本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度領(lǐng)域，尤其涉及一種兼顧余留期水資源利用的水風(fēng)光短期風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度方法。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，以風(fēng)電和光伏發(fā)電為主的新能源發(fā)電技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到迅猛發(fā)展。但風(fēng)、光出力具有較強(qiáng)的波動(dòng)性和預(yù)測(cè)不確定性，難以直接并網(wǎng)消納，提高風(fēng)電和光電等新能源的電網(wǎng)滲透率則需要提供額外的靈活性資源來(lái)應(yīng)對(duì)風(fēng)、光出力的波動(dòng)和不確定性。充分利用水電的靈活性調(diào)節(jié)能力，實(shí)施水風(fēng)光多能互補(bǔ)，是目前實(shí)現(xiàn)新能源高效消納的有效方式之一。

2、將風(fēng)、光等新能源接入流域梯級(jí)水電，改變了原有的梯級(jí)水電運(yùn)行方式?，F(xiàn)有研究針對(duì)水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)實(shí)時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、短期發(fā)電計(jì)劃編制、中長(zhǎng)期調(diào)度運(yùn)行規(guī)則開(kāi)展了大量研究，發(fā)展了水風(fēng)光多能互補(bǔ)調(diào)度理論體系。此外，水風(fēng)光互補(bǔ)運(yùn)行特性主要體現(xiàn)在短期，流域水資源綜合利用需求通常需要梯級(jí)水庫(kù)在中長(zhǎng)期調(diào)度運(yùn)行中滿足?，F(xiàn)有技術(shù)針對(duì)水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的短期與中長(zhǎng)期耦合問(wèn)題，在提取了短期棄電特征與水電出力響應(yīng)函數(shù)的基礎(chǔ)上，構(gòu)建考慮短期運(yùn)行特性的中長(zhǎng)期調(diào)度模型，實(shí)現(xiàn)了調(diào)度模型的長(zhǎng)-短期嵌套，制定了中長(zhǎng)期調(diào)度規(guī)則。

3、然而，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，即便是制定了適應(yīng)短期新能源消納的中長(zhǎng)期調(diào)度方案，受風(fēng)、光出力預(yù)測(cè)不確定性的影響，水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)短期調(diào)度的消落水位往往難以達(dá)到預(yù)期，即短期調(diào)度的余留期效益難以得到有效保證。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種兼顧余留期水資源利用的水風(fēng)光短期風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度方法，以解決現(xiàn)有水風(fēng)光短期調(diào)度技術(shù)存在的消落水位難以達(dá)到預(yù)期、短期調(diào)度的余留期效益難以得到保障的技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案是：

3、本發(fā)明的第一方面提供一種兼顧余留期水資源利用的水風(fēng)光短期風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度方法，該方法包括：

4、以水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率最高以及水庫(kù)下游缺水指數(shù)最小為目標(biāo)，構(gòu)建水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型；其中，所述水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率最高的第一目標(biāo)函數(shù)為：，所述水庫(kù)下游缺水指數(shù)最小的第二目標(biāo)函數(shù)為：，式中：表示水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率；t與t分別表示中長(zhǎng)期調(diào)度時(shí)段編號(hào)與總調(diào)度時(shí)段；、、分別表示第t時(shí)段水電實(shí)際平均出力、光伏電站的平均出力與風(fēng)電場(chǎng)的平均出力；表示水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的保證出力；表示整個(gè)調(diào)度期內(nèi)水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)凈出力高于保證出力的次數(shù)；表示水庫(kù)下游缺水指數(shù)；和分別表示t時(shí)段下游的需水量和下泄流量；

5、求解所述水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型，得到水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期調(diào)度函數(shù)；

6、基于所述水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期調(diào)度函數(shù)，構(gòu)建水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期模擬模型；

7、將獲得的長(zhǎng)系列徑流、風(fēng)電出力、光伏出力作為所述水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期模擬模型的輸入，模擬得到水風(fēng)光互補(bǔ)中長(zhǎng)期長(zhǎng)系列模擬調(diào)度運(yùn)行過(guò)程；

8、基于所述水風(fēng)光互補(bǔ)中長(zhǎng)期長(zhǎng)系列模擬調(diào)度運(yùn)行過(guò)程，構(gòu)建梯級(jí)水庫(kù)當(dāng)前狀態(tài)與余留期水資源綜合利用目標(biāo)的響應(yīng)函數(shù)；所述響應(yīng)函數(shù)包括水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率與月末龍頭水庫(kù)消落水位和未來(lái)一年天然平均流量之間的第一響應(yīng)函數(shù)，以及水庫(kù)下游缺水指數(shù)與月末龍頭水庫(kù)消落水位和未來(lái)一年天然平均流量之間的第二響應(yīng)函數(shù)；

9、基于所述第一響應(yīng)函數(shù)和所述第二響應(yīng)函數(shù)，在風(fēng)、光電出力不確定性條件下，考慮水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)短期運(yùn)行的棄電、失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)和電網(wǎng)調(diào)峰目標(biāo)，同時(shí)兼顧系統(tǒng)出力的平穩(wěn)性需求，構(gòu)建考慮余留期水資源綜合利用的水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度模型，利用該模型進(jìn)行水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前發(fā)電計(jì)劃編制。

10、本發(fā)明的第二方面提供一種兼顧余留期水資源利用的水風(fēng)光短期風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度裝置，該裝置包括：

11、構(gòu)建模塊，用于以水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率最高以及水庫(kù)下游缺水指數(shù)最小為目標(biāo)，構(gòu)建水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型；其中，所述水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率最高的第一目標(biāo)函數(shù)為：，所述水庫(kù)下游缺水指數(shù)最小的第二目標(biāo)函數(shù)為：，式中：為互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率；t與t分別表示中長(zhǎng)期調(diào)度時(shí)段編號(hào)與總調(diào)度時(shí)段；、、分別表示第t時(shí)段水電實(shí)際平均出力、光伏電站的平均出力與風(fēng)電場(chǎng)的平均出力；表示水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的保證出力；表示整個(gè)調(diào)度期內(nèi)互補(bǔ)系統(tǒng)凈出力高于保證出力的次數(shù)；表示水庫(kù)下游缺水指數(shù)；和分別表示t時(shí)段下游的需水量和下泄流量；

12、求解模塊，用于求解所述水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型，得到水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期調(diào)度函數(shù)；

13、所述構(gòu)建模塊，還用于基于所述水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期調(diào)度函數(shù)，構(gòu)建水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期模擬模型；

14、模擬模塊，用于將獲得的長(zhǎng)系列徑流、風(fēng)電出力、光伏出力作為所述水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期模擬模型的輸入，模擬得到水風(fēng)光互補(bǔ)中長(zhǎng)期長(zhǎng)系列模擬調(diào)度運(yùn)行過(guò)程；

15、所述構(gòu)建模塊，還用于基于所述水風(fēng)光互補(bǔ)中長(zhǎng)期長(zhǎng)系列模擬調(diào)度運(yùn)行過(guò)程，構(gòu)建梯級(jí)水庫(kù)當(dāng)前狀態(tài)與余留期水資源綜合利用目標(biāo)的響應(yīng)函數(shù)；所述響應(yīng)函數(shù)包括水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率與月末龍頭水庫(kù)消落水位和未來(lái)一年天然平均流量之間的第一響應(yīng)函數(shù)，以及水庫(kù)下游缺水指數(shù)與月末龍頭水庫(kù)消落水位和未來(lái)一年天然平均流量之間的第二響應(yīng)函數(shù)；

16、所述構(gòu)建模塊，還用于基于所述第一響應(yīng)函數(shù)和所述第二響應(yīng)函數(shù)，在風(fēng)、光電出力不確定性條件下，考慮水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)短期運(yùn)行的棄電、失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)和電網(wǎng)調(diào)峰目標(biāo)，同時(shí)兼顧系統(tǒng)出力的平穩(wěn)性需求，構(gòu)建考慮余留期水資源綜合利用的水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度模型，利用該模型進(jìn)行水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前發(fā)電計(jì)劃編制。

17、在一些實(shí)施例中，所述求解模塊，還用于確定水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期調(diào)度規(guī)則的基本形式和參數(shù)，采用隱隨機(jī)優(yōu)化方法求解所述水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型，提取水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期調(diào)度規(guī)則；

18、構(gòu)建水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期調(diào)度規(guī)則參數(shù)的隱隨機(jī)優(yōu)化模型；

19、采用預(yù)設(shè)多目標(biāo)布谷鳥(niǎo)算法，基于所述基本型式，對(duì)所述隱隨機(jī)優(yōu)化模型進(jìn)行求解，得到所述水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期調(diào)度函數(shù)。

20、在一些實(shí)施例中，所述水風(fēng)光互補(bǔ)中長(zhǎng)期長(zhǎng)系列模擬調(diào)度運(yùn)行過(guò)程包括：梯級(jí)水庫(kù)下泄流量、月末梯級(jí)水庫(kù)消落水位、發(fā)電水頭和梯級(jí)水電站出力；所述構(gòu)建模塊，還用于基于所述梯級(jí)水庫(kù)下泄流量、所述月末梯級(jí)水庫(kù)消落水位、所述發(fā)電水頭和所述梯級(jí)水電站出力，確定所述月末龍頭水庫(kù)消落水位、所述未來(lái)一年天然平均流量、所述水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率和所述水庫(kù)下游缺水指數(shù)；

21、采用預(yù)設(shè)局部加權(quán)散點(diǎn)平滑回歸法，基于所述月末龍頭水庫(kù)消落水位、所述未來(lái)一年天然平均流量、所述水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率和所述水庫(kù)下游缺水指數(shù)，分別擬合所述第一響應(yīng)函數(shù)和所述第二響應(yīng)函數(shù)。

22、在一些實(shí)施例中，所述考慮余留期水資源綜合利用的水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度模型包括以下目標(biāo)函數(shù)：

23、發(fā)電計(jì)劃綜合風(fēng)險(xiǎn)率最?。?/p>

24、，

25、，

26、，

27、電網(wǎng)剩余負(fù)荷峰谷差最小：

28、，

29、余留期水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率期望最高：

30、，

31、余留期水庫(kù)下游缺水指數(shù)期望最小：

32、，

33、式中：i表示代表性場(chǎng)景的編號(hào)；t表示調(diào)度時(shí)段數(shù)；和分別表示水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)在代表性場(chǎng)景i下t時(shí)段風(fēng)、光新能源的棄電率和系統(tǒng)失負(fù)荷率；表示t時(shí)段系統(tǒng)總出力與發(fā)電計(jì)劃之間的差值；和分別表示代表性場(chǎng)景i的風(fēng)電出力、光電出力；、和分別表示代表性場(chǎng)景i的風(fēng)電出力、光電出力及其發(fā)生的概率；表示梯級(jí)水電站在代表性場(chǎng)景i下t時(shí)段的實(shí)際出力；表示t時(shí)段的水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前發(fā)電計(jì)劃；表示電網(wǎng)負(fù)荷；表示t時(shí)段電網(wǎng)負(fù)荷；表示龍頭水庫(kù)在代表性場(chǎng)景i下調(diào)度期末的消落水位；表示在代表性場(chǎng)景i下的第一響應(yīng)函數(shù)；表示在代表性場(chǎng)景i下的第二響應(yīng)函數(shù)。

34、在一些實(shí)施例中，所述構(gòu)建模塊，還用于構(gòu)建所述水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件，包括：

35、（1）水量平衡約束：

36、，

37、（2）庫(kù)容約束：

38、，

39、（3）下泄流量約束：

40、，

41、（4）水電站出力約束：

42、，

43、（5）水庫(kù)特征約束：

44、，

45、（6）參數(shù)優(yōu)化區(qū)間約束：

46、，

47、式中：表示調(diào)度時(shí)段長(zhǎng)；表示第m個(gè)水電站第t時(shí)段末的庫(kù)容；表示第m個(gè)水電站第t+1時(shí)段末的庫(kù)容；和分別表示第m個(gè)水電站第t時(shí)段入庫(kù)徑流和出庫(kù)徑流；和分別表示第m個(gè)水電站庫(kù)容下限和上限；和分別表示第m個(gè)水電站下泄流量最小值和最大值；表示第m個(gè)第t時(shí)段水電站下泄流量；和分別表示第m個(gè)水電站出力下限和上限；表示第m個(gè)第t時(shí)段水電站出力；表示第m個(gè)水電站第t時(shí)段末的水位；表示第m個(gè)水電站第t時(shí)段末的尾水位；，表示水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度模型中的線性調(diào)度函數(shù)的擬合參數(shù)；，表示隱隨機(jī)優(yōu)化模型中的線性調(diào)度函數(shù)的擬合參數(shù)。

48、在一些實(shí)施例中，所述考慮余留期水資源綜合利用的水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度模型的約束條件包括：所述水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度模型的約束條件中的（1）至（5），以及如下約束條件：

49、水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)出力平穩(wěn)性約束：

50、，

51、式中：表示水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)輸電曲線中第s個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)段的輸出功率；s表示輸電曲線穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)段的編號(hào)；tc表示日輸電計(jì)劃功率變化的時(shí)間點(diǎn)；tcs表示第s個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)段的末尾端點(diǎn)時(shí)刻；tcs-1表示第s-1個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)段的末尾端點(diǎn)時(shí)刻；t的取值范圍為（0，24）；基于此，推導(dǎo)出的日前發(fā)電計(jì)劃可表達(dá)為：

52、，

53、式中：s為輸電曲線的階梯數(shù)，即穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)段的個(gè)數(shù)；表示第1個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)段的系統(tǒng)日前發(fā)電計(jì)劃；

54、水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)出力上、下限約束：

55、，

56、式中：和分別表示水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)出力上限和下限；表示t時(shí)段的水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前發(fā)電計(jì)劃。

57、在一些實(shí)施例中，所述裝置還包括：計(jì)算模塊，用于步驟s1：由決策變量和tc確定出水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前發(fā)電計(jì)劃，并計(jì)算電網(wǎng)剩余負(fù)荷峰谷差最小的第四目標(biāo)函數(shù)；s2：在代表性場(chǎng)景i下，計(jì)算梯級(jí)水電的負(fù)荷過(guò)程；s3：采用判別系數(shù)和相對(duì)需水率相結(jié)合的方法，確定在代表性場(chǎng)景i下梯級(jí)水電站的負(fù)荷分配過(guò)程，并考慮梯級(jí)水庫(kù)及水電站運(yùn)行的各類(lèi)約束條件，確定代表性場(chǎng)景i下梯級(jí)水電的實(shí)際出力過(guò)程；s4：循環(huán)s2和s3，直至得到所有代表性場(chǎng)景下梯級(jí)水電實(shí)際出力過(guò)程；s5：基于各代表性場(chǎng)景下負(fù)荷分配結(jié)果及各場(chǎng)景對(duì)應(yīng)的概率，分別計(jì)算發(fā)電計(jì)劃綜合風(fēng)險(xiǎn)率最小的第三目標(biāo)函數(shù)、余留期水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率期望最高的第五目標(biāo)函數(shù)以及余留期水庫(kù)下游缺水指數(shù)期望最小的第六目標(biāo)函數(shù)；s6：以上述目標(biāo)函數(shù)值為導(dǎo)向，通過(guò)多目標(biāo)優(yōu)化算法迭代計(jì)算，直至達(dá)到預(yù)設(shè)次數(shù)，輸出模型解集，得到兼顧余留期水資源綜合利用的水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前發(fā)電計(jì)劃。

58、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)可執(zhí)行指令；處理器，用于執(zhí)行所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的可執(zhí)行指令時(shí)，實(shí)現(xiàn)上述兼顧余留期水資源利用的水風(fēng)光短期風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度方法。

59、本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)可有執(zhí)行指令，用于引起處理器執(zhí)行所述可執(zhí)行指令時(shí)，實(shí)現(xiàn)上述兼顧余留期水資源利用的水風(fēng)光短期風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度方法。

60、本發(fā)明提供的方法，一方面，通過(guò)以水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)發(fā)電保證率最高及水庫(kù)下游缺水指數(shù)最小為目標(biāo)，構(gòu)建水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期隱隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度模型，提取調(diào)度規(guī)則，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期運(yùn)行的優(yōu)化；另一方面，通過(guò)構(gòu)建水風(fēng)光多能互補(bǔ)系統(tǒng)中長(zhǎng)期模擬模型，能夠?qū)崿F(xiàn)水風(fēng)光多能互補(bǔ)中長(zhǎng)期高效、精細(xì)化調(diào)度模擬；第三方面，通過(guò)構(gòu)建的梯級(jí)水庫(kù)當(dāng)前狀態(tài)與余留期水資源綜合利用目標(biāo)的響應(yīng)函數(shù)，在風(fēng)、光電出力不確定性條件下，考慮水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)短期運(yùn)行的棄電、失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)和電網(wǎng)調(diào)峰目標(biāo)，同時(shí)兼顧系統(tǒng)出力的平穩(wěn)性需求，構(gòu)建考慮余留期水資源綜合利用的水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)日前風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度模型，利用該模型進(jìn)行互補(bǔ)系統(tǒng)日前發(fā)電計(jì)劃編制，能夠?qū)崿F(xiàn)在水風(fēng)光互補(bǔ)短期調(diào)度中兼顧中長(zhǎng)期調(diào)度效益，從而實(shí)現(xiàn)水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的中長(zhǎng)-短期調(diào)度的耦合協(xié)調(diào)，同時(shí)，還能夠兼顧流域水資源綜合利用與新能源消納，減少了發(fā)電系統(tǒng)的不必要的能源浪費(fèi)，在保證經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)提高了新能源消納，有效地提高了流域水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的管理與運(yùn)行水平，解決了當(dāng)前水風(fēng)光多能互補(bǔ)短期調(diào)度中面臨的消落水位難以達(dá)到預(yù)期、余留期效益難以得到保障的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了水風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)長(zhǎng)-短期的耦合協(xié)同。