电力市场水电机组的组合控制方法、装置、设备和介质与流程

1.本技术涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种电力市场水电机组的组合控制方法、装置、设备和介质。


背景技术：

2.随着电力市场建设逐步推进，传统电力调度和发电计划的模式正在发生改变，安全约束机组组合(security constrained unit commitment，scuc)是电力市场环境下编制日前、实时发电计划的核心环节，其通常以发电侧成本最小化或全社会效益最大化为目标，综合考虑电力供需平衡、机组物理特性和电网安全等约束条件，对机组组合进行优化计算，出清求解得到机组组合计划。
3.为缓解能源资源约束和生态环境压力，梯级水电作为电网电源和电池调节者参与电力市场化交易，可以促进富余电量的消纳，实现资源的高效配置。但在梯级水电快速发展过程中，仍然存在着严重的弃水问题，水电资源利用率低。为增大水电能源消纳量，在电力现货市场出清过程中，考虑梯级水电的安全约束机组组合需要结合弃水成本和发电侧成本，对机组组合计划进行优化，从而合理控制电力市场水电机组组合。
4.然而，结合弃水成本的电力现货市场出清模型通常求解效率较低，很难在合理时间内完成电力市场水电机组的组合控制优化，导致发电计划编制延迟，难以支撑电力现货市场出清业务的开展。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够快速对考虑弃水代价的电力市场进行出清优化的电力市场水电机组的组合控制方法、装置、设备和介质。
6.第一方面，本技术提供了一种电力市场水电机组的组合控制方法。该方法包括：
7.根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型，目标安全约束机组组合模型通过弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新得到；
8.根据目标安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划；
9.根据所述机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。
10.在其中一个实施例中，根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值，包括：
11.根据基础数据构建初始安全约束机组组合模型，剔除初始安全约束机组组合模型中的第一约束条件，得到第一安全约束机组组合模型；
12.根据第一安全约束机组组合模型确定预出清结果，预出清结果为电力市场总发电代价值最小时的各机组出力计划、各机组启停计划和各水电机组的弃水电量；
13.根据预出清结果得到弃水估计代价值。
14.在其中一个实施例中，该方法还包括：
15.在初始安全约束机组组合模型的目标函数中剔除弃水估计代价值，得到更新后的
目标函数；
16.根据更新后的目标函数构建目标安全约束机组组合模型。
17.在其中一个实施例中，根据安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划，包括：
18.通过预出清结果设置目标安全约束机组组合模型的初始解；
19.根据初始解对目标安全约束机组组合模型进行热启动，以确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划。
20.在其中一个实施例中，根据基础数据构建初始安全约束机组组合模型，剔除初始安全约束机组组合模型中的第一约束条件，得到第一安全约束机组组合模型，包括：
21.通过基础数据得到电力市场机组运行和电网运行的边界条件；
22.通过边界条件构建第一安全约束机组组合初始模型。
23.在其中一个实施例中，基础数据包括电力市场的机组运行件、日前计划、安全校核约束、电网负荷信息以及水库水电厂信息中的至少一类。
24.第二方面，本技术还提供了一种电力市场水电机组的组合控制装置。该装置包括：
25.构建模块，用于根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型，目标安全约束机组组合模型通过弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新得到；
26.确定模块，用于根据目标安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划；
27.控制模块，用于根据所述机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。
28.第三方面，本技术还提供了一种计算机设备。该计算机设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
29.根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型，目标安全约束机组组合模型通过弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新得到；
30.根据目标安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划；
31.根据所述机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。
32.第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
33.根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型，目标安全约束机组组合模型通过弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新得到；
34.根据目标安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划；
35.根据所述机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。
36.第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
37.根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型，目标安全约束机组组合模型通过弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新得到；
38.根据目标安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值
的差值最小时的机组组合计划；
39.根据所述机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。
40.上述电力市场水电机组的组合控制方法、装置、设备和介质，根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值，并通过弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新，得到目标安全约束机组组合模型，其中目标安全约束机组组合模型以电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值作为约束目标，在求解目标安全约束机组组合模型过程中，即根据目标安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划，其中电力市场总发电代价值包括机组运行代价值、断面约束松弛惩罚代价值和弃水代价值，再根据目标安全约束机组组合模型求解得到的决策变量机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。本技术考虑弃水代价的电力市场出清模型，如初始安全约束机组组合模型，通常为混合整数模型，在电力市场出清求解中，由于初始安全约束机组组合模型的约束目标的各个部分在不同量级水平下，例如弃水代价值可能为其他代价的10-100倍，一方面导致混合整数线性模型松弛后的线性规划问题求解效率大幅降低，另一方面求解器求解时受到弃水代价过高的影响，会导致潮流越限、机组发电成本偏离实际情况等问题。相较于传统技术通常采用调小弃水惩罚因子的方式以降低约束目标，容易产生弃水代价，实际业务情况下难以接受；以及传统技术采取增加求解精度的方式获得更为精确的求解结果，增加求解精度往往会导致求解时间过长甚至无法在合理时间内完成出清模型的计算的问题，本技术的方法通过电力市场的基础数据确定弃水估计代价值，将初始安全约束机组组合模型的约束目标与弃水估计代价值做差，即将机组运行代价值、断面约束松弛惩罚代价值和弃水代价值与弃水估计代价值之差的最小值作为约束目标，构建目标安全约束机组组合模型，通过将机组运行代价值、断面约束松弛惩罚代价值和弃水代价值与弃水估计代价值做差，使得目标安全约束机组组合模型约束目标的各个部分处于相同量级，从而保证其在合理的范围之内。本技术在求解目标安全约束机组组合模型时，即在根据目标安全约束机组组合模型确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划时，加快了松弛问题的求解速度，并能够在合理时间内求出高质量的解，从而能够快速对考虑弃水代价的电力市场内水电机组组合进行控制，可以支撑电力现货市场出清业务的开展，可靠性强。
附图说明
41.图1为一个实施例中电力市场水电机组的组合控制方法的应用环境图；
42.图2为一个实施例中电力市场水电机组的组合控制方法的流程示意图；
43.图3为一个实施例中确定弃水估计代价值的流程示意图；
44.图4为另一个实施例中确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划的流程示意图；
45.图5为另一个实施例中电力市场水电机组的组合控制方法的流程示意图；
46.图6为一个实施例中电力市场水电机组的组合控制装置的结构框图；
47.图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
48.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
49.本技术实施例提供的电力市场水电机组的组合控制方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102通过网络与服务器104进行通信。数据存储系统可以存储服务器104需要处理的数据。数据存储系统可以集成在服务器104上，也可以放在云上或其他网络服务器上。数据存储系统用于存储电力市场的基础数据。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑、物联网设备和便携式可穿戴设备，物联网设备可为智能音箱、智能电视、智能空调、智能车载设备等。便携式可穿戴设备可为智能手表、智能手环、头戴设备等。服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。
50.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种电力市场水电机组的组合控制方法，以该方法应用于图1中的服务器为例进行说明，包括以下步骤：
51.步骤202，根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型。
52.其中，电力市场是指发电企业等市场主体以市场化交易的形式提供电力服务的交易机制，主要包括日前、日内、实时的电能量交易，通过竞争形成分时市场出清价格，并配套开展调频、备用等辅助服务交易。
53.由于电力市场的改革不断深化，电力市场出清需要进一步深度考虑现实电网中众多业务场景及业务逻辑。在当前的电力市场环境下，大规模水电系统的建设正在逐步完善，流域梯级大、中型水电站逐渐成为主要的竞争主体。当上游水电站的中标电量较多，下游水电站的中标电量较少或不中标时，容易导致下游水电站被迫弃水，造成了大量的资源浪费。基于此，为了满足实际电力市场的出清规则并尽可能减少弃水代价，区域级大规模电力市场出清模型中需要描述复杂业务场景，并引入大量整数变量。考虑梯级水电的安全约束机组组合模型的约束目标通常在机组运行代价的基础上考虑弃水代价和断面约束松弛惩罚代价。
54.其中，弃水代价通常采用弃水电量与预设的弃水惩罚因子的乘积，弃水电量是指在水电站发电能力下可用来发电，但因各种原因导致实际未用于发电而舍弃的电量，通过预设的弃水惩罚因子作为权重，将其也纳入模型的约束目标中，使得出清时尽可能地减少水电能源的弃水代价，保证水电能源的最大程度消纳。
55.示例性地，将带有弃水代价的电力市场出清模型作为初始安全约束机组组合模型，该初始安全约束机组组合模型以电力市场总发电代价作为约束目标，电力市场总发电代价包括机组运行代价、弃水代价和断面约束松弛惩罚代价，机组运行代价包括机组发电代价和机组启停代价；该初始安全约束机组组合模型以各机组出力计划、各机组启停计划、断面的正反向潮流松弛变量和各水电机组的弃水水量为决策变量；该初始安全约束机组组合模型以系统约束、潮流约束和水电约束为约束条件。
56.示例性地，初始安全约束机组组合模型的约束目标可以表示为：
[0057][0058]
其中，其中n表示机组的总台数，t表示所考虑的总时段数，假设一天考虑96时段，则t为96，m为机组报价总段数，p
i,t,m
为机组i在t时段第m个出力区间中的中标电力，p
i,t
表示机组i在t时段的出力等于机组i在t时段的出力等于段申报的第m个出力分段对应的能量价格，为机组i的单次启动费用，η
i,t
为机组i在t时段是否切换到启动状态，η
i,t
＝1表示机组切换到启动状态，η
i,t
＝1表示机组状态不变，ms为用于市场出清优化的断面约束松弛罚因子，分别为断面s的正、反向潮流松弛变量；ns为断面总数，ωh为水电机组的集合，为水电机组i在时段t的弃水电量，mh为弃水惩罚因子。
[0059]
上述初始安全约束机组组合模型通常为混合整数模型，其约束目标的各个部分，即机组运行代价、弃水代价和断面约束松弛惩罚代价，通常在不同的量级水平下，例如，在夏天汛期弃水代价可能为其他代价的10-100倍。在该初始安全约束机组组合模型的出清求解过程中，由于弃水代价和其他代价处于不同的量级，导致混合整数线性模型松弛后的线性规划问题求解效率大幅降低；此外，在采用求解器出清求解时，由于收敛gap参数的存在，求解器在求解问题时受到弃水代价过高的影响，会导致潮流越限和机组发电代价偏离实际情况。
[0060]
本技术实施例首先根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值，其中，弃水估计代价值是指弃水代价的估计值。再通过弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型进行更新，得到目标安全约束机组组合模型。
[0061]
示例性地，将初始安全约束机组组合模型的约束目标与弃水估计代价值做差，得到目标安全约束机组组合模型的约束目标，即以电力市场总发电代价值与弃水估计代价值之差的最小值为约束目标，以系统约束、潮流约束和水电约束为约束条件，建立目标安全约束机组组合模型。
[0062]
示例性地，目标安全约束机组组合模型的约束目标可以表示为：
[0063][0064]
其中，为机组运行代价值，为断面约束松弛惩罚代价值，为弃水代价值，a为弃水估计代价值。
[0065]
步骤204，根据目标安全约束机组组合模型确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划。
[0066]
其中，电力市场总发电代价值包括机组运行代价值、弃水代价值和断面约束松弛惩罚代价值。将电力市场总发电代价值与弃水估计代价值做差，以其差值最小为目标，以系统约束、潮流约束和水电约束为约束条件，确定机组组合计划，该机组组合计划包括各机组
出力计划、各机组启停计划、断面的正反向潮流松弛变量和各水电机组的弃水电量。
[0067]
通过在初始安全约束机组组合模型的约束目标上减去弃水估计代价值，得到目标安全约束机组组合模型的约束目标，使得目标安全约束机组组合模型的约束目标的各个部分处于相同量级，从而保证其在合理的范围之内。在求解目标安全约束机组组合模型时，即在根据目标安全约束机组组合模型确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划时，加快了松弛问题的求解速度，能够在合理时间内求出高质量的解。由于其约束目标在合理范围之内，当采用分支定界算法时在各个节点的松弛问题能够得到有效的求解。
[0068]
在一种实现方式中，目标安全约束机组组合模型的系统约束包括系统负荷平衡约束、系统正备用容量约束、系统负备用容量约束和机组出力上下限约束。
[0069]
系统负荷平衡约束可以表示为：
[0070][0071]
其中，p
i,t
表示机组i在t时段的出力；d
t
为t时段的系统负荷。
[0072]
系统正备用容量约束是指一般整个电力系统在确保功率平衡的条件下，需要留有一定水平的容量备用来防止系统负荷预测偏差以及各种实际运行事故带来的供需不平衡波动，其可以表示为：
[0073][0074]
其中，α
i,t
表示机组i在t时段的启停状态，α
i,t
＝0表示机组停机，α
i,t
＝1表示机组开机；为机组i在t时段的最大出力；为t时段的系统正备用容量要求。
[0075]
系统负备用容量约束可以表示为：
[0076][0077]
其中，为机组i在t时段的最小出力；为t时段的系统负备用容量要求。
[0078]
机组出力上下限约束可以表示为：
[0079][0080]
其中，若机组停机，α
i,t
＝0，则通过该约束条件可以将机组出力限定为0；若机组开机，α
i,t
＝1，该约束条件为常规的出力上下限约束。
[0081]
在一种实现方式中，目标安全约束机组组合模型的潮流约束可以表示为：
[0082][0083]
其中，分别为断面s的潮流传输极限，g
s-i
为机组i所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子，g
s-j
为联络线j所在节点对断面s的发电机输出功率转移分布因子，g
s-k
为节点k对断面s的发电机输出功率转移分布因子，分别为断面s的正、反向潮流松弛变量。
[0084]
在一种实现方式中，目标安全约束机组组合模型的水电约束包括弃水电量判定约束和水电水位控制约束。
[0085]
弃水电量判定约束可以表示为：
[0086][0087]
其中，为水电机组i在时段t的弃水电量，p
i,max
为水电i的机组容量，p
i,t
为水电i在时段t的出力，为水电i在时段t的弃水流量，hi为水电i的耗水率，m为足够大的正数，αi为0-1变量，当时，αi＝1；当时，αi＝0。
[0088]
在水电水位控制约束中，为了方便建模，本方案假设：在日前出清的时段内，水电站的耗水率和水库水面面积不变；上级水电站的下泄流量不影响日前水电站间的迟滞时间，水电水位控制约束可以表示为：
[0089][0090]
其中，是在时段t末水电站i水位要求上下限；hi为水电站i的耗水率；si代表水电站i的水库水面面积；i
i,τ
表示水电站i在时段τ的自然来水流量；上述参数均可通过水调系统获取；z
i,0
代表水电站i在次日零点的初始水位，通过市场运营机构系统获取；up(i)、s(i)分别代表水电站i的上游水电站和上游迟滞时间；p
i,τ
、表示水电站i在时段τ的出力和弃水流量。q
up(i),t-s(i)
、分别为水电站i的上游水电站up(i)在时段t-s(i)的发电流量和弃水流量。
[0091]
步骤206，根据机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。
[0092]
其中，该机组组合计划包括各机组出力计划、各机组启停计划、断面的正反向潮流松弛变量和各水电机组的弃水电量。得到机组组合计划之后，根据其中的水电机组的出力计划、水电机组的启停计划和水电机组的弃水电量对水电机组组合进行控制。
[0093]
上述电力市场水电机组的组合控制方法中，根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值，并通过弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新，得到目标安全约束机组组合模型，其中目标安全约束机组组合模型以电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值作为约束目标，在求解目标安全约束机组组合模型过程中，即根据目标安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划，其中电力市场总发电代价值包括机组运行代价值、断面约束松弛惩罚代价值和弃水代价值，再根据目标安全约束机组组合模型求解得到的决策变量机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。考虑弃水代价的电力市场出清模型，如初始安全约束机组组合模型，通常为混合整数模型，在电力市场出清求解中，由于初始安全约束机组组合模型的约束目标的各个部分在不同量级水平下，例如弃水代价值可能为其他代价的10-100倍，一方面
导致混合整数线性模型松弛后的线性规划问题求解效率大幅降低，另一方面求解器求解时受到弃水代价过高的影响，会导致潮流越限、机组发电成本偏离实际情况等问题。传统技术通常采用调小弃水惩罚因子的方式以降低约束目标，但此种方式容易产生弃水代价，实际业务情况下难以接受；传统技术还采取增加求解精度的方式获得更为精确的求解结果，然而增加求解精度往往会导致求解时间过长甚至无法在合理时间内完成出清模型的计算。本技术实施例通过电力市场的基础数据确定弃水估计代价值，将初始安全约束机组组合模型的约束目标与弃水估计代价值做差，即将机组运行代价值、断面约束松弛惩罚代价值和弃水代价值与弃水估计代价值之差的最小值作为约束目标，构建目标安全约束机组组合模型，通过将机组运行代价值、断面约束松弛惩罚代价值和弃水代价值与弃水估计代价值做差，使得目标安全约束机组组合模型约束目标的各个部分处于相同量级，从而保证其在合理的范围之内。在求解目标安全约束机组组合模型时，即在根据目标安全约束机组组合模型确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划时，加快了松弛问题的求解速度，并能够在合理时间内求出高质量的解，从而能够快速对考虑弃水代价的电力市场进行水电机组组合控制以及出清优化。
[0094]
在一个实施例中，电力市场的基础数据可以包括各级电力调度机构上报的电力市场的机组运行件、日前计划、安全校核约束、电网负荷信息以及水库水电厂信息。
[0095]
本实施例通过获取各级电力调度机构上报的电力市场基础数据，来确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型的构建。
[0096]
在一个实施例中，如图3所示，根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值，包括：
[0097]
步骤302，根据基础数据构建初始安全约束机组组合模型，剔除初始安全约束机组组合模型中的第一约束条件，得到第一安全约束机组组合模型。
[0098]
示例性地，获取电力市场的基础数据，如各级电力调度机构上报的电力市场的机组运行件、日前计划、安全校核约束、电网负荷信息以及水库水电厂信息。根据上述基础数据，构建初始安全约束机组组合模型。
[0099]
初始安全约束机组组合模型以电力市场总发电代价作为约束目标，电力市场总发电代价包括机组运行代价、弃水代价和断面约束松弛惩罚代价，机组运行代价包括机组发电代价和机组启停代价；该初始安全约束机组组合模型以各机组出力计划、各机组启停计划、断面的正反向潮流松弛变量和各水电机组的弃水水量为决策变量；该初始安全约束机组组合模型以系统约束、潮流约束和水电约束为约束条件。
[0100]
在一种实现方式中，在获取初始安全约束机组组合模型之后，剔除初始安全约束机组组合模型中的潮流约束，得到第一安全约束机组组合模型。即第一安全约束机组组合模型为不包括潮流约束的安全约束机组组合模型，其以电力市场总发电代价作为约束目标，以各机组出力计划、各机组启停计划、断面的正反向潮流松弛变量和各水电机组的弃水水量为决策变量，以系统约束和水电约束为约束条件。
[0101]
步骤304，根据第一安全约束机组组合模型确定预出清结果。
[0102]
其中，预出清结果为根据第一安全约束机组组合模型确定的电力市场总发电代价值最小时的各机组出力计划、各机组启停计划、断面的正反向潮流松弛变量和各水电机组的弃水电量。
[0103]
去除潮流约束得到的第一安全约束机组组合模型可以快速预出清，得到预出清结果，其计算效率高，比较符合工程上的应用。并且，由于弃水代价通常比其他代价具有更高的量级，而潮流约束与断面约束松弛惩罚代价相关联，因此不考虑潮流约束的模型计算出的各水电机组弃水电量和带潮流约束计算出来的各水电机组的弃水电量基本一致。
[0104]
步骤306，根据预出清结果得到弃水估计代价值。
[0105]
将预出清结果中的各水电机组的弃水电量带入弃水代价值中，即可得到弃水估计代价值。
[0106]
本实施例中，通过将初始安全约束机组组合模型中潮流约束去除，得到第一安全约束机组组合模型，第一安全约束机组组合模型即为不包括潮流约束的安全约束机组组合模型，通过不包括潮流约束的安全约束机组组合模型获取电力市场总发电代价值最小时各水电机组的弃水电量，通过当前各水电机组的弃水电量得到弃水估计代价值。该方法计算效率高，比较符合工程上的应用，能够快速确定弃水估计代价值，并且，由于弃水代价通常比其他代价具有更高的量级，而潮流约束与断面约束松弛惩罚代价相关联，因此不考虑潮流约束的模型计算出的各水电机组弃水电量和带潮流约束计算出来的各水电机组的弃水电量基本一致，在快速获取弃水估计代价值的同时保证了一定的准确性。
[0107]
在一个实施例中，根据基础数据构建初始安全约束机组组合模型，剔除初始安全约束机组组合模型中的第一约束条件，得到第一安全约束机组组合模型，包括：通过基础数据得到电力市场机组运行和电网运行的边界条件；通过边界条件构建第一安全约束机组组合初始模型。
[0108]
示例性地，通过电力市场的基础数据获取电力市场机组运行和电网运行的边界条件，根据各边界条件确定初始安全约束机组组合模型中参数或固定值等非决策变量，从而构建初始安全约束机组组合模型，并剔除潮流约束之后得到第一安全约束机组组合初始模型。
[0109]
本实施例通过基础数据得到电力市场机组运行和电网运行的边界条件，通过边界条件构建第一安全约束机组组合初始模型，从而根据电力市场的基础数据获取构建模型所需的非决策变量。
[0110]
在一个实施例中，该电力市场水电机组的组合控制方法还包括在初始安全约束机组组合模型的目标函数中剔除弃水估计代价值，得到更新后的目标函数；根据更新后的目标函数构建目标安全约束机组组合模型。
[0111]
本实施例通过在初始安全约束机组组合模型的目标函数中剔除弃水估计代价值，得到更新后的目标函数；根据更新后的目标函数构建目标安全约束机组组合模型，以更新后的目标函数作为目标安全约束机组组合模型的约束目标，从而使出清求解的目标函数在合理的范围之内，加快求解的速度并提供高质量的出清结果。
[0112]
在一个实施例中，如图4所示，根据安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划，包括：
[0113]
步骤402，通过预出清结果设置目标安全约束机组组合模型的初始解。
[0114]
其中，预出清结果即为根据第一安全约束机组组合模型确定的电力市场总发电代价值最小时的各机组出力计划、各机组启停计划、断面的正反向潮流松弛变量和各水电机
组的弃水电量。
[0115]
示例性地，在去除潮流约束后，得到的第一安全约束机组组合模型，根据第一安全约束机组组合模型可以快速得到预出清结果，当根据目标安全约束机组组合模型获取电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划时，可以将预出清结果作为目标安全约束机组组合模型的初始解，从而进一步加快求解速度，最终在合理时间范围内得到出清结果。
[0116]
步骤404，根据初始解对目标安全约束机组组合模型进行热启动，以确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划。
[0117]
示例性地，可以使用商业求解器(gurobi、cplex)通过预出清结果设置目标安全约束机组组合模型的初始解进行热启动以进一步加快求解速度，最终在合理时间范围内得到出清结果。
[0118]
本实施例通过预出清结果设置目标安全约束机组组合模型的初始解，根据初始解对目标安全约束机组组合模型进行热启动，以确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划，能够进一步通过热启动加速目标安全约束机组组合模型的求解效率。
[0119]
在一个实施例中，如图5所示，提供了一种电力市场水电机组的组合控制方法，包括：
[0120]
步骤502，构建初始安全约束机组组合模型。
[0121]
示例性地，获取电力市场的基础数据，如各级电力调度机构上报的电力市场的机组运行件、日前计划、安全校核约束、电网负荷信息以及水库水电厂信息。根据上述基础数据，确定电力市场机组运行和电网运行的边界条件，并构建初始安全约束机组组合模型。
[0122]
步骤504，基于初始安全约束机组组合模型，去除潮流约束，得到第一安全约束机组组合模型。
[0123]
步骤506，通过第一安全约束机组组合模型确定预出清结果并获取弃水成本估计量。
[0124]
步骤508，通过弃水成本估计量更新初始安全约束机组组合模型的目标函数，得到目标安全约束机组组合模型。
[0125]
步骤510，基于预出清结果对目标安全约束机组组合模型进行热启动，并获取电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划。
[0126]
步骤512，通过机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。
[0127]
在一种实现方式中，表1为改进前后运行时间对比，其中，改进前为直接调用商业求解器(gurobi)求解初始安全约束机组组合模型的时间，改进后为采用步骤502至步骤510，并调用商业求解器(gurobi)的求解时间。可见，本技术实施例通过更新目标函数构建的目标安全约束机组组合模型和热启动在求解效率上取得了显著的提速效果，总的求解效率提升约百分之五十。
[0128]
表1改进前后运行时间对比
[0129] 改进前改进后运行时间489秒256秒
[0130]
本实施例对实际运行的水电厂水位控制实现了数学约束描述，完善了市场规则的
完整性，通过求解弃水代价的估计量来更新初始安全约束机组组合模型的目标函数，使得目标安全约束机组组合模型的目标函数处于合理范围，一方面加快了松弛问题的求解速度，另一方面能够在合理时间内求出高质量的解，并进一步通过热启动加速更新目标函数后的模型的求解效率。
[0131]
应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0132]
基于同样的发明构思，本技术实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的电力市场水电机组的组合控制方法的电力市场水电机组的组合控制装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个电力市场水电机组的组合控制装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于电力市场水电机组的组合控制方法的限定，在此不再赘述。
[0133]
在一个实施例中，如图6所示，提供了一种电力市场水电机组的组合控制装置，包括：构建模块602、确定模块604和控制模块606，其中：
[0134]
构建模块602，用于根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型，目标安全约束机组组合模型通过弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新得到。
[0135]
确定模块604，用于根据目标安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划。
[0136]
控制模块606，用于根据所述机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。
[0137]
在一个实施例中，该构建模块602在执行根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值时进一步被配置为：根据基础数据构建初始安全约束机组组合模型，剔除初始安全约束机组组合模型中的第一约束条件，得到第一安全约束机组组合模型；根据第一安全约束机组组合模型确定预出清结果，预出清结果为电力市场总发电代价值最小时的各机组出力计划、各机组启停计划和各水电机组的弃水电量；根据预出清结果得到弃水估计代价值。
[0138]
在一个实施例中，该构建模块602进一步被配置为：在初始安全约束机组组合模型的目标函数中剔除弃水估计代价值，得到更新后的目标函数；根据更新后的目标函数构建目标安全约束机组组合模型。
[0139]
在一个实施例中，该确定模块604在执行根据安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划时进一步被配置为：根据安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划，包括：通过预出清结果设置目标安全约束机组组合模型的初始解；根据初始解对目标安全约束机组组合模型进行热启动，以确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划。
[0140]
在一个实施例中，该构建模块602在执行根据基础数据构建初始安全约束机组组
合模型，剔除初始安全约束机组组合模型中的第一约束条件，得到第一安全约束机组组合模型时，进一步被配置为：通过基础数据得到电力市场机组运行和电网运行的边界条件；通过边界条件构建第一安全约束机组组合初始模型。
[0141]
在一个实施例中，该基础数据包括电力市场的机组运行件、日前计划、安全校核约束、电网负荷信息以及水库水电厂信息中的至少一类。
[0142]
上述电力市场水电机组的组合控制装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0143]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括处理器、存储器、输入/输出接口(input/output，简称i/o)和通信接口。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储电力市场基础数据。该计算机设备的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电力市场水电机组的组合控制方法。
[0144]
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术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。
[0145]
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述各方法实施例中的步骤。
[0146]
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
[0147]
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例中的步骤。
[0148]
需要说明的是，本技术所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于分析的数据、存储的数据、展示的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据，且相关数据的收集、使用和处理需要遵守相关国家和地区的相关法律法规和标准。
[0149]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(reram)、磁变存储器(magnetoresistive random access memory，mram)、铁电存储器
(ferroelectric random access memory，fram)、相变存储器(phase change memory，pcm)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。本技术所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本技术所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。
[0150]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0151]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种电力市场水电机组的组合控制方法，其特征在于，所述方法包括：根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型，所述目标安全约束机组组合模型通过所述弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新得到；根据所述目标安全约束机组组合模型，确定所述电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划；根据所述机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值，包括：根据所述基础数据构建初始安全约束机组组合模型，剔除所述初始安全约束机组组合模型中的第一约束条件，得到第一安全约束机组组合模型；根据所述第一安全约束机组组合模型确定预出清结果，所述预出清结果为所述电力市场总发电代价值最小时的各机组出力计划、各机组启停计划和各水电机组的弃水电量；根据所述预出清结果得到所述弃水估计代价值。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述初始安全约束机组组合模型的目标函数中剔除所述弃水估计代价值，得到更新后的目标函数；根据所述更新后的目标函数构建所述目标安全约束机组组合模型。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述安全约束机组组合模型，确定所述电力市场总发电代价值与所述弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划，包括：通过所述预出清结果设置所述目标安全约束机组组合模型的初始解；根据所述初始解对所述目标安全约束机组组合模型进行热启动，以确定所述电力市场总发电代价值与所述弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述基础数据构建初始安全约束机组组合模型，剔除所述初始安全约束机组组合模型中的第一约束条件，得到第一安全约束机组组合模型，包括：通过所述基础数据得到所述电力市场机组运行和电网运行的边界条件；通过所述边界条件构建所述第一安全约束机组组合初始模型。6.根据权利要求1至5任意一项所述的方法，其特征在于，所述基础数据包括所述电力市场的机组运行件、日前计划、安全校核约束、电网负荷信息以及水库水电厂信息中的至少一类。7.一种电力市场水电机组的组合控制装置，其特征在于，所述装置包括：构建模块，用于根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型，所述目标安全约束机组组合模型通过所述弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新得到；确定模块，用于根据所述目标安全约束机组组合模型，确定所述电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划；控制模块，用于根据所述机组组合计划对电力系统内水电机组组合进行控制。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。

技术总结
本申请涉及一种电力市场水电机组的组合控制方法、装置、设备和介质。所述方法包括：根据电力市场的基础数据确定弃水估计代价值和目标安全约束机组组合模型，目标安全约束机组组合模型通过所述弃水估计代价值对初始安全约束机组组合模型更新得到；根据目标安全约束机组组合模型，确定电力市场总发电代价值与弃水估计代价值的差值最小时的机组组合计划；根据机组组合计划对电力系统内的机组出清。采用本方法能够快速对考虑弃水代价的电力市场水电机组组合控制。电机组组合控制。电机组组合控制。


技术研发人员：彭超逸 胡荣 周华锋 胡亚平 马光 禤培正 徐赫锴 项俊豪 饶倩雯
受保护的技术使用者：中国南方电网有限责任公司
技术研发日：2023.04.18
技术公布日：2023/7/20