电力系统灵活性资源配置仿真方法及装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010474412.4 (22)申请日 2020.05.29 (71)申请人 国网山东省电力公司经济技术研究 院 地址 250021 山东省济南市槐荫区纬十路 111号 申请人 国家电网有限公司 (72)发明人 李文升刘晓明袁振华刘冬 杨思高效海魏鑫王轶群 程佩芬曹相阳孙东磊张丽娜 张天宝张玉跃魏佳田鑫 张栋梁孙毅王男陈博王宪 薄其滨杨斌牟颖张家宁 付一木 (74)专利代理机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 37221 代理人 张庆骞 (51)Int.Cl. H02J 3。

2、/00(2006.01) (54)发明名称 一种电力系统灵活性资源配置仿真方法及 装置 (57)摘要 本发明属于电力系统资源配置领域， 提供电 力系统灵活性资源配置仿真方法及装置。 其中， 电力系统灵活性资源配置仿真方法包括获取规 划年内负荷数据及待投产机组数据， 以规划年内 总成本最小为目标函数， 构建并仿真求解电源优 化投资决策模型， 得到各类电厂投建方案； 以最 小成本化为目标函数， 构建并仿真求解短期运行 模拟模型， 求得典型日内机组开机方式； 基于典 型日内机组组合， 增加相应处罚项且以最小成本 化为目标函数， 构建并仿真求解超短期运行模拟 模型， 求得典型时段内系统上下调峰功率缺额。

3、和 上下爬坡功率缺额并作为灵活性指标， 判断是否 满足电力系统的灵活性需求， 若不满足则增调灵 活机组， 若仍不满足， 则重新仿真规划各类电厂 投建情况， 直至满足灵活性需求。 权利要求书2页 说明书11页 附图4页 CN 111555281 A 2020.08.18 CN 111555281 A 1.一种电力系统灵活性资源配置仿真方法， 其特征在于， 包括： 获取规划年内负荷数据及待投产机组数据， 以规划年内总成本最小为目标函数， 构建 并仿真求解电源优化投资决策模型， 得到各类电厂投建方案； 基于各类电厂投建方案， 以最小成本化为目标函数， 构建并仿真求解短期运行模拟模 型， 求得典型日内。

4、机组开机方式； 基于典型日内机组组合， 增加相应处罚项且以最小成本化为目标函数， 构建并仿真求 解超短期运行模拟模型， 求得典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬坡功率缺额； 以典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬坡功率缺额为灵活性指标， 判断是否满 足电力系统的灵活性需求， 若不满足则增调灵活机组， 若增调灵活机组后仍不满足， 则重新 仿真规划各类电厂投建情况， 直至满足灵活性需求。 2.如权利要求1所述的电力系统灵活性资源配置仿真方法， 其特征在于， 基于约束条件 仿真求解电源优化投资决策模型， 电源优化投资决策模型的约束条件包括电力约束、 各类 电厂最大及最小利用小时约束、 可再生能源。

5、装机占比约束、 水电厂电量约束、 负备用约束及 爬坡资源约束。 3.如权利要求1所述的电力系统灵活性资源配置仿真方法， 其特征在于， 基于约束条件 仿真求解短期运行模拟模型， 短期运行模拟模型的约束条件包括等式约束和不等式约束， 等式约束为系统有功功率平衡约束； 不等式约束有机组出力上下限约束、 爬坡约束、 系统热 备用约束、 起停费用约束、 起停时间约束、 可再生能源出力约束、 可中断负荷中断量约束、 水 电厂电量约束和储能参与系统短期调度过程中的约束。 4.如权利要求1所述的电力系统灵活性资源配置仿真方法， 其特征在于， 基于约束条件 仿真求解超短期运行模拟模型， 超短期运行模拟模型的约束。

6、条件包括系统功率平衡约束、 常规机组运行爬坡约束、 新能源机组运行约束、 可中断负荷中断量上下限约束、 进行松弛的 风机上下爬坡约束以及电力系统任一台火电机组故障时系统仍能正常运行约束。 5.如权利要求1所述的电力系统灵活性资源配置仿真方法， 其特征在于， 在增调灵活机 组的同时， 减少常规机组的开机， 典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬坡功率缺额 均在限制约束内。 6.一种电力系统灵活性资源配置仿真装置， 其特征在于， 包括： 规划层模型构建及求解模块， 其用于获取规划年内负荷数据及待投产机组数据， 以规 划年内总成本最小为目标函数， 构建并仿真求解电源优化投资决策模型， 得到各类电厂投。

7、 建方案； 运行层模型构建及求解模块， 其用于基于各类电厂投建方案， 以最小成本化为目标函 数， 构建并仿真求解短期运行模拟模型， 求得典型日内机组开机方式； 灵活层模型构建及求解模块， 其用于基于典型日内机组组合， 增加相应处罚项且以最 小成本化为目标函数， 构建并仿真求解超短期运行模拟模型， 求得典型时段内系统上下调 峰功率缺额和上下爬坡功率缺额； 灵活性需求判断模块， 其用于以典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬坡功率缺 额为灵活性指标， 判断是否满足电力系统的灵活性需求， 若不满足则增调灵活机组， 若增调 灵活机组后仍不满足， 则重新仿真规划各类电厂投建情况， 直至满足灵活性需求。 。

8、7.如权利要求6所述的电力系统灵活性资源配置仿真装置， 其特征在于， 在所述规划层 权利要求书 1/2 页 2 CN 111555281 A 2 模型构建及求解模块、 运行层模型构建及求解模块和灵活层模型构建及求解模块中， 均基 于约束条件求解相应模型。 8.如权利要求6所述的电力系统灵活性资源配置仿真装置， 其特征在于， 在所述灵活性 需求判断模块中， 在增调灵活机组的同时， 减少常规机组的开机， 典型时段内系统上下调峰 功率缺额和上下爬坡功率缺额均在限制约束内。 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， 该程序被处理器执 行时实现如权利要求1-5中任一项所述的电力。

9、系统灵活性资源配置仿真方法中的步骤。 10.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计 算机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-5中任一项所述的电 力系统灵活性资源配置仿真方法中的步骤。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111555281 A 3 一种电力系统灵活性资源配置仿真方法及装置 技术领域 0001 本发明属于电力系统资源配置领域， 尤其涉及一种电力系统灵活性资源配置仿真 方法及装置。 电力系统灵活性资源配置仿真 背景技术 0002 本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息， 不必然构成在先技 术。 0003 与。

10、传统的火电、 水电等能源形式不同， 受随机气象因素的影响， 光伏、 风电等可再 生能源的出力变幻莫测。 因此， 可再生能源的大规模并网正严重加剧电力系统运行面临的 变化性和不确定性程度， 从而给电力系统的稳定运行和功率平衡带来巨大挑战。 这要求在 电力系统的资源配置过程中， 不仅要保证长期电力电量平衡， 还需对短期甚至超短期的电 力电量平衡提供保障。 电力系统功率平衡不再单纯的意味着长期运行调度的平衡， 还应包 括当负荷需求突变时的短时功率平衡， 即电力系统的灵活性。 0004 发明人发现， 已有研究大多围绕在灵活机组建模、 超短期优化调度方法以及灵活 资源的发掘等方面， 缺乏对灵活性资源全面。

11、规划以及针对含高比例可再生能源的灵活性资 源多层次协调规划， 难以实现兼顾经济性和灵活性的电力系统资源优化配置。 发明内容 0005 为了解决上述问题， 本发明提供一种电力系统灵活性资源配置仿真方法及装置， 其综合考虑规划层、 运行层和灵活层三个层次， 多次迭代求解电源优化投资决策模型、 短期 和超短期运行模拟模型， 在求解方法上将多层迭代与松弛技术相结合， 提高计算的鲁棒性， 使计算结果既能满足系统灵活性需求又能实现系统经济性最优， 最终适用于大型电力系统 的资源优化配置。 0006 为了实现上述目的， 本发明采用如下技术方案： 0007 本发明的第一个方面提供一种电力系统灵活性资源配置仿真。

12、方法。 0008 一种电力系统灵活性资源配置仿真方法， 包括： 0009 获取规划年内负荷数据及待投产机组数据， 以规划年内总成本最小为目标函数， 构建并仿真求解电源优化投资决策模型， 得到各类电厂投建方案； 0010 基于各类电厂投建方案， 以最小成本化为目标函数， 构建并仿真求解短期运行模 拟模型， 求得典型日内机组开机方式； 0011 基于典型日内机组组合， 增加相应处罚项且以最小成本化为目标函数， 构建并仿 真求解超短期运行模拟模型， 求得典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬坡功率缺 额； 0012 以典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬坡功率缺额为灵活性指标， 判断是 否满足电力。

13、系统的灵活性需求， 若不满足则增调灵活机组， 若增调灵活机组后仍不满足， 则 重新仿真规划各类电厂投建情况， 直至满足灵活性需求。 说明书 1/11 页 4 CN 111555281 A 4 0013 本发明的第二个方面提供一种电力系统灵活性资源配置仿真装置。 0014 一种电力系统灵活性资源配置仿真装置， 包括： 0015 规划层模型构建及求解模块， 其用于获取规划年内负荷数据及待投产机组数据， 以规划年内总成本最小为目标函数， 构建并仿真求解电源优化投资决策模型， 得到各类电 厂投建方案； 0016 运行层模型构建及求解模块， 其用于基于各类电厂投建方案， 以最小成本化为目 标函数， 构建。

14、并仿真求解短期运行模拟模型， 求得典型日内机组开机方式； 0017 灵活层模型构建及求解模块， 其用于基于典型日内机组组合， 增加相应处罚项且 以最小成本化为目标函数， 构建并仿真求解超短期运行模拟模型， 求得典型时段内系统上 下调峰功率缺额和上下爬坡功率缺额； 0018 灵活性需求判断模块， 其用于以典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬坡功 率缺额为灵活性指标， 判断是否满足电力系统的灵活性需求， 若不满足则增调灵活机组， 若 增调灵活机组后仍不满足， 则重新仿真规划各类电厂投建情况， 直至满足灵活性需求。 0019 本发明的第三个方面提供一种计算机可读存储介质。 0020 一种计算机可读。

15、存储介质， 其上存储有计算机程序， 该程序被处理器执行时实现 如上述所述的电力系统灵活性资源配置仿真方法中的步骤。 0021 本发明的第四个方面提供一种计算机设备。 0022 一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的 计算机程序， 所述处理器执行所述程序时实现如上述所述的电力系统灵活性资源配置仿真 方法中的步骤。 0023 与现有技术相比， 本发明的有益效果是： 0024 本实施例综合考虑了规划层、 运行层和灵活层， 仿真构建了电源优化投资决策模 型、 短期运行模拟模型和超短期运行模拟模型， 多次仿真迭代求解电源优化投资决策模型、 短期运行模拟模型和超短期运行。

16、模拟模型， 在求解方法上将多层迭代与松弛技术相结合， 提高了计算的鲁棒性， 使计算结果既能满足系统灵活性需求又能实现系统经济性最优， 最 终适用于大型电力系统的资源优化配置。 附图说明 0025 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解， 本发明的示 意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。 0026 图1是本发明实施例的一种电力系统灵活性资源配置仿真方法流程图； 0027 图2是本发明实施例的规划期电力平衡和负荷变化趋势； 0028 图3是本发明实施例的电力系统初次超短期调度各电源累计电量图； 0029 图4是本发明实施例的电力系统初次超短期调度各时。

17、刻上下调峰功率缺额； 0030 图5是本发明实施例的迭代后电力系统超短期调度各电源累计电量图； 0031 图6是本发明实施例的迭代后电力系统超短期调度各时刻上下调峰功率缺额； 0032 图7是本发明实施例的计及可中断负荷参与超短期调度后负荷曲线。 说明书 2/11 页 5 CN 111555281 A 5 具体实施方式 0033 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。 0034 应该指出， 以下详细说明都是例示性的， 旨在对本发明提供进一步的说明。 除非另 有指明， 本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常 理解的相同含义。 0035 需要注意的是， 这里所使。

18、用的术语仅是为了描述具体实施方式， 而非意图限制根 据本发明的示例性实施方式。 如在这里所使用的， 除非上下文另外明确指出， 否则单数形式 也意图包括复数形式， 此外， 还应当理解的是， 当在本说明书中使用术语 “包含” 和/或 “包 括” 时， 其指明存在特征、 步骤、 操作、 器件、 组件和/或它们的组合。 0036 实施例一 0037 如图1所示， 本实施例的一种电力系统灵活性资源配置仿真方法， 包括： 0038 步骤1)： 获取规划年内负荷数据及待投产机组数据， 以规划年内总成本最小为目 标函数， 构建并仿真求解电源优化投资决策模型， 得到各类电厂投建方案。 0039 在具体实施中， 。

19、电源规划过程中考虑经济因素， 目标函数为规划年内总成本， 得到 电源优化投资决策模型， 也就是规划层模型： 0040 0041 其中： 0042 0043 式中， T1为规划期内总月数； G1、 RES1、 H1、 BES1分别规划期内待投建为常规、 可再生 能源、 水电、 储能电厂数；为第个月常规电厂新增容量和单位建设成本； 为第 个月可再生能源能电厂新增容量和单位建设成本；为第 个月 水电厂新增容量和单位建设成本；表示第 个 月新增常规、 可再生能源、 水电 、 储能是否需要分摊初始投资成本和使 用年限 ； 为第 个月新增储能装置功率容量和能量容量和其对应的单 位容量建设成本； t为第t个。

20、月的折现值系数； 为年贴现率。 0044 后续模型中会用到已有各类电源的总装机容量， 因此令： 0045 说明书 3/11 页 6 CN 111555281 A 6 0046式中：分别表示相应时段内各火电厂已有装机容量、 新增装 机容量、 退役容量和最终装机容量；分别表示相应时段内可再生 能源电厂已有装机容量、 新增装机容量、 退役容量和最终装机容量； 分别表示相应时段内水电厂已有装机容量、 新增装机容量、 退役容量和最终装机容量。 分别表示相应时段内储能机组已有装机容量、 新增装机容量、 退 役容量和最终装机容量。 0047 约束条件： 0048 电源投资决策的约束条件主要有电力约束： 00。

21、49 0050式中， PtL,max、为第t个月参与电力平衡的最大负荷值、 静态容量备用系数。 0051 各类电厂最大、 最小利用小时约束： 0052 0053式中，为常规机组的最小、 最大利用小时数；为常规机组的实际 利用小时数。 0054 可再生能源装机占比约束： 0055 0056 式中， t为第t个月可再生能源装机占比。 0057 水电厂电量约束： 0058 0059式中，为水电厂l第t个月的消纳电量；为水电厂l第t个月的平水年预测电 量。 0060 考虑到电源投资决策模块和短期运行模拟模块的交互， 还应考虑负备用约束： 0061 0062式中，为第t个月火电厂i最大、 最小技术出力；。

22、 为第t个月火电厂i 提供负备用能力系数；为水电厂l第t个月的平水年预想出力； 为水电厂l提供负备用 能力系数；为第储能电厂k发电和蓄电额定功率；为储能电厂k提供负备 用能力系数； PtL,max为第t个月的最大负荷；为第t个月的负备用要求系数。 0063 考虑到电源投资决策模块和超短期运行模拟模块的交互， 还应考虑爬坡资源约 束： 说明书 4/11 页 7 CN 111555281 A 7 0064 0065 0066式中，为常规电厂的向上、 向下爬坡速率；为可再生能源 电厂的向上、 向下爬坡速率；为水电厂的向上、 向下爬坡速率；为 储能电厂的向上、 向下爬坡速率； T为爬坡资源约束响应的时。

23、间间隔；为考虑新能 源的预测误差， 向上、 向下爬坡容量占新能源装机占比；为考虑负荷的预测误差， 向 上、 向下爬坡容量占峰荷的比例。 0067 步骤2)： 基于各类电厂投建方案， 以最小成本化为目标函数， 构建并仿真求解短期 运行模拟模型， 求得典型日内机组开机方式。 0068 其中， 短期运行模拟模型也就是运行层模型， 其目标函数即为最小化成本， 包括发 电带来的煤耗成本和机组开停机成本、 储能装置的维护成本和折旧费用、 弃风弃光成本： 0069 0070 式中， G2、 BES2、 RES2为参与短期调度的常规、 储能、 可再生能源机组数； T2为短期调 度周期内时段数；分别为机组i的煤。

24、耗成本、 启动成本和关停成本；为常 规机组i在t时刻的实际出力；为机组i在t时段的启动状态变量和停机状态变 量；为第k个储能机组的单位电量运行维护成本；储能机组k在t时刻的实际出力； 为第k个储能机组的额定容量和额定功率功率；为储能机组k的单位容量和 单位功率安装成本的现值；为储能机组k的寿命损耗系数；为可再生能源 电厂l的可用资源量和实际出力； res为弃风弃光惩罚因子； IL和PtIL为可中断负荷补偿价格 和参与短期调度的可中断负荷量。 0071 上式中机组i的煤耗成本可示成二次函数的形式： 0072 0073 式中， ai、 bi、 ci为机组i的煤耗系数。 0074 约束条件： 007。

25、5 短期运行模拟模型中约束条件分为等式约束和不等式约束， 等式约束为系统有功 功率平衡约束： 说明书 5/11 页 8 CN 111555281 A 8 0076 0077式中，为常规、 可再生能源、 水电、 储能机组在t时刻的有功出 力； PtIL为在t时刻参与短期调度的可中断负荷量； PtL为系统在t时刻的负荷需求。 0078 不等式约束有： 0079 0080 0081 0082 0083 0084 0085 0PtILPiIL,max (19) 0086 式(13)-(19)分别为机组出力上下限约束、 爬坡约束、 系统热备用约束、 起停费用 约束、 起停时间约束、 可再生能源出力约束、。

26、 可中断负荷中断量约束。 其中， Ui,t为常规机组i 在t时刻的启停状态；机组的上、 下爬坡速率； 为热备用系数；为机组i的最 大启动、 关停成本限制； Hi、 Ji为组i的单次启动、 关停成本； TS、 TO为最小关停、 开机时间； 为可再生能源的可用资源量； PiIL,max为可中断负荷的最大中断量。 0087 此外， 水电厂电量约束与电源优化投资决策模型中式(6)相同， 储能参与系统短期 调度过程中的约束为： 0088 0089 说明书 6/11 页 9 CN 111555281 A 9 0090 0091 0092 式(20)-(23)分别为储能的充放电功率上下限约束、 工作状态约束。

27、、 充放电的电量 存储约束、 储能装置调度周期始末容量相等。 其中，为储能充电、 放电工作状态； 为储能充电、 放电功率； k为裕度系数；为储能装置k的额定功率； Ek,t为 储能装置k在t时刻的实际存储电量；为储能装置k的最大和最小存储电量； k为 储能装置k的能量自损耗系数，为储能机组充电和放电过程中的能量转化效率。 0093 步骤3)： 基于典型日内机组组合， 增加相应处罚项且以最小成本化为目标函数， 构 建并仿真求解超短期运行模拟模型， 求得典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬坡功 率缺额。 0094 其中， 超短期运行模拟模型为灵活层模型。 0095 为了便于计算系统调峰缺额等灵活。

28、性指标， 电力系统超短期运行模拟过程中往往 以分钟级为模拟时间尺度。 由于整个模拟时段较短， 因此模拟过程中认为常规机组的起停 状态不发生变化， 因此机组开停机成本可以不考虑、 同时储能装置的折旧费用和维护成本 也可以忽略。 但短期运行模拟过程中可能会出现上下爬坡容量不足和上下调峰容量不足的 情况， 所以需增加相应的处罚项。 将短期运行模拟模型中的目标函数稍作修改即可得到超 短期运行模拟的目标函数： 0096 0097 式中， T3为运行时刻数； G3、 RES3分别为参与超短期调度的常规机组数和可再生能 源机组数； Ptreserve,U、 Ptreserve,D为上、 下调峰功率松弛； P。

29、tramp,U、 Ptramp,D为上、 下爬坡功率松 弛； 1 4为相应惩罚因子。 0098 约束条件主要有： 0099 0100 0101 0102 0103 式(25)-(28)分别为系统功率平衡约束、 常规机组运行爬坡约束、 新能源机组运行 约束、 可中断负荷中断量上下限约束。 其中， Pt rese rve ,D为t时刻下调峰功率松弛； 为储能装置k放电、 充电功率； PtL为电力系统在t时刻的负荷；为常 说明书 7/11 页 10 CN 111555281 A 10 规机组的上、 下爬坡容量。 0104 在新能源机组中， 由于风机出力具有惯性， 因此在超短期调度中还需要考虑风机 的。

30、上下爬坡约束： 0105 0106式中，为风机j在t时刻和t-1时刻的有功出力；为风机的上、 下爬坡容量。 0107 考虑到可能出现灵活资源的爬坡容量不足的情况， 因此需对爬坡约束进行松弛： 0108 0109 0110式中， PtF为灵活机组F在t时刻的出力；为灵活机组F的上、 下爬坡容量。 0111 此外还需考虑电力系统任一台火电机组故障时系统仍能正常运行， 其约束为： 0112 0113 式中， K表示所有发电机机组数； Pimax、 Pi,t为发电机i的额定功率和t时刻的实际功 率； PG,max为最大火电机组的额定功率。 0114 步骤4)： 以典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬。

31、坡功率缺额为灵活性指 标， 判断是否满足电力系统的灵活性需求， 若不满足则返回步骤2)增调灵活机组， 若增调灵 活机组后仍不满足， 则返回步骤1)重新仿真规划各类电厂投建情况， 直至满足灵活性需求。 0115 当系统灵活性不足时需要增加灵活机组开机， 同时为了不对系统的下调峰能力造 成影响， 需要减少常规机组的开机。 灵活机组增调模型中的目标函数主要包括灵活机组增 加开机的成本和常规机组关机的成本： 0116 0117式中， F、 C分别为灵活机组数和常规机组数；为灵活机组开机惩罚系数和 常规机组关机惩罚系数；为灵活机组开机状态变量和常规机组关机状态变量； 为上下爬坡容量增加量松弛；为上下调峰。

32、容量增加量松 弛； 1 4为相应惩罚因子。 0118 约束条件主要有上下调峰/爬坡缺额限制约束： 0119 说明书 8/11 页 11 CN 111555281 A 11 0120 式中， PiC,max、 PiC,min为减少开机的常规机组i的最大、 最小功率； PiF,max、 PiF,min为增 加开机的灵活机组i的最大、 最小功率；为减少开机的常规机组i的上下爬坡功 率；为增加开机的灵活机组i的上下爬坡功率。 0121 为了便于计算和观察， 将系统上/下调峰功率缺额、 上/下爬坡功率缺额直接作为 系统的灵活性指标， 其数值越大说明系统灵活性缺额越大， 其数值越小说明系统灵活性缺 额越小。

33、。 0122 短期运行模拟模型和超短期运行模拟模型中的煤耗成本均采用二次函数的形式 表示， 这就导致当系统规模扩大时其计算量会大幅度增加， 求解起来也会消耗大量时间， 因 此我们可以对煤耗成本进行分段线性化处理： 0123 0124 式中： C0,iai(PiG,min)2+biPiG,min+ci； m为总分段数； Ki,s为分段线性化后煤耗函 数各段的斜率； C0,i为机组以最下出力运行时的煤耗成本；为机组各分段的出力。 0125 经过线性化后， 短期运行模拟模型和超短期运行模拟模型均为混合整数线性化模 型， 同时电源优化投资决策模型也为混合整数线性化模型， 因此采用商业优化软件CPLEX。

34、进 行求解。 为了简化程序格式、 提高程序可读性， 以MATLAB作为变编程环境， 引入YALMIP工具 箱， 可方便直观的添加决策变量、 目标函数和约束条件， 最后调用CPLEX求解器求解。 0126 迭代流程： 求解顺序为先求解规划层的电源优化投资决策模型， 将求得的电源投 建情况传递给运行层， 再求解短期运行模拟模型得到短期调度周期内的机组组合， 将机组 组合结果传递给灵活层， 求解超短期运行模拟模型得到系统灵活性缺额。 整个求解过程中 根据是否满足系统备用要求和是否满足系统灵活性需求进行迭代， 具体流程如图1所示。 0127 下面结合具体实例验证所提灵活性资源配置方法的有效性。 所选某。

35、区域中， 在规 划起始年已有常规电厂12座， 共计162台机组， 总装机容量为7.476MW； 已有可再生能源电厂 2座， 总置信容量为1.502MW。 在规划期间内待建常规电厂9座， 总装机容量为3.74MW； 待建水 电厂4座， 总装机容量为0.226MW； 待建蓄能电厂1座， 额定容量为0.02MW； 待建可再生能源电 厂； 待建可再生能源电厂12座， 置信容量为0.3206MW。 0128 将该算例带入所提模型中进行求解， 可得规划期内电力平衡和负荷月变化趋势如 图2所示， 可以看出规划期内会依据负荷的增长趋势合理投建各类电厂以满足电力平衡。 0129 选取典型日进程短期运行模拟， 再。

36、选取典型日内7:00-9:00可再生能源出力上升 时段进行超短期运行模拟， 超短期运行模拟时间间隔选为5min。 可得初次超短期运行模拟 结果中的累积电量图和各时刻调峰缺额如图3、 图4所示， 经过迭代后的超短期运行模拟结 果中的累积电量图和各时刻调峰缺额如图5、 图6所示。 0130 对比分析图3和图5， 在经过几次迭代后， 常规机组出力减少， 水电机组出力增加， 弃风弃光量与初次模拟相比明显降低。 各时刻弃风弃光量都大幅度减少， 其中弃光量减少 为零。 这大大增加了电力系统对可再生能源的消纳能力。 0131 对比分析图4和图6可以看出， 系统下调峰容量不再出现不足， 上调峰最大功率缺 说明。

37、书 9/11 页 12 CN 111555281 A 12 额由1.213MW降低到0.108MW， 总体来看系统的调峰功率缺额趋于零， 这说明了通过多层迭 代求解可以大幅度提高电力系统的灵活性。 0132 图7展示了可中断负荷参与调度后电力系统中原负荷曲线和实际负荷曲线。 可以 看出在7:35-8:05时段内， 存在部分中断负荷参与调度的情况， 这弥补了电力系统调峰能力 不足， 进一步增大了电力系统的灵活性。 0133 实施例二 0134 本实施例提供了一种电力系统灵活性资源配置仿真装置， 其包括： 0135 (1)规划层模型构建及求解模块， 其用于获取规划年内负荷数据及待投产机组数 据， 。

38、以规划年内总成本最小为目标函数， 构建并仿真求解电源优化投资决策模型， 得到各类 电厂投建方案； 0136 (2)运行层模型构建及求解模块， 其用于基于各类电厂投建方案， 以最小成本化为 目标函数， 构建并仿真求解短期运行模拟模型， 求得典型日内机组开机方式； 0137 (3)灵活层模型构建及求解模块， 其用于基于典型日内机组组合， 增加相应处罚项 且以最小成本化为目标函数， 构建并仿真求解超短期运行模拟模型， 求得典型时段内系统 上下调峰功率缺额和上下爬坡功率缺额； 0138 (4)灵活性需求判断模块， 其用于以典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬 坡功率缺额为灵活性指标， 判断是否满足电。

39、力系统的灵活性需求， 若不满足则增调灵活机 组， 若增调灵活机组后仍不满足， 则重新仿真规划各类电厂投建情况， 直至满足灵活性需 求。 0139 在具体实施中， 在所述规划层模型构建及求解模块、 运行层模型构建及求解模块 和灵活层模型构建及求解模块中， 均基于约束条件求解相应模型。 0140 电源优化投资决策模型的约束条件包括电力约束、 各类电厂最大及最小利用小时 约束、 可再生能源装机占比约束、 水电厂电量约束、 负备用约束及爬坡资源约束。 0141 短期运行模拟模型的约束条件包括等式约束和不等式约束， 等式约束为系统有功 功率平衡约束； 不等式约束有机组出力上下限约束、 爬坡约束、 系统热。

40、备用约束、 起停费用 约束、 起停时间约束、 可再生能源出力约束、 可中断负荷中断量约束、 水电厂电量约束和储 能参与系统短期调度过程中的约束。 0142 超短期运行模拟模型的约束条件包括系统功率平衡约束、 常规机组运行爬坡约 束、 新能源机组运行约束、 可中断负荷中断量上下限约束、 进行松弛的风机上下爬坡约束以 及电力系统任一台火电机组故障时系统仍能正常运行约束。 0143 其中， 在所述灵活性需求判断模块中， 在增调灵活机组的同时， 减少常规机组的开 机， 典型时段内系统上下调峰功率缺额和上下爬坡功率缺额均在限制约束内。 0144 实施例三 0145 本实施例提供了一种计算机可读存储介质，。

41、 其上存储有计算机程序， 该程序被处 理器执行时实现如实施例一所述的电力系统灵活性资源配置仿真方法中的步骤。 0146 实施例四 0147 本实施例提供了一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在 处理器上运行的计算机程序， 所述处理器执行所述程序时实现如实施例一所述的电力系统 灵活性资源配置仿真方法中的步骤。 说明书 10/11 页 13 CN 111555281 A 13 0148 本领域内的技术人员应明白， 本发明的实施例可提供为方法、 系统、 或计算机程序 产品。 因此， 本发明可采用硬件实施例、 软件实施例、 或结合软件和硬件方面的实施例的形 式。 而且， 本发明可。

42、采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储 介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。 0149 本发明是参照根据本发明实施例的方法、 设备(系统)、 和计算机程序产品的流程 图和/或方框图来描述的。 应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流 程和/或方框、 以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。 可提供这些计算机程序 指令到通用计算机、 专用计算机、 嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产 生一个机器， 使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实 现在流程图一个流程或多个流程和/或方。

43、框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 0150 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 定方式工作的计算机可读存储器中， 使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指 令装置的制造品， 该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能。 0151 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上， 使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理， 从而在计算机或 其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一 个方框或多个方框中指定的功能的步骤。 01。

44、52 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， 所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质 中， 该程序在执行时， 可包括如上述各方法的实施例的流程。 其中， 所述的存储介质可为磁 碟、 光盘、 只读存储记忆体(Read-Only Memory， ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory， RAM)等。 0153 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， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 11/11 页 14 CN 111555281 A 14 图1 说明书附图 1/4 页 15 CN 111555281 A 15 图2 图3 说明书附图 2/4 页 16 CN 111555281 A 16 图4 图5 说明书附图 3/4 页 17 CN 111555281 A 17 图6 图7 说明书附图 4/4 页 18 CN 111555281 A 18 。