本发明涉及多能源互补发电，尤其涉及一种考虑抽蓄建设周期的容量配置方法、装置、设备及介质。
背景技术：
1、在“双碳”背景下，风电和光伏逐渐发展为提供电能的能源主力，不过，由于风电和光伏能源存在天然的间歇性、随机性和波动性，容易对电网产生安全稳定影响。因此，针对此问题，发展调节能源成为一种主要的解决办法，火电机组灵活性改造和建设混合式抽蓄电站受到业界关注。
2、当前调节能源规划的研究大多关注对当前时刻进行配置，而这种方法一方面未关注负荷逐渐增长的特性，另一方面容易提前规划，从而产生较大成本，同时，由于混合式抽蓄存在较大建设周期，若也采用此方案进行配置，那么将不符合实际情况。
3、因此，关注负荷增长，每年进行一次风、光容量配置和火电机组灵活性改造规划，同时考虑建设周期，建设结束后混合式抽蓄投入使用，并考虑全寿命周期成本，此种偏向于实际规划问题才是当前亟需解决的问题。
4、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本发明提供了一种考虑抽蓄建设周期的容量配置方法、装置、设备及介质，从而有效解决背景技术中的问题。
2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种考虑抽蓄建设周期的容量配置方法，包括如下步骤：
3、考虑混合式抽蓄的建设周期和负荷的年增长，对时序性进行建模；
4、建立全寿命周期成本最小和剩余负荷方差最小的多目标函数，建立联合调度运行策略及运行约束条件，考虑负荷每年增长的不确定性，建立包含信息间隙决策理论的系统模型；
5、使用线性化技术将所述系统模型转化为混合整数线性规划模型；
6、对所述混合整数线性规划模型进行求解，得到各年各设备的最优配置与运行方案。
7、进一步地，所述考虑混合式抽蓄的建设周期和负荷的年增长，对时序性进行建模，包括如下步骤：
8、将整个规划周期分为4年，将序列 y记为：
9、；
10、式中：为第 y年；
11、风电、光伏配置的容量和火电机组改造的容量集合分别为：
12、；
13、；
14、；
15、式中：分别为风电、光伏配置的容量和火电机组改造的容量集合；分别为第 y年风电、光伏配置的容量和火电机组改造的容量， y=1、2、3、4；
16、其中，火电机组改造的容量的确定方法为：
17、；
18、；
19、；
20、；
21、；
22、式中：为规划总年数；为混合式抽蓄的建设周期，3年；为火电机组经过改造后的最小出力；、和分别为第 g台火电机组在第 y年的改造方案决策变量；和分别为确定第 g台火电机组在第 y年进行不投油和投油深调改造的0-1变量；
23、其中：表示在某年进行不投油或投油改造后，在后续的规划中将不再做出改变，即火电机组仅能改造一次；表示仅在改造的年份和才为1，例如在改造后一年，其值为两个1相减，在改造前一年，其值为两个0相减，仅在改造当年，其值为1。
24、进一步地，所述全寿命周期成本最小的目标函数，包括：
25、；
26、；
27、式中：为规划总年数；和分别为投资成本和运行成本；为规划期末的设备总残值；为第 y年的现值系数； r为折现率；
28、投资成本为：
29、；
30、式中：为混合式抽蓄的建设周期，其中表示规划周期内都满足，表示仅最后一年满足，此时混合式抽蓄投入使用；和分别为光伏电站、风电场、火电机组改造和抽蓄机组的单位投资成本；和分别为光伏电站、风电场、火电机组改造和抽蓄机组的建设或改造的容量；
31、运行成本为：
32、；
33、其中：，；
34、；
35、；
36、；
37、式中：和分别为火电机组、水电机组、新能源和抽蓄机组的运行成本；和分别为场景数、时刻数、火电机组台数、水电站级数、光伏电站数量和风电场数量；为第s个场景的概率；为火电机组出力；和分别为火电机组开机和停机的操作变量；和分别为火电机组开机和停机的成本系数；和分别为调峰函数、煤耗函数和机组深调损耗函数；和分别为火电机组最大出力、改造前最小出力、不投油深调最小出力和投油深调最小出力；a、b和c分别为火电机组煤耗成本函数的二次项系数、一次项系数和常数项系数；为转子致裂循环周次；为机组的购机费用；为燃油价格；为投油量；为水电机组开机操作变量；为水电机组开机成本系数；和分别为光伏和风电的实际出力；和分别为光伏和风电的预测出力；和分别为光伏和风电的弃电惩罚成本系数；和分别为抽蓄机组发电和抽水工况的启动操作变量；和分别为抽蓄机组发电和抽水工况的启动成本系数；
38、设备残值为：
39、；
40、式中：为投资的设备数量；为第 p种设备在第 y年的投资成本；为第 p种设备的净残值率；为第 p种设备的可运行年限；
41、所述剩余负荷方差最小的目标函数包括：
42、；
43、；
44、式中：为剩余负荷；为原始负荷；为水电出力。
45、进一步地，所述建立全寿命周期成本最小和剩余负荷方差最小的多目标函数中，还包括采用标准边界交叉法nbi算法将两个目标函数进行转化为单目标：
46、求解两个目标函数的最优值，，分别代入和，求解和，获得支付矩阵，连接和，得到乌托邦线；
47、将单独求解的目标函数值进行归一化处理，归一化后的目标函数如下所示：
48、；
49、；
50、归一化后的支付矩阵为，乌托邦线上的任意一点与parote前沿上的点的距离为：，其中，并且；通过求解最大化的距离得到多目标问题中的pareto解集，改变与的值，使得距离不断移动，原多目标问题便转化成了一系列的单目标问题，即：
51、。
52、进一步地，所述建立联合调度运行策略及运行约束条件，包括：
53、联合调度运行策略包括：
54、在混合式抽蓄没有完成改造时，由水电站发挥净负荷调峰作用，在抽蓄改造完成后，由水电和抽蓄进行调度；
55、运行约束条件包括：
56、功率平衡约束：
57、；
58、式中：和分别为抽蓄机组进行发电和抽水的功率；
59、火电机组运行约束：
60、；
61、；
62、式中：和分别为火电机组的最小和最大爬坡速率；
63、风电、光伏出力约束：
64、；
65、；
66、水电机组运行约束：
67、；
68、；
69、；
70、；
71、式中：为水电机组的状态变量；为水电机组停机操作变量；为水电机组的发电效率；为发电平均水头；为水电机组的发电流量；和分别为水电机组的最小和最大出力；
72、抽蓄机组运行约束：
73、；
74、；
75、；
76、；
77、；
78、；
79、；
80、；
81、；
82、式中：和分别为抽蓄机组发电和抽水的状态变量；和分别为抽蓄机组发电的开机和停机操作变量；和分别为抽蓄机组抽水的开机和停机的操作变量；和分别为抽蓄机组发电和抽水的效率；和分别为抽蓄机组的发电和抽水的流量；和分别为抽蓄机组最小出力相对于抽蓄机组容量的系数。
83、进一步地，所述考虑负荷每年增长的不确定性，建立包含信息间隙决策理论的系统模型，包括：
84、采用信息间隙决策理论igdt模拟负荷增长的不确定性；
85、假设考虑负荷不确定性的优化模型为：
86、；
87、式中：为目标函数；和分别为决策变量；为不确定性负荷量；和分别为等式约束和不等式约束；
88、采用igdt描述：
89、；
90、式中：为负荷预测值；为负荷的偏差系数；
91、建立最大化偏差系数的igdt模型：
92、；
93、式中：为不考虑负荷不确定性的模型目标函数；为规避系数，表示可以接受的投资能力；
94、在确定性模型当中，目标函数1为综合成本最小，为，当时，综合成本最大，记为，此时所述系统模型为：
95、；
96、式中：表示在的条件下，取到最小值；
97、由于负荷变为不确定性增长，剩余负荷方差最小的目标函数变为：
98、；
99、。
100、进一步地，所述使用线性化技术将所述系统模型转化为混合整数线性规划模型，包括：
101、煤耗成本采用sos-2约束进行线性化：
102、首先，将功率输出范围以相等的步长划分为 k个区间：
103、；
104、然后，引入0-1变量( k=1,2,..., k+1)，火电机组出力和煤耗成本分别表示如下：
105、；
106、为了标记所处的区间，引入二进制变量( k=1,2,…, k)；当，处于第 k个区间，否则,当，不处于第 k区间；上述变量满足以下约束条件：
107、；
108、；
109、；
110、；
111、；
112、；
113、抽水蓄能机组出力上下限约束的线性化处理：
114、抽蓄机组的出力上下限约束为：
115、；
116、；
117、其中，非线性的部分为和，为0-1变量与连续变量相乘，采用mccormick凸包络松弛法进行线性化处理；令、，处理如式下所示：
118、；
119、。
120、进一步地，所述对所述混合整数线性规划模型进行求解，包括：
121、采用yalmip调用gurobi求解器，使用混合整数线性规划算法对所述混合整数线性规划模型进行求解，得到各年各设备的最优配置方案。
122、本发明还包括一种考虑抽蓄建设周期的容量配置装置，使用如上述的方法，包括：
123、时序建模单元，用于考虑混合式抽蓄的建设周期和负荷的年增长，对时序性进行建模；
124、系统模型建模单元，用于建立全寿命周期成本最小和剩余负荷方差最小的多目标函数，建立联合调度运行策略及运行约束条件，考虑负荷每年增长的不确定性，建立包含信息间隙决策理论的系统模型；
125、线性化单元，用于使用线性化技术将所述系统模型转化为混合整数线性规划模型；
126、求解单元，用于对所述混合整数线性规划模型进行求解，得到各年各设备的最优配置与运行方案。
127、本发明还包括一种计算机设备，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计算机程序时，实现如上述的方法。
128、本发明还包括一种存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。
129、本发明的有益效果为：本发明考虑到混合式抽蓄的建设周期和负荷的年增长，对时序性进行建模；同时考虑经济性和剩余负荷波动性，建立全寿命周期成本最小和剩余负荷方差最小的多目标函数；建立水蓄-火电联合调度运行策略及运行约束条件；考虑到负荷每年增长具有的不确定性，建立包含信息间隙决策理论的系统模型；使用线性化技术将模型换化为混合整数线性规划模型；采用混合整数线性规划算法进行求解，得到各年各设备的最优配置与运行方案；本发明能够平衡经济性和负荷波动，针对逐年增长的负荷，逐年精细化配置风光容量，对火电进行深调改造以消纳多余的风光，混合式抽蓄结束建设周期后投入使用，建设周期的引入避免了冗余配置以及后期供能质量下降等问题。
1.一种考虑抽蓄建设周期的容量配置方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的考虑抽蓄建设周期的容量配置方法，其特征在于，所述考虑混合式抽蓄的建设周期和负荷的年增长，对时序性进行建模，包括如下步骤：
3.根据权利要求1所述的考虑抽蓄建设周期的容量配置方法，其特征在于，全寿命周期成本最小的目标函数，包括：
4.根据权利要求3所述的考虑抽蓄建设周期的容量配置方法，其特征在于，所述建立全寿命周期成本最小和剩余负荷方差最小的多目标函数中，还包括采用标准边界交叉法nbi算法将两个目标函数进行转化为单目标：
5.根据权利要求4所述的考虑抽蓄建设周期的容量配置方法，其特征在于，所述建立联合调度运行策略及运行约束条件，包括：
6.根据权利要求4所述的考虑抽蓄建设周期的容量配置方法，其特征在于，所述考虑负荷每年增长的不确定性，建立包含信息间隙决策理论的系统模型，包括：
7.根据权利要求6所述的考虑抽蓄建设周期的容量配置方法，其特征在于，所述使用线性化技术将所述系统模型转化为混合整数线性规划模型，包括：
8.根据权利要求1所述的考虑抽蓄建设周期的容量配置方法，其特征在于，所述对所述混合整数线性规划模型进行求解，包括：
9.一种考虑抽蓄建设周期的容量配置装置，其特征在于，使用如权利要求1至8中任一项所述的方法，包括：
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计算机程序时，实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
11.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-8中任一项所述的方法。
