本申請涉及電力系統(tǒng)規(guī)劃，特別涉及一種低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方法、裝置、電子設(shè)備及介質(zhì)。
背景技術(shù)：
1、隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的縱深推進，新能源裝機占比已突破40％大關(guān)，傳統(tǒng)同步機組正在被逐步替代。這種電源結(jié)構(gòu)的顛覆性變革正引發(fā)系統(tǒng)安全穩(wěn)定機理的根本性改變，系統(tǒng)慣量下降和一次調(diào)頻能力不足等問題將日益凸顯?，F(xiàn)有的規(guī)劃體系尚未充分考慮這類潛在風(fēng)險，難以適應(yīng)新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程中電源結(jié)構(gòu)的深刻變革，可能導(dǎo)致新型電力系統(tǒng)在實際運行中面臨嚴峻的頻率安全挑戰(zhàn)，大幅增加系統(tǒng)的運行成本并降低系統(tǒng)規(guī)劃的整體效益。
2、新型電力系統(tǒng)更多元化的電源結(jié)構(gòu)也提供了更多樣化的頻率調(diào)控方式，大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)(如電池儲能、抽水蓄能等)，可以在電力過剩時儲存能量，在需求高峰或可再生能源輸出不穩(wěn)定時釋放能量，用于提供快速的頻率響應(yīng)以及減少頻率波動。
3、然而，相關(guān)技術(shù)中，儲能系統(tǒng)的投資成本較高，且其壽命受充放電次數(shù)限制，過度依賴儲能解決低慣量問題導(dǎo)致系統(tǒng)的投資成本顯著增加，常規(guī)電源、新能源和儲能等多類型電源在響應(yīng)特性和技術(shù)經(jīng)濟方面存在明顯差異，若不能在規(guī)劃層面合理配置多樣化的調(diào)頻資源，將導(dǎo)致電力系統(tǒng)難以在安全、經(jīng)濟和低碳等多重目標下實現(xiàn)良好的平衡，上述問題亟待解決。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本申請?zhí)峁┮环N低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方法、裝置、電子設(shè)備及介質(zhì)，以解決相關(guān)技術(shù)中，儲能系統(tǒng)的投資成本較高，且其壽命受充放電次數(shù)限制，過度依賴儲能解決低慣量問題導(dǎo)致系統(tǒng)的投資成本顯著增加，不同資源在響應(yīng)特性和技術(shù)經(jīng)濟方面存在明顯差異，未能在規(guī)劃層面合理配置多樣化的調(diào)頻資源，導(dǎo)致電力系統(tǒng)難以在安全、經(jīng)濟和低碳等多重目標下實現(xiàn)良好的平衡等技術(shù)問題。
2、本申請第一方面實施例提供一種考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方法，包括以下步驟：建立考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合頻率安全裕度函數(shù)確定所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型中頻率安全約束中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；基于所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)，求解所述考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型，以得到低慣量電力系統(tǒng)電源的規(guī)劃方案。
3、可選地，在本申請的一個實施例中，所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型的目標函數(shù)為：
4、mincinv+coper，
5、其中，cinv為所述低慣量電力系統(tǒng)的年化投資成本，coper為所述低慣量電力系統(tǒng)的年運行成本。
6、可選地，在本申請的一個實施例中，所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型的約束條件包括裝機容量上限約束、新能源滲透率約束、節(jié)點功率平衡約束、可再生能源出力約束、同步機電源運行約束、新能源機組運行約束、儲能電站運行約束、系統(tǒng)備用約束、調(diào)頻備用約束、頻率特征變量約束和頻率安全約束中的至少之一。
7、可選地，在本申請的一個實施例中，所述利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合頻率安全裕度函數(shù)確定所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型中頻率安全約束中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括：利用所述低慣量電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)模型確定頻率動態(tài)過程；基于所述頻率動態(tài)過程，根據(jù)所述低慣量電力系統(tǒng)的頻率安全裕度函數(shù)得到頻率安全條件；采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合所述頻率安全裕度函數(shù)，以得到頻率安全約束中所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。
8、可選地，在本申請的一個實施例中所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為以relu為激活函數(shù)的單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所述單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為：
9、
10、其中，w，b，為輸入與隱藏層之間的權(quán)重和偏置參數(shù)，為隱藏層與輸出之間的權(quán)重和偏置參數(shù)，為整體損失函數(shù)。
11、本申請第二方面實施例提供一種考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃裝置，包括：建立模塊，用于建立考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型；確定模塊，用于利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合頻率安全裕度函數(shù)確定所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型中頻率安全約束中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；規(guī)劃模塊，用于基于所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型參數(shù)，求解所述考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型，以得到低慣量電力系統(tǒng)電源的規(guī)劃方案。
12、可選地，在本申請的一個實施例中，所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型的目標函數(shù)為：
13、mincinv+coper，
14、其中，cinv為所述低慣量電力系統(tǒng)的年化投資成本，coper為所述低慣量電力系統(tǒng)的年運行成本。
15、可選地，在本申請的一個實施例中，所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型的約束條件包括裝機容量上限約束、新能源滲透率約束、節(jié)點功率平衡約束、可再生能源出力約束、同步機電源運行約束、新能源機組運行約束、儲能電站運行約束、系統(tǒng)備用約束、調(diào)頻備用約束、頻率特征變量約束和頻率安全約束中的至少之一。
16、可選地，在本申請的一個實施例中，所述規(guī)劃模塊包括：確定單元，用于利用所述低慣量電力系統(tǒng)的頻率響應(yīng)模型確定頻率動態(tài)過程；條件獲取單元，用于基于所述頻率動態(tài)過程，根據(jù)所述低慣量電力系統(tǒng)的頻率安全裕度函數(shù)得到頻率安全條件；參數(shù)獲取單元，用于采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合所述頻率安全裕度函數(shù)，以得到頻率安全約束中所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。
17、可選地，在本申請的一個實施例中，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為以relu為激活函數(shù)的單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所述單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為：
18、
19、其中，w，b，為輸入與隱藏層之間的權(quán)重和偏置參數(shù)，為隱藏層與輸出之間的權(quán)重和偏置參數(shù)，為整體損失函數(shù)。
20、本申請第三方面實施例提供一種電子設(shè)備，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實現(xiàn)如上述實施例所述的考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方法。
21、本申請第四方面實施例提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上的考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方法。
22、本申請第五方面實施例提供一種計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品存儲計算機程序，該程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如上的考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方法。
23、本申請實施例可以通過建立考慮多樣化調(diào)頻資源的電源規(guī)劃模型，并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合頻率安全裕度函數(shù)，確定頻率安全約束的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，基于參數(shù)求解模型，得到多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方案，從而提升低慣量電力系統(tǒng)的頻率安全性，保障能源電力系統(tǒng)的高質(zhì)量發(fā)展。由此，解決了相關(guān)技術(shù)中，儲能系統(tǒng)的投資成本較高，且其壽命受充放電次數(shù)限制，過度依賴儲能解決低慣量問題導(dǎo)致系統(tǒng)的投資成本顯著增加，不同資源在響應(yīng)特性和技術(shù)經(jīng)濟方面存在明顯差異，未能在規(guī)劃層面合理配置多樣化的調(diào)頻資源，導(dǎo)致電力系統(tǒng)難以在安全、經(jīng)濟和低碳等多重目標下實現(xiàn)良好的平衡等技術(shù)問題。
24、本申請附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。
1.一種考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型的目標函數(shù)為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型的約束條件包括裝機容量上限約束、新能源滲透率約束、節(jié)點功率平衡約束、可再生能源出力約束、同步機電源運行約束、新能源機組運行約束、儲能電站運行約束、系統(tǒng)備用約束、調(diào)頻備用約束、頻率特征變量約束和頻率安全約束中的至少之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合頻率安全裕度函數(shù)確定所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型中頻率安全約束中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為以relu為激活函數(shù)的單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所述單隱層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)為：
6.一種考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃裝置，其特征在于，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃模型的目標函數(shù)為：
8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項所述的考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方法。
9.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行，以用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5任一項所述的考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方法。
10.一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被執(zhí)行，以用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1-5中任一項所述的考慮多樣化調(diào)頻資源的低慣量電力系統(tǒng)電源規(guī)劃方法。