库储能。
26.进一步的，所述采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态包括：
27.将求解所述购电成本的最小值确定为所述优化求解的目标函数；
28.采用多参数优化方法对所述目标函数中的所述相关参数进行参数优化调整，得到优化调整后的变更参数，所述参数优化调整的范围满足所述约束条件；
29.基于所述变更参数计算参数优化调整后的优化购电成本，并将所述优化购电成本的最小值对应的所述变更参数，确定为最终调度参数，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的所述单位时段运行状态。
30.依据本发明另一个方面，提供了一种抽水蓄能电站的调度装置，包括：
31.获取模块，用于获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；
32.购电量确定模块，用于基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；
33.调度确定模块，用于基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。
34.进一步的，所述获取模块还用于获取状态转移过程包括的状态转移持续时段的数量和与所述状态转移持续时段匹配的状态转移单位时段抽水电量或状态转移单位时段发电量；
35.所述状态转移抽水电量为所述状态转移持续时段对应的所述状态转移单位时段
抽水电量的总和；
36.所述状态转移发电量为所述状态转移持续时段对应的所述状态转移单位时段发电量的总和。
37.进一步的，所述购电量确定模块还用于：
38.基于所述调度周期内所述电力系统预测的单位时段负荷值和单位时段新能源发电量，确定单位时段净负荷值；
39.将所述单位时段净负荷值、所述状态转移单位时段抽水电量、所述状态转移单位时段发电量与非状态转移过程中的非状态转移单位时段抽水电量和非状态转移单位时段发电量相结合，确定单位时段外部购电量；
40.统计所述调度周期内所有所述单位时段外部购电量，得到所述调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量。
41.进一步的，所述调度确定模块还用于：
42.获取外部发电机组的售电价格；
43.基于所述售电价格和所述外部购电量确定所述购电成本。
44.进一步的，所述装置还包括约束条件设置模块，用于为所述购电成本中的相关参数设置约束条件，包括状态转移约束条件、状态维持时间约束条件、抽水蓄能机组额定功率约束条件、水库储能约束条件、水库运行状态约束条件、外部购电量约束条件。
45.进一步的，所述装置还包括水库储能确定模块，用于：
46.获取所述抽水蓄能机组的抽水能量转换效率和发电能量转换效率；
47.基于所述抽水能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于抽水状态时的抽水储能；
48.基于所述发电能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于发电状态时的发电消耗能量；
49.对各个所述抽水储能和各个所述发电消耗能量进行统计处理，确定水库储能。
50.进一步的，所述调度确定模块还用于：
51.将求解所述购电成本的最小值确定为所述优化求解的目标函数；
52.采用多参数优化方法对所述目标函数中的所述相关参数进行参数优化调整，得到优化调整后的变更参数，所述参数优化调整的范围满足所述约束条件；
53.基于所述变更参数计算参数优化调整后的优化购电成本，并将所述优化购电成本的最小值对应的所述变更参数，确定为最终调度参数，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的所述单位时段运行状态。
54.根据本发明的又一个方面，提供了一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如上述抽水蓄能电站的调度方法对应的操作。
55.依据本发明另一个方面，提供了一种计算机设备，包括处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；
56.所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如上述抽水蓄能电站的调度方法对应的操作。
57.借由上述技术方案，本发明实施例提供的技术方案至少具有下列优点：
58.本发明提供了一种抽水蓄能电站的调度方法及装置、存储介质、计算机设备，与现
有技术相比，本发明通过获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。本发明将抽水蓄能机组在状态转移过程中的能量变化情况作为调度方案中的考虑因素，对于充分利用抽水蓄能机组的灵活性具有重要意义。此外，在考虑抽水蓄能机组状态转移过程中的能量变化情况下，得到的抽水蓄能机组在调度周期内的抽发曲线更加符合实际情况，提高了抽水蓄能电站的调度精度。
59.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
60.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
61.图1示出了本发明实施例提供的一种抽水蓄能电站的调度方法的流程示意图；
62.图2示出了本发明实施例提供的另一种抽水蓄能电站的调度方法的流程示意图；
63.图3示出了本发明实施例提供的又一种抽水蓄能电站的调度方法的流程示意图；
64.图4示出了本发明实施例提供的再一种抽水蓄能电站的调度方法的流程示意图；
65.图5示出了本发明实施例提供的一种抽水蓄能电站的调度结果中一个抽水蓄能机组的抽发曲线示意图；
66.图6示出了本发明实施例提供的一种抽水蓄能电站的调度装置的结构示意图；
67.图7示出了本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
68.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
69.本发明实施例在例举具体实施方案之前，先对抽水蓄能电站的调度问题进行具体的阐述。抽水蓄能电站的调度问题是预先确定下一调度周期的抽水蓄能机组的抽发曲线，所谓抽水蓄能机组的抽发曲线包含确定抽水蓄能机组在下一调度周期内的发电、抽水和闲置等状态的时间段，并给出抽水蓄能机组在发电和抽水时间段的发电、抽水功率，如图5所示。图5中展示的为未来一日内一个抽水蓄能机组的调度结果，调度结果给出了抽水蓄能电站在各个单位时段所处的抽水、发电或者闲置的状态，并给出了在抽水和发电状态下的抽水或者发电的功率。在本发明实施例中，抽水蓄能电站的调度问题与抽水蓄能电站调度周期内的抽发曲线的含义相同，均用于表示抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行
状态，包括在各个单位时段所处的抽水、发电或者闲置的状态，以及在抽水和发电状态下的抽水或者发电的功率，本发明实施例中之后的描述不做特别声明。
70.本发明实施例提供了一种抽水蓄能电站的调度方法，如图1所示，该方法包括：
71.101、获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；
72.本发明实施例中，当前执行端获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量。抽水蓄能机组包含了三种运行的状态：发电状态、抽水状态和闲置状态。其中，发电状态是抽水蓄能电站的发电机组工作在发电状态，此时利用从上水库泄出的水能发电，并将产生的电能输送到电力系统；抽水状态是抽水蓄能电站的抽水机组处于抽水工作状态，利用从电力系统中购入的电能将下水库的水抽送到上水库进行存储；抽水蓄能电站的闲置状态为抽水蓄能机组不启动，既不发电也不抽水。抽水蓄能机组这三种状态可以相互转换，即抽水蓄能机组可以从发电状态转换为抽水状态或者闲置状态；也可以从抽水状态转换为发电状态或者闲置状态；还可以从闲置状态转换为发电状态或者抽水状态。
73.需要说明的是，当抽水蓄能机组从闲置状态转换为抽水状态，或者从抽水状态转换为闲置状态并不是瞬时完成，需要通过一个过程才达到。同样的，抽水蓄能机组从闲置状态转换为发电状态，或者从发电状态转换为闲置状态也不是瞬时完成，也需要通过一个过程才达到。上述过程在本发明实施例中称为状态转移过程，其中，包括状态转移持续时段的数量和与所述状态转移持续时段的数量匹配的状态转移单位时段抽水电量或状态转移单位时段发电量。所述状态转移持续时段的数量用于表征状态转移需要跨越的单位时段的数量，如图5所示，抽水蓄能机组从闲置状态转换为发电状态需要跨越的单位时段的数量为2；从发电状态转换为闲置状态需要跨越的单位时段的数量为2；从闲置状态转换为抽水状态需要跨越的单位时段的数量为1；从抽水状态转换为闲置状态需要跨越的单位时段的数量为1。由于每个抽水蓄能机组的性能不尽相同，所以各个抽水蓄能机组在状态转移过程中需要跨越的单位时段的数量也存在差异，本发明实施例不做具体限定。其中，与状态转移持续时段匹配的状态转移单位时段抽水电量用于表征状态转移过程中各个抽水蓄能机组的抽水能力，与状态转移持续时段匹配的状态转移单位时段发电量用于表征状态转移过程中各个抽水蓄能机组的发电能力。例如，图5中抽水蓄能机组从闲置状态转换为发电状态的状态转移持续时段匹配的状态转移单位时段发电量为图5中发电机组启动过程中包括两个单位时段的发电量；抽水蓄能机组从发电状态转换为闲置状态的状态转移持续时段匹配的状态转移单位时段发电量为图5中发电机组停机过程中包括两个单位时段的发电量；抽水蓄能机组从闲置状态转换为抽水状态的状态转移持续时段匹配的状态转移单位时段抽水电量为图5中抽水机组启动过程的抽水电量；抽水蓄能机组从抽水状态转换为闲置状态的状态转移持续时段匹配的状态转移单位时段抽水电量为图5中抽水机组停止过程的抽水电量，本发明实施例不做具体限定。将上述实施例中发电机组启动过程的发电量和发电机组停机过程的发电量进行求和，得到状态转移发电量，即状态转移发电量为所述状态转移持续时段对应的所述状态转移单位时段发电量的总和。同样的，将上述实施例中抽水机组启动过程的抽水电量和抽水机组停止过程的抽水电量进行求和，得到状态转移抽水电量。
74.需要说明的是，由于每个抽水蓄能机组的性能不尽相同，所以各个抽水蓄能机组
在状态转移过程中的状态转移单位时段抽水电量和状态转移单位时段发电量也存在差异，需要预先对各个抽水蓄能机组的能力进行设置，其描述形式可以如下所示：
[0075][0076]
其中，p
mn,g
表示抽水蓄能机组g抽水和发电机组的出力，t
mn,g
表示状态转移过程需要持续的时段数，表示状态转移过程集合，具体包含发电-闲置ga、抽水-闲置pa、闲置-发电ag和闲置-抽水ap等四个转移过程；表示状态转移持续时段i的抽水电量，表示状态转移延续时段i的发电电量，上述抽水电量和发电电量的数值基于实际抽水蓄能机组的具体情况设置，g
psh
为电力系统中所有的抽水蓄能机组的集合。
[0077]
102、基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；
[0078]
本发明实施例中，当前执行端基于电力系统预测的净负荷值以及状态转移抽水电量和状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量。其中，电力系统预测的净负荷值由用户侧负荷的预测值减去电力系统中新能源发电量预测值得到，本发明实施例中确定的抽水蓄能机组的抽发曲线需要满足净负荷需求的电能。根据电力系统中电量平衡的原理，调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量与抽水蓄能电站中发电机组的发电量的总和应该等于净负荷与抽水蓄能电站中抽水机组的抽水电量，其中抽水蓄能电站中发电机组的发电量由状态转移发电量和非状态转移发电量所确定，抽水蓄能电站中抽水机组的抽水电量由状态转移抽水电量和非状态转移抽水电量所确定。
[0079]
103、基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。
[0080]
本发明实施例中，当前执行端基于外部购电量确定抽水蓄能电站的购电成本，包括获取外部发电机组的售电价格，再基于售电价格和外部购电量确定购电成本。其中，外部发电机组的售电价格由电力系统中参与市场竞争的外部发电机组在日前市场中申报的售电价格所决定，通常以报价块的形式进行申报，例如，报价块包含了报价块b销售的电量和售电价格购电成本为外部购电量与售电价格的乘积。需要说明的是，由于各个时间段的售电价格和外部购电量存在差异，因此在确定购电成本时，需要先确定每个时间段的售电价格和外部购电量并进行相乘，得到单位时段的购电成本，然后再对各个单位时段的购电成本进行求和，得到整个抽水蓄能电站的购电成本，用公式表示如下：
[0081][0082]
其中，为电力系统中参与市场竞争的外部发电机组在时段t时报价块b中的售电价格，为单位时段t中所有报价块的集合，t为调度周期内所有时段的集合，为抽水蓄能电站在时段t时的外部购电量。
[0083]
本发明实施例中，当前执行端采用多参数优化方法对购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。其中，多参数优化求解的方法包括但不限于最小二乘法、遗传算法、梯度下降算法、粒子群算法、模拟退火算法等，本发明实施例不做具体限定。
[0084]
进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了进一步明确外部购电量的计算方法，提供了另一种抽水蓄能电站的调度方法，如图2所示，步骤基于电力系统预测的净负荷以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量包括：
[0085]
201、基于所述调度周期内所述电力系统预测的单位时段负荷值和单位时段新能源发电量，确定单位时段净负荷值；
[0086]
本发明实施例中，当前执行端基于调度周期内电力系统预测的单位时段负荷值和单位时段新能源发电量，确定单位时段净负荷值，即由电力系统预测的用户侧单位时段负荷值减去同一单位时段下电力系统中新能源发电量预测值得到各个单位时段净负荷值。
[0087]
202、将所述单位时段净负荷值、所述状态转移单位时段抽水电量、所述状态转移单位时段发电量与非状态转移过程中的非状态转移单位时段抽水电量和非状态转移单位时段发电量相结合，确定单位时段外部购电量；
[0088]
本发明实施例中，当前执行端将单位时段净负荷值、状态转移单位时段抽水电量、状态转移单位时段发电量与非状态转移过程中的非状态转移单位时段抽水电量和非状态转移单位时段发电量相结合，确定单位时段外部购电量。即根据电力系统中电量平衡的原理，调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量与抽水蓄能电站中发电机组的发电量的总和应该等于净负荷与抽水蓄能电站中抽水机组的抽水电量，其中抽水蓄能电站中发电机组的发电量由状态转移发电量和非状态转移发电量所确定，抽水蓄能电站中抽水机组的抽水电量由状态转移抽水电量和非状态转移抽水电量所确定。
[0089]
需要说明的是，电力系统中电量平衡的原理可以用如下公式表示：
[0090][0091]
其中，为抽水蓄能电站在时段t时的外部购电量；为单位时段t中所有报价块的集合；g
psh
为抽水蓄能电站中所有抽水蓄能机组的集合；为单位时段t的净负荷值；为抽水蓄能机组g在单位时段t的发电电量；为抽水蓄能机组g在单位时段t的抽水电量；表示状态转移持续时段i的抽水电量，对于确定的转移其值是基于机组的性能预先确定的；表示状态转移持续时段i的发电电量；t
mn,g
表示状态转移过程需要持续的时间段数；为状态转移过程的集合；表示抽水蓄能机组g,g∈g
psh
在时刻t是否处于从状态m转移到状态n的状态转移过
程中，该值是0-1变量，当表示抽水蓄能机组g在时刻t处于从状态m到状态n的转移之中，否则表示没有处于转移之中；t为调度周期内所有时段的集合。根据上述公式可以推导出抽水蓄能电站在时段t时的外部购电量即为单位时段外部购电量，本发明实施例不做具体限定。
[0092]
203、统计所述调度周期内所有所述单位时段外部购电量，得到所述调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量。
[0093]
本发明实施例中，当前执行端统计调度周期内所有单位时段外部购电量，得到所述调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量，用公式表示如下：
[0094][0095]
需要说明的是，上述公式中单位时段外部购电量由步骤202中的公式推导而来，因此，外部购电量的表达式中包含步骤202公式中的其他变量，如等，本发明实施例不做具体限定。
[0096]
进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了使多参数优化方法调整的相关参数在一定的范围内，满足抽水蓄能电站正常的运行要求，提供了另一种抽水蓄能电站的调度方法，步骤采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解之前，所述方法还包括：
[0097]
为所述购电成本中的相关参数设置约束条件，包括状态转移约束条件、状态维持时间约束条件、抽水蓄能机组额定功率约束条件、水库储能约束条件、水库运行状态约束条件、外部购电量约束条件。
[0098]
本发明实施例中，当前执行端为购电成本中的相关参数设置约束条件，包括状态转移约束条件、状态维持时间约束条件、抽水蓄能机组额定功率约束条件、水库储能约束条件、水库运行状态约束条件、外部购电量约束条件。
[0099]
其中，状态转移约束条件用于对抽水蓄能机组的状态进行约束，确保每个单位时段t抽水蓄能机组只能处于发电、抽水和闲置状态中的一种状态，用公式来表示该约束条件，如下：
[0100][0101]
其中，为在时刻t抽水蓄能机组g为状态m的表示，是0-1变量，表示抽水蓄能机组g∈g
psh
，在时刻处于状态m∈mg，这既包含抽水蓄能机组已经达到状态m，也包含从别的状态转移到状态m的转移过程，该值均为1。不处于状态m∈mg；mg＝{gen,pump,alloff}表示抽水蓄能机组允许的状态集合，具体包含发电gen、抽水pump和闲置alloff；g
psh
是系统中所有抽水蓄能机组的集合；t为调度周期内所有时段的集合。
[0102]
此外，状态转移约束条件还用于对抽水蓄能机组在单位时段的转移情况进行约
束，确保在各个单位时段t时，抽水蓄能机组只能发生一个特定的转移，用公式来表示该约束条件，如下：
[0103][0104]
其中，表示抽水蓄能机组g,g∈g
psh
在单位时段t是否处于从状态m转移到状态n的过程中，是0-1变量；表示抽水蓄能机组g在单位时段t处于从状态m到状态n的转移之中，否则表示没有处于转移之中；表示从状态m可以转移到的状态集合，如抽水蓄能机组在发电状态只可转移为闲置状态，在抽水状态只可转移为闲置状态，在闲置状态可以转移为发电状态或抽水状态；g
psh
是系统中所有抽水蓄能机组的集合；t为调度周期内所有时段的集合。
[0105]
需要说明的是，上述在时刻t抽水蓄能机组g为状态m的表示与抽水蓄能机组g,g∈g
psh
在单位时段t是否处于从状态m转移到状态n的过程中的表示之间的关系可以表示为：
[0106][0107]
其中，表示t-1时段抽水蓄能机组g为状态m的表示；抽水蓄能机组g,g∈g
psh
在单位时段t-1是否处于从状态n转移到状态m的过程中的表示。
[0108]
本发明实施例中，状态维持时间约束条件用于对抽水蓄能机组的的每个状态所持续的最小时间进行约束，确保抽水蓄能机组在每个状态下持续的时间大于等于最小持续时间，用公式来表示该约束条件，如下：
[0109][0110]
其中，为状态m∈mg＝{gen,pump,alloff}的最小维持时间；表示从状态m可以转移到的状态集合；表示在时刻t抽水蓄能机组g为状态n的表示。
[0111]
本发明实施例中，抽水蓄能机组额定功率约束条件用于对抽水蓄能机组的抽水电量和发电电量进行约束，确保抽水蓄能机组的抽水电量和发电电量在允许的范围内，用公式来表示该约束条件，如下：
[0112][0113][0114]
其中，表示抽水蓄能机组g∈g
psh
在时段t是否处于状态m∈mg情况；表示抽水蓄能机组g∈g
psh
在时段t处于状态m∈mg；表示抽水蓄能机组g∈g
psh
在时段t不处于状态m∈mg；分别为抽水蓄能机组g的最小和最大发电电量；
分别为抽水蓄能机组g的最小和最大抽水消耗电量。
[0115]
需要说明的是，上述公式中的变量与状态变量和状态转移变量之间的关系如下：
[0116][0117]
本发明实施例中，水库储能约束条件用于对抽水蓄能电站中的上水库的蓄水能量进行的约束，确保上水库的蓄水能量在给定的范围内，用公式来表示该约束条件，如下：
[0118][0119]
其中，分别为水库r∈r蓄水能量的最小值和最大值；e
r,t
表示水库r∈r在时段t的蓄水能量。
[0120]
需要说明的是，水库储能约束还用于对水库运行初期的蓄水能量和运行末期的蓄水能量进行约束，确保水库在运行初期和运行末期的蓄水能量保持相等，本发明实施例中不做具体限定。
[0121]
本发明实施例中，水库运行状态约束条件用于对同一水库上不同的抽水蓄能机组的状态进行约束，防止同一水库上不同的抽水蓄能机组分别处于发电状态和抽水状态，用公式来表示该约束条件，如下：
[0122][0123][0124][0125]
其中，分别表示水库r∈r在时段t处于抽水、发电和闲置状态，是0-1变量，如果表示水库r在时段t处于抽水状态，否则不处于抽水状态；如果表示水库r在时段t处于发电状态，否则不处于发电状态；分别为变量中状态m取gen或者pump的表示，具体表示为抽水蓄能机组在时段t处于抽水或者发电状态，表示抽水蓄能机组处于抽水状态否则不处于抽水状态，表示抽水蓄能机组处于发电状态否则不处于发电状态；表示水库r∈r包含的抽水蓄能机组的集合。
[0126]
本发明实施例中，外部购电量约束条件用于对整个抽水蓄能电站从所在的电力系统中购入电量的约束，确保外部购电量不大于电力系统内各个参与市场竞争的外部发电机组在日前市场中申报的售电量，用公式来表示该约束条件，如下：
[0127][0128]
其中，为参与市场竞争的外部发电机组在时段t报价块b申报的售电量；为抽
水蓄能电站在时段t时的外部购电量。
[0129]
进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了更加准确得确定抽水蓄能电站中水库的总储能，提供了另一种抽水蓄能电站的调度方法，如图3所示，步骤设置水库储能约束条件之前，所述方法还包括：
[0130]
301、获取所述抽水蓄能机组的抽水能量转换效率和发电能量转换效率；
[0131]
本发明实施例中，当前执行端获取抽水蓄能机组的抽水能量转换效率和发电能量转换效率。其中，抽水能量转换效率用于表征抽水蓄能机组中的抽水机将电能转化成水的势能的能力；发电能量转换效率用于表征抽水蓄能机组中的发电机将水的势能转化为电能的能力。
[0132]
302、基于所述抽水能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于抽水状态时的抽水储能；
[0133]
本发明实施例中，当前执行端基于抽水能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于抽水状态时的抽水储能；其中，抽水状态时的抽水储能包括状态转移持续时段的抽水储能和非状态转移持续时段的抽水储能，可以用如下公式来表示：
[0134][0135]
其中，为抽水蓄能机组抽水时的能量转换效率；为时段t抽水蓄能机组g∈g
psh
的抽水消耗电量；表示抽水蓄能机组g状态转移持续时段i的抽水消耗电量，对于确定的状态转移mn∈m值是基于机组的性能预先确定的；表示抽水蓄能机组g在单位时段t-i+t
mn,g
是否处于从状态m转移到状态n的过程中的表示。
[0136]
303、基于所述发电能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于发电状态时的发电消耗能量；
[0137]
本发明实施例中，当前执行端基于发电能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于发电状态时的发电消耗能量；其中，发电状态时的发电消耗能量包括状态转移持续时段的发电消耗能量和非状态转移持续时段的发电消耗能量，可以用如下公式来表示：
[0138][0139]
其中，为时段t抽水蓄能机组g∈g
psh
的发电电量，mwh；为抽水蓄能机组g∈g
psh
发电时的能量转换效率；表示状态转移延续时段i的发电电量，对于确定的状态转移其值是基于机组的性能预先确定的；表示抽水蓄能机组g在单位时段t-i+t
mn,g
是否处于从状态m转移到状态n的过程中的表示；t
mn,g
表示状态转移过程mn∈m需要持续的时段数；m＝{ga,pa,ag,ap}为状态转移过程的集合。
[0140]
304、对各个所述抽水储能和各个所述发电消耗能量进行统计处理，确定水库储能。
[0141]
本发明实施例中，当前执行端将同一水库中的所有抽水储能和发电消耗能量进行统计处理，用当前水库储能加上所有抽水储能再减去所有发电消耗能量，得到下一时段的水库储能，可以用如下公式来表示：
[0142][0143]
其中，表示水库r中抽水蓄能机组的集合；e
r,t
表示水库r∈r在时段t存储的能量；r为所有水库的集合；e
r,t+1
表示水库r∈r在时段t+1存储的能量。
[0144]
进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了进一步限定多参数优化求解的目标，并且有效促进市场自由调节的作用下的抽水蓄能电站的调度效率和调度的准确性，提供了另一种抽水蓄能电站的调度方法，如图4所示，步骤采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态包括：
[0145]
401、将求解所述购电成本的最小值确定为所述优化求解的目标函数；
[0146]
本发明实施例中，当前执行端将求解所述购电成本的最小值确定为所述优化求解的目标函数，基于上述步骤103和步骤202的描述，可以将目标函数用如下公式来表示：
[0147][0148][0149]
其中，为抽水蓄能电站在时段t时的外部购电量的集合；为抽水蓄能电站在时段t时的外部购电量的集合；为在时段t抽水蓄能机组g为状态m的表示；为在时段t抽水蓄能机组g为状态m的表示；抽水蓄能机组g在时段t的抽水消耗电量；抽水蓄能机组g在时段t的发电电量。
[0150]
需要说明的是，目标函数中的变量与变量之间可以互相转换，转换公式如下：
[0151]
[0152]
402、采用多参数优化方法对所述目标函数中的所述相关参数进行参数优化调整，得到优化调整后的变更参数，所述参数优化调整的范围满足所述约束条件；
[0153]
本发明实施例中，当前执行端采用多参数优化方法对目标函数中的相关参数进行参数优化调整，调整的参数主要涉及抽水蓄能电站在时段t时的外部购电量然而决定参数的相关参数包括或以及和其中，多参数优化求解的方法包括但不限于最小二乘法、遗传算法、梯度下降算法、粒子群算法、模拟退火算法等，本发明实施例不做具体限定。
[0154]
需要说明的是，在调整相关参数是需要注意调整的参数范围应该满足约束条件，包括状态转移约束条件、状态维持时间约束条件、抽水蓄能机组额定功率约束条件、水库储能约束条件、水库运行状态约束条件、外部购电量约束条件。
[0155]
403、基于所述变更参数计算参数优化调整后的优化购电成本，并将所述优化购电成本的最小值对应的所述变更参数，确定为最终调度参数，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的所述单位时段运行状态。
[0156]
本发明实施例中，当前执行端基于变更参数计算参数优化调整后的优化购电成本，并将优化购电成本的最小值对应的变更参数，确定为最终调度参数，得到各个抽水蓄能机组在调度周期内的单位时段运行状态，即抽水蓄能机组在调度周期内的的抽发曲线，如图5所示。
[0157]
需要说明的是，在优化求解的过程中，不一定能得到严格意义上的购电成本的最小值，在这种情况下，可以将迭代过程中处于动态平衡状态下的最小值确定为购电成本的最小值，或者将一定的迭代次数范围内的最小值确定为购电成本的最小值，本发明实施例不做具体限定。
[0158]
本发明实施例提供了一种抽水蓄能电站的调度方法，与现有技术相比，本发明通过获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。本发明将抽水蓄能机组在状态转移过程中的能量变化情况作为调度方案中的考虑因素，对于充分利用抽水蓄能机组的灵活性具有重要意义。此外，在考虑抽水蓄能机组状态转移过程中的能量变化情况下，得到的抽水蓄能机组在调度周期内的抽发曲线更加符合实际情况，提高了抽水蓄能电站的调度精度。
[0159]
作为对上述图1所示方法的实现，本发明实施例提供了一种抽水蓄能电站的调度装置，如图6所示，该装置包括：
[0160]
获取模块51，用于获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；
[0161]
购电量确定模块52，用于基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；
[0162]
调度确定模块53，用于基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述
调度周期内的单位时段运行状态。
[0163]
进一步的，所述获取模块51还用于获取状态转移过程包括的状态转移持续时段的数量和与所述状态转移持续时段匹配的状态转移单位时段抽水电量或状态转移单位时段发电量；
[0164]
所述状态转移抽水电量为所述状态转移持续时段对应的所述状态转移单位时段抽水电量的总和；
[0165]
所述状态转移发电量为所述状态转移持续时段对应的所述状态转移单位时段发电量的总和。
[0166]
进一步的，所述购电量确定模块52还用于：
[0167]
基于所述调度周期内所述电力系统预测的单位时段负荷值和单位时段新能源发电量，确定单位时段净负荷值；
[0168]
将所述单位时段净负荷值、所述状态转移单位时段抽水电量、所述状态转移单位时段发电量与非状态转移过程中的非状态转移单位时段抽水电量和非状态转移单位时段发电量相结合，确定单位时段外部购电量；
[0169]
统计所述调度周期内所有所述单位时段外部购电量，得到所述调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量。
[0170]
进一步的，所述调度确定模块53还用于：
[0171]
获取外部发电机组的售电价格；
[0172]
基于所述售电价格和所述外部购电量确定所述购电成本。
[0173]
进一步的，所述装置还包括约束条件设置模块，用于为所述购电成本中的相关参数设置约束条件，包括状态转移约束条件、状态维持时间约束条件、抽水蓄能机组额定功率约束条件、水库储能约束条件、水库运行状态约束条件、外部购电量约束条件。
[0174]
进一步的，所述装置还包括水库储能确定模块，用于：
[0175]
获取所述抽水蓄能机组的抽水能量转换效率和发电能量转换效率；
[0176]
基于所述抽水能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于抽水状态时的抽水储能；
[0177]
基于所述发电能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于发电状态时的发电消耗能量；
[0178]
对各个所述抽水储能和各个所述发电消耗能量进行统计处理，确定水库储能。
[0179]
进一步的，所述调度确定模块53还用于：
[0180]
将求解所述购电成本的最小值确定为所述优化求解的目标函数；
[0181]
采用多参数优化方法对所述目标函数中的所述相关参数进行参数优化调整，得到优化调整后的变更参数，所述参数优化调整的范围满足所述约束条件；
[0182]
基于所述变更参数计算参数优化调整后的优化购电成本，并将所述优化购电成本的最小值对应的所述变更参数，确定为最终调度参数，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的所述单位时段运行状态。
[0183]
本发明实施例提供了一种抽水蓄能电站的调度装置，与现有技术相比，本发明通过获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成
本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。本发明将抽水蓄能机组在状态转移过程中的能量变化情况作为调度方案中的考虑因素，对于充分利用抽水蓄能机组的灵活性具有重要意义。此外，在考虑抽水蓄能机组状态转移过程中的能量变化情况下，得到的抽水蓄能机组在调度周期内的抽发曲线更加符合实际情况，提高了抽水蓄能电站的调度精度。
[0184]
根据本发明一个实施例提供了一种存储介质，所述存储介质存储有至少一可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的抽水蓄能电站的调度方法。
[0185]
图7示出了根据本发明一个实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，本发明具体实施例并不对计算机设备的具体实现做限定。
[0186]
如图7所示，该计算机设备可以包括：处理器(processor)602、通信接口(communications interface)604、存储器(memory)606、以及通信总线608。
[0187]
其中：处理器602、通信接口604、以及存储器606通过通信总线608完成相互间的通信。
[0188]
通信接口604，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。
[0189]
处理器602，用于执行程序610，具体可以执行上述抽水蓄能电站的调度方法实施例中的相关步骤。
[0190]
具体地，程序610可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
[0191]
处理器602可能是中央处理器cpu，或者是特定集成电路asic(application specific integrated circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。计算机设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个cpu；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个cpu以及一个或多个asic。
[0192]
存储器606，用于存放程序610。存储器606可能包含高速ram存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0193]
程序610具体可以用于使得处理器602执行以下操作：
[0194]
获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；
[0195]
基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；
[0196]
基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。
[0197]
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0198]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修
改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种抽水蓄能电站的调度方法，其特征在于，包括：获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态转移过程包括状态转移持续时段的数量和与所述状态转移持续时段匹配的状态转移单位时段抽水电量或状态转移单位时段发电量；所述状态转移抽水电量为所述状态转移持续时段对应的所述状态转移单位时段抽水电量的总和；所述状态转移发电量为所述状态转移持续时段对应的所述状态转移单位时段发电量的总和。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于电力系统预测的净负荷以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量包括：基于所述调度周期内所述电力系统预测的单位时段负荷值和单位时段新能源发电量，确定单位时段净负荷值；将所述单位时段净负荷值、所述状态转移单位时段抽水电量、所述状态转移单位时段发电量与非状态转移过程中的非状态转移单位时段抽水电量和非状态转移单位时段发电量相结合，确定单位时段外部购电量；统计所述调度周期内所有所述单位时段外部购电量，得到所述调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本包括：获取外部发电机组的售电价格；基于所述售电价格和所述外部购电量确定所述购电成本。5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解之前，所述方法还包括：为所述购电成本中的相关参数设置约束条件，包括状态转移约束条件、状态维持时间约束条件、抽水蓄能机组额定功率约束条件、水库储能约束条件、水库运行状态约束条件、外部购电量约束条件。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述设置水库储能约束条件之前，所述方法还包括：获取所述抽水蓄能机组的抽水能量转换效率和发电能量转换效率；基于所述抽水能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于抽水状态时的抽水储能；基于所述发电能量转换效率确定所述抽水蓄能机组处于发电状态时的发电消耗能量；对各个所述抽水储能和各个所述发电消耗能量进行统计处理，确定水库储能。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态包括：将求解所述购电成本的最小值确定为所述优化求解的目标函数；采用多参数优化方法对所述目标函数中的所述相关参数进行参数优化调整，得到优化调整后的变更参数，所述参数优化调整的范围满足所述约束条件；基于所述变更参数计算参数优化调整后的优化购电成本，并将所述优化购电成本的最小值对应的所述变更参数，确定为最终调度参数，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的所述单位时段运行状态。8.一种抽水蓄能电站的调度装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；购电量确定模块，用于基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；调度确定模块，用于基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。9.一种存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行软件，所述可执行软件执行如权利要求1-7中任一项所述的抽水蓄能电站的调度方法对应的操作。10.一种计算机设备，包括处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的抽水蓄能电站的调度方法对应的操作。

技术总结
本发明公开了一种抽水蓄能电站的调度方法及装置、存储介质、计算机设备，属于电力统筹技术领域，主要解决现有技术中对抽水蓄能机组的调度策略不够精准的问题，包括获取各个抽水蓄能机组在状态转移过程中的状态转移抽水电量和状态转移发电量；基于电力系统预测的净负荷值以及所述状态转移抽水电量和所述状态转移发电量，确定调度周期内抽水蓄能电站的外部购电量；基于所述外部购电量确定所述抽水蓄能电站的购电成本，并采用多参数优化方法对所述购电成本进行优化求解，得到各个所述抽水蓄能机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。机组在所述调度周期内的单位时段运行状态。


技术研发人员：李晓刚 邹斌 杨立兵 胡宏 吴敏 刘福斌 朱雨蕙 洪元瑞 陈中阳
受保护的技术使用者：国家电网有限公司华东分部
技术研发日：2023.03.06
技术公布日：2023/7/12