调度策略确定方法、装置、计算机设备和存储介质与流程

1.本技术涉及电力技术领域，特别是涉及一种调度策略确定方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品。


背景技术：

2.抽水蓄能系统属于储能技术的一种，其主要的工作原理是，利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电，通过电能和势能的相互转化，实现电能的储能与管理。
3.目前，如果想要抽水蓄能系统在抽水时提供调频服务，多数情况下需要抽水蓄能系统运行在液压短路(hydraulic system controller，hsc)模式。
4.然而，由于hsc模式下的抽水蓄能系统需要明确各时间段内抽水蓄能系统的各机组的运行情况和出力情况，即明确抽水蓄能系统的调度策略，因此，如何确定抽水蓄能系统的调度策略是本领域的重点研究的问题。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够确定抽水蓄能系统的调度策略的调度策略确定方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。
6.第一方面，本技术提供了一种调度策略确定方法。所述方法包括：
7.确定待构建的双层模型的目标变量，该目标变量是与抽水蓄能系统有关的参数；
8.根据该目标变量，确定该双层模型的目标函数和约束条件；
9.根据该目标函数和该约束条件，构建该双层模型；
10.获取抽水蓄能系统的目标运行数据，并将该目标运行数据输入该双层模型，确定该抽水蓄能系统的调度策略，该目标运行数据是与该抽水蓄能系统有关的实际运行数据。
11.第二方面，本技术还提供了一种调度策略确定装置。所述装置包括：
12.第一确定模块，用于确定待构建的双层模型的目标变量，该目标变量是与抽水蓄能系统有关的参数；
13.第二确定模块，用于根据该目标变量，确定该双层模型的目标函数和约束条件；
14.构建模块，用于根据该目标函数和该约束条件，构建该双层模型；
15.第三确定模块，用于获取抽水蓄能系统的目标运行数据，并将该目标运行数据输入该双层模型，确定该抽水蓄能系统的调度策略，该目标运行数据是与该抽水蓄能系统有关的实际运行数据。
16.第三方面，本技术还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，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一方法的步骤。
17.第四方面，本技术还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，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法的步骤。
18.第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述任一方法的步骤。
19.上述调度策略确定方法、装置、计算机设备、存储介质和计算机程序产品，通过确定待构建的双层模型的目标变量，该目标变量是与抽水蓄能系统有关的参数，进而根据该目标变量，确定该双层模型的目标函数和约束条件，并根据该目标函数和该约束条件，构建该双层模型，从而获取抽水蓄能系统的目标运行数据，并将该目标运行数据输入该双层模型，确定该抽水蓄能系统的调度策略，该目标运行数据是与该抽水蓄能系统有关的实际运行数据由于本实施例中服务器已经构建了双层函数，因此将与抽水蓄能系统有关的实际运行数据输入至双层模型中，就能够确定抽水蓄能系统的调度策略，进而能够解决传统中无法明确抽水蓄能系统的调度策略的问题。
附图说明
20.图1为本技术实施例中调度策略确定方法的应用环境图；
21.图2为传统和hsc模式下的抽水蓄能系统的运行示意图；
22.图3为本技术实施例中调度策略确定方法的流程示意图；
23.图4为本技术实施例中一种确定双层模型的目标函数和约束条件的流程示意图；
24.图5为本技术实施例中一种确定双层模型的目标函数和约束条件的流程示意图；
25.图6为本技术实施例中调度策略确定装置的结构框图。
具体实施方式
26.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。
27.图1为本技术实施例中调度策略确定方法的应用环境图，本技术实施例提供的调度策略确定方法可以应用于如图1所示的应用环境中，在本技术实施例中，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1所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。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相关数据。该计算机设备的网络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调度策略确定方法。本领域技术人员可以理解，图1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。
28.本实施例以该方法应用于服务器进行举例说明，可以理解的是，该方法也可以应用于终端，还可以应用于包括终端和服务器的系统，并通过终端和服务器的交互实现。其中，终端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。服务器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。
29.图2为传统和hsc模式下的抽水蓄能系统的运行示意图，其中，图2中的(a)表示传统抽水蓄能系统的抽水模式，图2中的(b)表示传统抽水蓄能系统的发电模式，图2中的(c)表示hsc模式下的抽水蓄能系统。如图2中的(a)所示，传统的抽水蓄能系统在抽水模式中，定速泵即固定速度的水泵将水从下水库抽至上水库以储存能量。如图2中的(b)所示，传统的抽水蓄能系统在发电模式中，水从上水库排放到下水库用以发电。如图2中的(a)和(b)所示，传统的抽水蓄能系统的机组只能在发电或抽水模式下运行。因此，如果一个机组处于抽水模式，那么所有其他机组必须在抽水模式下运行或者不运行。由于抽水蓄能系统装置在抽水时只能以固定速度运行，因此在抽水模式下，因此只在发电模式下提供调频服务，而在抽水模式下不提供调频服务。其中，调频服务是一种辅助服务，具体地，指电网频率偏离额定值时使得电网频率恢复到额定值的服务。可以理解的是，调频服务可以使得抽水蓄能系统的功率维持在一个稳定的范围。因此，抽水蓄能系统抽水模式时提供调频服务是一项重要的功能。
30.为了解决传统的抽水蓄能系统抽水模式时无法调频，即无法提供调频服务，目前，抽水蓄能系统需要在hsc模式下运行或者为配备变速泵。具体地，hsc模式的抽水蓄能系统有两种配置：第一种，抽水蓄能系统可以配备三台机组，每个机组包括一个发电机或电动机，由于离合器的存在，每台机组可以同时作为泵或涡轮运行。尽管水泵仍以固定速度运行，但抽水蓄能系统的机组的整体运行可以控制，从而提供调频服务。第二种，抽水蓄能系统可以配备混合动力系统，例如配置包括可逆混流式泵-涡轮的机组，从而提供调频服务。不论哪种配置，hsc模式的抽水蓄能系统具有更大的灵活性，如图2中的(c)所示，hsc模式下的抽水蓄能系统虽然水泵仍以固定速度运行，但抽水蓄能系统的机组也可以在发电模式下运行，以控制总抽水能量。因此能够在允许抽水蓄能系统将水从其下水库抽到上水库，即增加其水量的同时调频。
31.然而，由于hsc模式下的抽水蓄能系统需要明确各时间段内抽水蓄能系统的各机组的运行情况和出力情况，而不同情况下各机组的运行情况和处理情况对应的成本和收益也是不同的，因此，hsc模式下的抽水蓄能系统较传统的抽水蓄能系统对市场的影响有较大的不确定性和随机性。目前，还未有一种能够低成本、高收益地使抽水蓄能系统在抽水时提供调频服务的方法。故而，如何在降低抽水蓄能系统的成本的前提下，保证抽水蓄能系统在抽水时提供调频服务是本领域的重点研究的问题。
32.为了更清楚地对本技术实施例中的调度策略确定方法进行说明，在此对以下名词进行解释。
33.能量市场，指电力市场中针对有功电能量进行交易的市场。基于绩效的调频市场，指参与者即发电商不仅需要支付传统的调频容量，还需要支付新的实际数量的绩效，即调频里程。日前能量市场，指通过前一天每个小时的估计里程数和相应的日前里程价格，以获得下一天的每个小时的估计里程数和相应的日前里程价格。调频容量，指系抽水蓄能系统在一定时间内提供调频功率的储备能力，即抽水储能系统中调频电厂总的最大可调出力与总的最小技术出力之差。调频里程，指的是辅助服务供应商按照调频指令上下调节出力的绝对值之和，反映了实际的调频量。需要说明的是，调频容量和调频里程是相互关联的市场产品，因此会同时采购，由于调频里程被纳入市场清算流程，因此市场结构中通常使用基于以往抽水蓄能系统的估计调频里程来获取调频里程。出清发电量，指供求均衡即不存在短
缺或者过剩的发电量。
34.图3为本技术实施例中调度策略确定方法的流程示意图，该方法可以应用于图1所示的服务器中，在一个实施例中，如图2所示，包括以下步骤：
35.s301，确定待构建的双层模型的目标变量，目标变量是与抽水蓄能系统有关的参数。
36.在本实施例中，双层模型是一个层次嵌套的模型，分为上层和下层，具体地，双层模型包括抽水蓄能系统的运营模型和市场出清模型。其中，抽水蓄能系统的运营模型是根据日前能量市场确定的模型，市场出清模型是根据基于绩效的调频市场确定的模型。其中，抽水蓄能系统的运营模型可以是双层模型的上层模型，也可以是双层模型的下层模型，本实施例不做限制。
37.目标变量是与抽水蓄能系统有关的参数，目标变量的确定与待构建双层模型的目标相关，例如，双层模型的目标是需要得到成本低、收益高的抽水蓄能系统的调度策略，目标变量可以包括能量市场的边际价格、抽水蓄能系统的机组的发电功率和抽水功率、抽水蓄能系统的机组的向上调频的调频容量、抽水蓄能系统的机组的向下调频的调频容量等等。
38.s302，根据目标变量，确定双层模型的目标函数和约束条件。
39.在本实施例中，服务器根据目标变量确定双层模型的目标函数和约束条件。可以理解的是，双层模型的约束条件是对目标变量的限制条件，例如实际抽水蓄能系统在运行过程中，抽水蓄能系统的机组中同一个机组不能同时在抽水模式和发电模式下运行，因此需要增加抽水蓄能系统的抽水/发电模式的状态约束。目标函数是双层模型的求解目标，例如可以是抽水蓄能系统的成本目标和/或收益目标。本实施例对具体的约束条件和目标函数不做限制。
40.在本实施例中，由于双层模型包括抽水蓄能系统的运营模型和市场出清模型，因此抽水蓄能系统的运营模型和市场出清模型都有各自的约束条件和目标函数。
41.s303，根据目标函数和约束条件，构建双层模型。
42.在本实施例中，在本实施例中，双层模型包括目标函数和约束条件，最终基于双层模型的求解结果，即抽水蓄能系统的调度策略是满足目标函数和约束条件的最优结果。
43.s304，获取抽水蓄能系统的目标运行数据，并将目标运行数据输入双层模型，确定抽水蓄能系统的调度策略，目标运行数据是与抽水蓄能系统有关的实际运行数据。
44.在本实施例中，目标运行数据与抽水蓄能系统有关的实际运行数据，更具体地，目标运行数据是基于目标变量的实际运行数据。例如，目标变量包括抽水蓄能系统的机组向上调频的调频里程乘数，则目标运行数据包括实际的抽水蓄能系统的机组的向上调频的调频里程乘数。
45.具体地，本实施例中抽水蓄能系统的目标运行数据包括场景中的机组的出清发电量、发电量报价、向上/向下调频的调频容量报价、向上/向下调频的调频里程报价、场景中的向上/向下的调频里程乘数；抽水蓄能系统的机组的发电功率/抽水功率的上限、抽水蓄能系统的机组的发电功率的下限、抽水蓄能系统的机组在发电模式/抽水模式下的排放量上限、抽水蓄能系统的机组在发电模式下的排放量、抽水蓄能系统的能量转换系数、抽水蓄能系统的机组的库容上限、抽水蓄能系统在发电模式和抽水模式下的效率和抽水蓄能系统
的机组的向上/向下的调频里程乘数。其中，场景可以理解为使用场景，使用场景中的机组可能并非都是抽水蓄能系统的机组。
46.将上述目标运行数据输入双层模型，确定抽水蓄能系统的调度策略，其中，抽水蓄能系统的调度策略包括各时间段内抽水蓄能系统的各机组的运行情况和出力情况，具体地，抽水蓄能系统的调度策略包括抽水蓄能系统的机组的发电功率和抽水功率、抽水蓄能系统的机组的发电、抽水的模式状态、抽水蓄能系统的机组的发电、抽水的启动状态、抽水蓄能系统的机组的向上/向下调频容量和抽水蓄能系统的机组的向上/向下调频里程。
47.本实施例提供的调度策略确定方法，通过确定待构建的双层模型的目标变量，目标变量是与抽水蓄能系统有关的参数，进而根据目标变量，确定双层模型的目标函数和约束条件，并根据目标函数和约束条件，构建双层模型，从而获取抽水蓄能系统的目标运行数据，并将目标运行数据输入双层模型，确定抽水蓄能系统的调度策略，目标运行数据是与抽水蓄能系统有关的实际运行数据。由于本实施例中服务器已经构建了双层函数，因此将与抽水蓄能系统有关的实际运行数据输入至双层模型中，就能够确定抽水蓄能系统的调度策略，进而能够解决传统中无法明确抽水蓄能系统的调度策略的问题。
48.图4为本技术实施例中一种确定双层模型的目标函数和约束条件的流程示意图，参照图4，本实施例涉及的是如何确定双层模型的目标函数和约束条件的一种可选的实现方式。在上述实施例的基础上，上述的s302包括如下步骤：
49.s401，根据第一变量，确定双层模型的上层目标函数和上层约束条件。
50.在本实施例中，目标变量包括第一变量和第二变量。双层模型的上层是抽水蓄能系统的运营模型，则第一变量是与待构建的抽水蓄能系统的运营模型有关的变量，例如第一变量包括抽水蓄能系统的机组的发电功率和抽水功率。进而，根据第一变量就能够确定双层模型的上层目标函数和上层约束条件。例如，上层目标函数是抽水蓄能系统的成本最低，上层的约束条件包括抽水蓄能系统的功率约束条件和抽水蓄能系统的状态约束条件。
51.s402，根据第二变量，确定双层模型的下层目标函数和下层约束条件。
52.在本实施例中，同理，例如双层模型的下层是市场出清模型，则第二变量是与待构建的市场出清模型有关的变量，例如第二变量包括抽水蓄能系统的机组的出清发电量。进而，根据第二变量，就能够确定双层模型的下层目标函数和下层约束条件。例如，下层目标函数是抽水蓄能系统的收益最高，下层的约束条件包括抽水蓄能系统的供需平衡约束条件。
53.可以理解的是，s401和s402可以按顺序执行，也可以并行执行。
54.s403，基于上层目标函数、上层约束条件、下层目标函数和下层约束条件，确定双层模型的目标函数和约束条件。
55.在本实施例中，其中，上层目标函数与上层约束条件不仅与第一变量相关，还受下层模型的求解值影响，而下层模型的求解值又受上层模型的求解值的影响。也就是说，上层模型和下层模型彼此有关联关系，因此，服务器基于上层目标函数、上层约束条件、下层目标函数和下层约束条件，确定双层模型的目标函数和约束条件。
56.本实施例根据第一变量，确定双层模型的上层目标函数和上层约束条件，并根据第二变量，确定双层模型的下层目标函数和下层约束条件，基于上层目标函数、上层约束条件、下层目标函数和下层约束条件，确定双层模型的目标函数和约束条件。由于本实施例使
用的是双层模型，双层模型中的上层和下层均有各自的目标函数和约束条件，因此提高了双层模型确定的调度策略的准确率。
57.可选的，第一变量包括抽水蓄能系统的报价、抽水蓄能系统的发电功率和抽水功率、抽水蓄能系统的调频容量、抽水蓄能系统的调频里程、抽水蓄能系统的成本和抽水蓄能系统的状态，上述的s401可以通过如下方式实现：
58.根据抽水蓄能系统的报价、抽水蓄能系统的发电功率和抽水功率、抽水蓄能系统的调频容量、抽水蓄能系统的调频里程、抽水蓄能系统的成本和抽水蓄能系统的状态，确定双层模型的上层目标函数和上层约束条件。
59.在本实施例中，第一变量包括根据抽水蓄能系统的报价、抽水蓄能系统的发电功率和抽水功率、抽水蓄能系统的调频容量、抽水蓄能系统的调频里程、抽水蓄能系统的成本和抽水蓄能系统的状态，确定双层模型的上层目标函数和上层约束条件。
60.其中，抽水蓄能系统的报价包括其分别表示能量市场的边际价格(单位[$/mwh])、能量市场中向上调频的容量报价(单位[$/mw])、能量市场中向下调频的容量报价(单位[$/mw])、能量市场中向上调频的里程报价(单位[$/mw])、能量市场中向下调频的里程报价(单位[$/mw])。
[0061]
抽水蓄能系统的发电功率和抽水功率包括其分别表示在第s个场景中第h台抽水蓄能系统的机组在t时刻的发电功率和抽水功率。
[0062]
目前抽水蓄能系统参与电力市场的情况主要分为策略运营与非策略运营两种。其中，策略运营主要是指假设抽水蓄能系统的投标以及报价不影响电力市场的清算价格，则将抽水蓄能系统作为价格接受者，因此此时抽水蓄能的最佳运营策略是根据预测的市场价格来确定的。相反，非策略运营主要指的是抽水蓄能系统的投标及报价会影响清算价格。其中，s表示场景指数，场景可以是预设好的多个计算场景，也即使用场景，取值范围是大于等于1小于等于s的整数。例如场景1是抽水蓄能系统在hsc模式下非策略性的场景，场景2是抽水蓄能系统在hsc模式下的策略性场景，即s＝2，s＝1时表示第1个场景，s＝2时表示第2个场景，场景的情况和个数可以根据需要设置，本实施例不做限制。t表示时间指数，取值范围是大于等于1小于等于t的整数，表示t时刻，t可以是24小时，t＝1时表示1时刻，也即一天中的第一个时间段。h表示抽水蓄能系统的机组数，取值范围是大于等于1小于等于nh的整数，nh根据实际情况设置。例如nh＝3，抽水蓄能系统共计3个机组，h取1时表示第1台抽水蓄能系统的机组。
[0063]
抽水蓄能系统的调频容量包括分别表示在第s个场景中第h台抽水蓄能系统的机组在t时刻的向上、向下调频的调频容量。
[0064]
抽水蓄能系统的调频里程包括分别表示第s个场景中第h台抽水蓄能系统的机组在t时刻的向上、向下调频的调频里程。
[0065]
抽水蓄能系统的成本包括su
hg
,su
hp
，分别表示抽水蓄能系统在发电、抽水模式下的启动成本。
[0066]
抽水蓄能系统的状态包括分别表示抽水蓄能的机组发电、抽水的启动状态，为二进制变量。具体地，时表示第h台抽水蓄能系统的机组在t时刻启动发电；时表示第h台抽水蓄能系统的机组在t时未启动发电。时表示第h台抽水蓄能系统的机组在t时刻启动抽水；时表示第h台抽水蓄能系统的机组在t时未启动抽水。
[0067]
进一步地，服务器根据第一变量，确定双层模型的上层目标函数如式(1)所示。
[0068][0069]
式(1)中，ju是上层目标函数，表示抽水蓄能系统的利润最大化。ρ表示场景的概率，取值范围小于等于100％。式(1)中，减号将其分为两项。其中，减号前表示第一项，减号后表示第二项，其中，第一项表示抽水蓄能系统的收益，可以从日前能量市场中获得。第二项表示抽水蓄能系统的作业成本，包括抽水过程中消耗的能量成本和抽水蓄能系统装置的启动成本。
[0070]
更进一步地，服务器根据抽水蓄能系统的报价、抽水蓄能系统的发电功率和抽水功率、抽水蓄能系统的调频容量、抽水蓄能系统的调频里程、抽水蓄能系统的成本和抽水蓄能系统的状态，确定双层模型的上层约束条件。
[0071]
本实施例中根据抽水蓄能系统的报价、抽水蓄能系统的发电功率和抽水功率、抽水蓄能系统的调频容量、抽水蓄能系统的调频里程、抽水蓄能系统的成本和抽水蓄能系统的状态，确定双层模型的上层目标函数和上层约束条件。抽水蓄能系统的报价、抽水蓄能系统的发电功率和抽水功率、抽水蓄能系统的调频容量、抽水蓄能系统的调频里程、抽水蓄能系统的成本和抽水蓄能系统的状态均是与抽水蓄能系统有关的参数，进而确定的上层目标函数和上层约束条件是符合抽水蓄能系统的实际情况，进而提高了双层模型的适用性和准确性。
[0072]
可选的，第二变量包括抽水蓄能系统的需求量和抽水蓄能系统的出清发电量，上述的s402可以通过如下方式实现：
[0073]
根据抽水蓄能系统的需求量和抽水蓄能系统的出清发电量，确定双层模型的下层目标函数和下层约束条件。
[0074]
在本实施例中，第二变量包括抽水蓄能系统的需求量和抽水蓄能系统的出清发电量。
[0075]
其中，抽水蓄能系统的需求量包括其表示在第s个场景中第j台机组在t时刻的需求量。其中，j的取值范围是大于等于1小于等于j的整数，j表示场景中正在使用的机组数，是已知的值。例如，场景中正在使用的机组数是3，则j＝3，当j＝1时，表示正在使用的第1个机组。
[0076]
抽水蓄能系统的出清发电量包括,其分别表示在第s个场景中第i台机组在t时刻的出清发电量、在第s个场景中第w台可再生能源机组在t时刻的出清发电量。其中，w的取值范围是大于等于1小于等于w的整数，w表示场景中的可再生能源的机组数，也是已知的值。例如，场景中可再生能源的机组数是3，则w＝3，当w＝1时，表示第1个可再生能源机组。
[0077]
其中，i的取值范围是大于等于1小于等于i的整数，i表示场景中发电机的机组数，也是已知的值。例如，场景中发电机的机组数是3，则i＝3，当i＝1时，表示第1个发电机机组。
[0078]
进一步地，第二变量还包括分别表示在第s个场景中第j个机组的需求侧报价、发电量报价、向上调频的调频容量报价、向下调频的调频容量报价、向上调频的调频里程报价、向下调频的调频里程报价、在第s个场景中第w个可再生能源机组的发电量报价。分别表示在第s个场景中第h台抽水蓄能机组在t时刻的抽水功率、在第s个场景中第h台抽水蓄能机组在t时刻的发电功率。分别表示第h台抽水蓄能机组作为用户侧在t时刻的报价、第h台抽水蓄能机组作为发电机在t时刻的报价、第h台抽水蓄能机组在t时刻向上调频的调频容量报价、第h台抽水蓄能机组在t时刻向下调频的调频容量报价、第h台抽水蓄能机组在t时刻向上调频的调频里程报价、第h台抽水蓄能机组在t时刻向下调频的调频里程报价。分别表示在第s个场景中第i台机组在t时刻向上、向下调频的调频容量。分别表示在第s个场景中第h台机组在t时刻向上、向下调频的调频容量。分别表示在第s个场景中第h台抽水蓄能机组在t时刻向上调频的调频里程、在第s个场景中第h台抽水蓄能机组在t时刻向下调频的调频里程、在第s个场景中第i台发电机组在t时刻向上调频的调频里程、在第s个场景中第i台发电机组在t时刻向下调频的调频里程。
[0079]
进一步地，服务器根据第二变量，确定双层模型的下层目标函数如式(2)所示。
[0080][0081]
式(2)中，j
l
是下层目标函数，表示抽水蓄能系统的社会总收益最大化。可以理解的是，式(2)中包含的是抽水蓄能系统收益问题，而在上层目标函数，即式(1)中是抽水蓄能
系统利润最大化，也就是说，即上层目标函数的解会影响下层目标函数的求解，因此上层和下层构成了双层规划问题，进而上层和下层组成了双层模型。
[0082]
更进一步地，服务器根据抽水蓄能系统的需求量和抽水蓄能系统的出清发电量，确定双层模型的下层约束条件。
[0083]
本实施例中根据抽水蓄能系统的需求量和抽水蓄能系统的出清发电量，确定双层模型的下层目标函数和下层约束条件。由于抽水蓄能系统的需求量和抽水蓄能系统的出清发电量均是与抽水蓄能系统有关的参数，进而确定的下层目标函数和下层约束条件是符合抽水蓄能系统的实际情况，进而提高了双层模型的适用性和准确性。
[0084]
可选的，上层约束条件包括：抽水蓄能系统的功率约束条件、抽水蓄能系统的调频容量约束条件、抽水蓄能系统的调频里程约束条件和抽水蓄能系统的状态约束条件。
[0085]
在本实施例中，上层目标函数(1)受上层约束条件的约束。具体地，上层约束条件包括抽水蓄能系统的功率约束条件、抽水蓄能系统的调频容量约束条件、抽水蓄能系统的调频里程约束条件和抽水蓄能系统的状态约束条件。
[0086]
其中，抽水蓄能系统的功率约束条件包括如下式(3)。
[0087][0088]
式(3)中，分别表示第h台抽水蓄能机组在t时刻的实际发电功率和抽水功率；分别表示第h台抽水蓄能机组的发电功率上限和抽水功率上限；分别表示第h台抽水蓄能机组在t时刻抽水蓄能机组发电、抽水的模式状态，为二进制变量。
[0089]
抽水蓄能系统的调频容量约束条件包括如下式(4)～式(8)。
[0090][0091][0092]
式(4)中，分别表示第h台抽水蓄能机组向上/向下调频的调频容量、抽水蓄能机组向上/向下调频的调频容量上限。式(5)中，γ表示调频容量与总机组容量的比值。
[0093]
式(3)～式(5)说明能量和调频容量市场中的抽水蓄能系统的报价和投标分别受到抽水蓄能系统的机组的最大发电功率、最大抽水功率和最大调频容量的限制。
[0094][0095][0096]
[0097]
式(6)中，分别表示第h台抽水蓄能机组在t时刻向上、向下调频的调频容量。式(7)中，表示在第s个场景中第h台抽水蓄能机组在t时刻向上调频的调频容量；ηg,ηp分别表示在发电、抽水模式下的效率；α表示能量转换系数；表示在第s个场景中t时刻的库容；vh表示抽水蓄能机组的库容下限。式(8)中，表示抽水蓄能机组的库容上限。
[0098]
式(6)和式(7)表示只有当抽水蓄能系统的机组h处于发电模式时，该机组h才能参与调频。能量和调频容量也受到抽水蓄能系统机组额定值和水库中可用水量的限制。式(6)和式(7)是确保抽水蓄能系统的报价策略在所考虑的整个场景范围内的可行性所必需的。抽水蓄能系统里程取决于调频容量和抽水蓄能系统里程乘数。
[0099]
抽水蓄能系统的调频里程约束条件包括如下式(9)。
[0100][0101]
式(9)中，表示第h台抽水蓄能机组t时刻；表示第h台抽水蓄能机组在t时刻向上/向下调频的调频里程；表示第h台抽水蓄能机组向上/向下调频的调频里程乘数；表示第h台抽水蓄能机组在t时刻向上/向下调频的调频容量。式(9)中的下限确保抽水蓄能系统里程可利用全部调频容量，如果不考虑这一约束，清算的调频容量可能无法完全用于调频。
[0102]
抽水蓄能系统的状态约束条件包括如下式(10)～式(12)。
[0103][0104][0105][0106]
式(11)-(12)中，表示在t时刻传统的抽水蓄能机组模式状态，为二进制变量。具体地，时表示t时刻抽水蓄能系统的机组在处于发电状态；时表示t时刻抽水蓄能系统的机组在处于抽水状态。式(10)～式(12)表示抽水蓄能系统不能同时进行发电和抽水作业。
[0107]
进一步地，约束条件还包括抽水蓄能系统在发电模式下的约束条件、抽水蓄能系统在抽水模式下的约束条件、抽水蓄能系统启动二进制变量约束条件、水库水量平衡约束约束条件。
[0108]
具体地，抽水蓄能系统在发电模式下的约束条件如下式(13)～式(15)所示。
[0109][0110]
[0111][0112][0113]
式(13)-(15)中，表示第h台抽水蓄能机组发电功率下限；qs′
,h,t
表示在第s个场景中第h台抽水蓄能机组在t时刻排放量的最低限制；表示在第s个场景中第h台抽水蓄能机组在t时刻发电模式下的排放量；分别表示第h台抽水蓄能机组在发电模式下的排放量上限、下限；表示第h台抽水蓄能系统的机组在t时刻的发电功率上限。
[0114]
抽水蓄能系统在抽水模式下的约束条件如下式(16)所示。在抽水模式下，抽水蓄能系统机组以固定速度运行，因此式(16)表示抽水蓄能系统的抽水量及其相应的电力消耗公式。
[0115][0116]
式(16)中，表示第h台抽水蓄能机组在抽水模式下的排放量；表示第h台抽水蓄能机组在抽水模式下的排放量上限。
[0117]
抽水蓄能系统启动二进制变量约束条件如下式(17)所示。式(17)确保抽水蓄能系统汽轮机和水泵的运行状态与其启动二进制变量之间的适当协调。
[0118][0119]
水库水量平衡约束约束条件如下式(18)～式(20)所示。式(18)～式(20)表示抽水期间的水流入和发电模式下的水排放是和水库水量平衡的。
[0120][0121][0122][0123]
式(18)-(20)中，表示第h台抽水蓄能机组在t时刻的库容；δt表示水量和排放水量之间关系中考虑的时间间隔。例如δt取值1小时，即δt＝1。
[0124]
本实施例中上层约束条件包括：抽水蓄能系统的功率约束条件、抽水蓄能系统的调频容量约束条件、抽水蓄能系统的调频里程约束条件和抽水蓄能系统的状态约束条件，上层约束条件对目标变量进行了限制，进而使得确定的调度策略是符合实际的运行情况的，提高了调度策略的准确性。
[0125]
可选的，下层约束条件包括：抽水蓄能系统的供需平衡约束条件、抽水蓄能系统的最小调频容量和调频里程约束条件、抽水蓄能系统的运营约束条件和抽水蓄能系统的报价数量约束条件。
[0126]
在本实施例中，下层目标函数(2)受下层约束条件的约束。具体地，下层约束条件包括抽水蓄能系统的供需平衡约束条件、抽水蓄能系统的最小调频容量和调频里程约束条件、抽水蓄能系统的运营约束条件和抽水蓄能系统的报价数量约束条件。
[0127]
其中，抽水蓄能系统的供需平衡约束条件包括如下式(21)。
[0128][0129]
抽水蓄能系统的最小调频容量和调频里程约束条件包括如下式(22)～式(23)。
[0130][0131]
表示在第s个场景中第h台机组在t时刻向上/向下的调频容量；分别表示在第s个场景中第i台发电机组在t时刻向上/向下调频的调频容量、在第s个场景中t时刻向上/向下调频的调频容量需求量；分别表示在第s个场景中第i台发电机组在t时刻向上/向下调频的调频里程、在第s个场景中第h台抽水蓄能机组在t时刻向上/向下调频的调频里程、在第s个场景中t时刻向上/向下调频的调频里程需求量。
[0132]
抽水蓄能系统的运营约束条件包括如下式(24)～式(27)。
[0133][0134][0135][0136][0137]
抽水蓄能系统的报价数量约束条件如下式(28)～式(31)所示。
[0138][0139][0140][0141][0142]
[0143][0144][0145]
其中，表示第j台机组的需求量下限；表示第j台机组的需求量上限。表示第s个场景中第w台可再生能源机组在t时刻的出清发电量上限。表示第i台机组的出清发电量下限；表示第i台机组的出清发电量上限。表示第s个场景中第i台机组在t时刻的向上/向下调频的调频容量上限。
[0146]
发电商和用户负载的能量和调频市场清算调度受其各自报价数量的约束。假设每小时的需求和可再生能源的报价数量是基于授权许可使用的预测值中的参与确定性情况和随机情况下的模拟场景，而传统的发电机提供的报价数量是其额定容量，并在运行期间保持不变。
[0147]
式(28)～式(30)表示在能量市场上结算的发电量和需求量的上限由它们的报价决定，而能量市场上结算的发电量和需求量的下限由它们的最小功率决定。式(31)～(33)清算的调频容量由它们的最大投标和发电机额定值上限和减去能量市场中的清算量决定。式(34)表示已清算的调频里程数受其已清算的调频容量和里程乘数的限制。
[0148]
本实施例中下层约束条件包括：抽水蓄能系统的供需平衡约束条件、抽水蓄能系统的最小调频容量和调频里程约束条件、抽水蓄能系统的运营约束条件和抽水蓄能系统的报价数量约束条件，下层约束条件也对目标变量进行了进一步地的限制，从而进一步提高了调度策略的准确性。
[0149]
图5为本技术实施例中一种确定双层模型的目标函数和约束条件的流程示意图，参照图5，本实施例涉及的是如何基于上层目标函数、上层约束条件、下层目标函数和下层约束条件，确定双层模型的目标函数和约束条件的一种可选的实现方式。在上述实施例的基础上，上述的s403包括如下步骤：
[0150]
s501，基于下层约束条件，确定均衡约束数学规划模型。
[0151]
在本实施例中，上层目标函数的解会影响下层目标函数的求解，是关于变量的凸规划。因此，通常的需要将下层约束条件和下层目标函数中的抽水蓄能部分替换为其对应的kkt条件，从而将这一双层规划问题转化为一个均衡约束数学规划((mathematical programs with equilibrium constraints，mpec))问题。其中，均衡约束数学规划问题是约束中含有参数变分不等式或者参数互补问题的约束规划问题。
[0152]
具体地，双层模型的下层包括下层目标函数(2)和下层约束条件式(21)～式(34)，下层约束条件式对应最优化的kkt条件包括静态、原始可行性、对偶可行性和互补松弛条件。
[0153]
其中，静态条件如下式(34)～式(44)。
[0154][0155]
[0156][0157][0158][0159][0160][0161][0162][0163][0164]
kkt条件中的原始可行性条件包括等式约束条件，即式(21)和不等式约束即式(22)～式(34)，原始可行性条件可表述为0≤k。因此，kkt条件中的对偶可行性条件可表述为0≤μk，μk表示与不等式约束相关的对偶变量。kkt条件中的互补松弛条件被公式化为kμk＝0。其中，原始可行性条件及其相关的对偶可行性和互补松弛性条件的关系如下式(45)。
[0165]
0≤k
⊥
0≤μkꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(45)根据式(24)，上限的kkt条件如下式(46)。
[0166][0167]
根据式(45)，kkt条件还包括如下式(47)～式(48)：
[0168]
k≤m(1-zk)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(47)
[0169]
μk≤mzkꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(48)
[0170]
其中，m是一个预设的常数，进而，服务器基于下层约束条件(21)～(34)，确定下层约束条件对应的kkt条件，即式(35)～式(48)，从而确定mpec模型。可以理解的是，mpec模型包括式(35)～式(48)。
[0171]
s502，基于下层目标函数，对均衡约束数学规划模型进行线性化处理，确定原始目标函数和对偶目标函数。
[0172]
进一步地，服务器基于下层目标函数，对均衡约束数学规划模型进行线性化处理。具体地，服务器利用kkt条件(35)-(38)将目标函数(2)中抽水蓄能部分的出价/报价进行替换，得到如下式(49)。
[0173][0174][0175]
进一步地，服务器按如下式(50)～式(53)对式(49)中的部分项进行替换。其中，式(50)～式(53)是基于kkt条件得到的。
[0176][0177][0178][0179][0180]
由于kkt条件中，kμk＝0，因此，经过替换后的式(49)如下式(54)，式(54)也是下层目标函数在mpec模型中的原始目标函数。
[0181][0182]
根据kkt条件，下层目标函数在mpec模型中的对偶目标函数如下式(55)所示。
[0183][0184][0185]
s503，基于原始目标函数、对偶目标函数以及上层目标函数，确定双层模型的目标函数，并将上层约束条件作为双层模型的约束条件。
[0186]
在本实施例中，由于下层问题是线性和凸的，根据强对偶定理，原始目标函数和对偶目标函数是相等的，即式(54)和(55)相等，进而，得到如下式(56)。
[0187][0188]
式(56)于替代上层目标函数(1)中的非线性项，进而双层模型的目标函数如下式(57)所示，双层模型的约束条件包括式(3)～式(20)。可以理解的是，式(35)～式(57)中有关μ的所有参数例如均是根据kkt条件得到的参数。
[0189]
[0190][0191]
根据目标函数(57)以及约束条件(2)-(19)即可确定抽水蓄能系统参与能量市场和基于绩效的调频市场的最佳策略运营方案。
[0192]
本实施例基于下层约束条件，确定均衡约束数学规划模型，并基于下层目标函数，对均衡约束数学规划模型进行线性化处理，确定原始目标函数和对偶目标函数，从而基于原始目标函数、对偶目标函数以及上层目标函数，确定双层模型的目标函数，并将上层约束条件作为双层模型的约束条件。因此，服务器将双层模型中的双层规划问题转化为一个mpec模型中的mpec问题，提高了求解速度，进而提高了调度策略确定速度和效率。
[0193]
需要说明的是，本实施例提供的双层模型不仅适用于hsc模式的抽水蓄能系统，也适用于传统模式的抽水储能系统。在本实施例中，为了对比验证hsc摸下的抽水蓄能系统是更具有经济性的，如表1所示，预设了8个场景，s＝8。其中，不确定因素是为了进一步贴合实际情况而做的设置，例如，可再生能源是不稳定的，需求量和价格也是随着市场变化，因此他们是不确定因素。
[0194]
表1预设场景
[0195][0196]
本实施例中，如表2～表4所示，服务器接收到的目标运行数据可以是表2～表4中的所有数值。具体地，本实施例中抽水蓄能系统的目标运行数据包括场景中的第i台机组的出清发电量发电量报价向上/向下调频的调频容量报价向上/向下调频的调频里程报价场景中的向上/向下的调频里程乘数如表2中的发电机参数所示。
[0197]
目标运行数据还包括抽水蓄能系统的第h台机组的发电功率/抽水功率的上限抽水蓄能系统的机组的发电功率的下限抽水蓄能系统的机组在发电模式/抽水模式下的排放量上限抽水蓄能系统的机组在发电模式下的排放量抽
水蓄能系统的能量转换系数α、抽水蓄能系统的机组的库容上限抽水蓄能系统在发电模式和抽水模式下的效率ηgη
p
、抽水蓄能系统的机组的向上/向下的调频里程乘数如表3中的抽水蓄能系统参数所示。
[0198]
目标运行数据还包括抽水蓄能系统在24个小时中运行的里程峰值，如表4中的运行要求所示。
[0199]
表2发电机参数
[0200][0201]
表3抽水蓄能系统参数
[0202][0203]
表4运行要求
[0204][0205]
在本实施例中，通过将目标运行数据输入双层模型，从而确定抽水蓄能系统的调度策略，调度策略包括抽水蓄能系统的机组的发电功率和抽水功率、抽水蓄能系统的机组的发电、抽水的模式状态、抽水蓄能系统的机组的发电、抽水的启动状态、抽水蓄能系统的机组的向上/向下调频容量和抽水蓄能系统的机组的向上/向下调频里程，调度策略还可以包括最终抽水蓄能系统的总利润和社会总收益。表5和表6列举了部分双层模型求解结果，即调度策略中的部分内容。其中，r
g,u/d
表示场景中发电机机组在最终清算后的向上/向下调频容量；r
h,u/d
表示场景中抽水蓄能系统的机组在最终清算后的向上/向下调频容量；m
g,u/d
表示场景中发电机机组在最终清算后的向上/向下调频里程；m
h,u/d
表示场景中抽水蓄能系统的机组在最终清算后的向上/向下调频里程；p
hg/hp
表示场景中抽水蓄能系统的机组的发电/抽水功率。
[0206]
结合多个场景下双层模型的调度策略，抽水蓄能系统的管理人员可以选择社会总收益和利润最大场景对抽水蓄能系统进行调度。
[0207]
表5确定性市场清算结果
[0208][0209]
表6随机市场清算结果
[0210][0211]
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。
[0212]
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调度策略确定方法的调度策略确定装置。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调度策略确定装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于调度策略确定方法的限定，在此不再赘述。
[0213]
图6为本技术实施例中调度策略确定装置的结构框图，在本技术实施例中，如图6所示，提供了一种调度策略确定装置600，包括：第一确定模块601、第二确定模块602、构建模块603和第三确定模块604，其中：
[0214]
第一确定模块601，用于确定待构建的双层模型的目标变量，所述目标变量是与抽水蓄能系统有关的参数；
[0215]
第二确定模块602，用于根据所述目标变量，确定所述双层模型的目标函数和约束条件；
[0216]
构建模块603，用于根据所述目标函数和所述约束条件，构建所述双层模型；
[0217]
第三确定模块604，用于获取抽水蓄能系统的目标运行数据，并将所述目标运行数据输入所述双层模型，确定所述抽水蓄能系统的调度策略，所述目标运行数据是与所述抽水蓄能系统有关的实际运行数据。
[0218]
本实施例提供的调度策略确定装置，通过确定待构建的双层模型的目标变量，目标变量是与抽水蓄能系统有关的参数，进而根据目标变量，确定双层模型的目标函数和约束条件，并根据目标函数和约束条件，构建双层模型，从而获取抽水蓄能系统的目标运行数据，并将目标运行数据输入双层模型，确定抽水蓄能系统的调度策略，目标运行数据是与抽水蓄能系统有关的实际运行数据。由于本实施例中服务器已经构建了双层函数，因此将与抽水蓄能系统有关的实际运行数据输入至双层模型中，就能够确定抽水蓄能系统的调度策略，进而能够解决传统中无法明确抽水蓄能系统的调度策略的问题。
[0219]
可选的，第二确定模块602包括：
[0220]
第一确定单元，用于根据所述第一变量，确定所述双层模型的上层目标函数和上层约束条件。
[0221]
第二确定单元，用于根据所述第二变量，确定所述双层模型的下层目标函数和下层约束条件。
[0222]
第三确定单元，用于基于所述上层目标函数、所述上层约束条件、所述下层目标函数和所述下层约束条件，确定所述双层模型的目标函数和约束条件。
[0223]
可选的，所述第一变量包括所述抽水蓄能系统的报价、所述抽水蓄能系统的发电功率和抽水功率、所述抽水蓄能系统的调频容量、所述抽水蓄能系统的调频里程、所述抽水蓄能系统的成本和所述抽水蓄能系统的状态，第一确定单元用于根据所述抽水蓄能系统的报价、所述抽水蓄能系统的发电功率和抽水功率、所述抽水蓄能系统的调频容量、所述抽水蓄能系统的调频里程、所述抽水蓄能系统的成本和所述抽水蓄能系统的状态，确定所述双层模型的上层目标函数和上层约束条件。
[0224]
可选的，所述第二变量包括所述抽水蓄能系统的需求量和抽水蓄能系统的出清发电量，第二确定单元用于根据所述抽水蓄能系统的需求量和抽水蓄能系统的出清发电量，确定所述双层模型的下层目标函数和下层约束条件。
[0225]
可选的，所述上层约束条件包括：所述抽水蓄能系统的功率约束条件、所述抽水蓄能系统的调频容量约束条件、所述抽水蓄能系统的调频里程约束条件和所述抽水蓄能系统的状态约束条件。
[0226]
可选的，所述下层约束条件包括：所述抽水蓄能系统的供需平衡约束条件、所述抽水蓄能系统的最小调频容量和调频里程约束条件、所述抽水蓄能系统的运营约束条件和所述抽水蓄能系统的报价数量约束条件。
[0227]
可选的，第三确定单元包括：
[0228]
第一确定子单元，用于基于所述下层约束条件，确定均衡约束数学规划模型。
[0229]
第二确定子单元，用于基于所述下层目标函数，对所述均衡约束数学规划模型进行线性化处理，确定原始目标函数和对偶目标函数。
[0230]
第三确定子单元，用于基于所述原始目标函数、所述对偶目标函数以及所述上层目标函数，确定所述双层模型的目标函数，并将所述上层约束条件作为所述双层模型的约
束条件。
[0231]
上述调度策略确定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。
[0232]
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。
[0233]
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。
[0234]
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。
[0235]
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。
[0236]
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。
[0237]
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。
[0238]
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。