(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 202111437533.2 (22)申请日 2021.11.29 (71)申请人 中国华能集团清洁能源技 术研究院 有限公司 地址 102209 北京市昌平区北七家镇未来 科技城南区华能人才创新创业基地实 验楼A楼 申请人 华能集团技 术创新中心有限公司 　 华能澜沧江水电股份有限公司 (72)发明人 汪琳　朱勇　王建星　刘明义　 刘大为　徐若晨　曹曦　曹传钊　 裴杰　李昊　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 代理人 黄垚琳(51)Int.Cl. H02J 3/46(2006.01) H02J 3/38(2006.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种考虑火电机组约束的能源系统优化配 置方法和系统 (57)摘要 本申请提出一种考虑火电机组约束的能源 系统优化配置方法和系统， 所述方法包括： 首先 获取历史时段内各时刻的电网需求发电量、 风电 机组的发电量、 光伏机组的发电量、 预设约束条 件、 预先设定的能量使用顺序、 所述火电机组的 最短连续运行时间约束和火电机组的爬坡速率 约束， 其次基于获取的上述数据确定所述系统中 火电机组、 储能设备的总需求发电量和预先建立 的完全二叉树中各节点的运行成本， 然后确定所 述系统的最小投资运行成本， 最后调整预设约束 条件， 从不同预设约束对应的最小投资运行成本 中筛选最小值， 利用最小值对应的预设约束条件 对风光火储系统进行优化配置。 本发 明提供的技 术方案， 提高了风、 光资源的利用率， 节约了运行 成本。 权利要求书3页 说明书10页 附图2页 CN 114285088 A 2022.04.05 CN 114285088 A 1.一种考虑火电机组约束的能源系统优化配置方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 获取历史时段内各时刻的 电网需求发电量、 风光火储系统中的风电机组的发电量、 光 伏机组的发电量、 预设约束条件、 预先设定的能量使用顺序和所述火电机组的最短连续运 行时间约束和火电机组的爬坡速率约束； 根据所述历史时段内各时刻的电网需求发电量、 风光火储系统中的风电机组的发 电 量、 光伏机组的发电量确定历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需 求发电量； 基于所述预设约束条件、 所述历史时段内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备 的总需求发电量、 预先设定的能量使用顺序、 火电机组的最短连续运行时间约束和火电机 组的爬坡速率约束建立完全二叉树， 并计算完全二叉树中各个节点的运行成本； 利用完全二叉树的最短路径法对完全二叉树进行后 续遍历， 以获取所述历史时段内火 电机组的累积最小运行成本和所述最小成本对应的火电机组开机序列， 并确定所述开机序 列对应的历史时段内风 光火储系统的累计投资运行成本； 调整所述预设约束条件以获取不同预设约束下历史时段内火电机组的累计最小运行 成本对应的火电机组开机序列和所述开机序列对应的历史时段内风光火储系统的累计投 资运行成本； 从各所述历史时段内不同约束下风光火储系统 的累计投资运行成本 中筛选最小值， 并 利用所述 最小值对应的预设约束条件 对风光火储系统进行优化配置； 其中， 所述火电机组的运行状态包括： 运行和停运； 所述风光火储系统 的投资运行成本包括： 火电机组 的运行成本和风光火储系统 的历史 时段内的投资成本； 所述预设约束条件 包括： 各发电和储能设备的容 量约束、 状态约束和经济性约束。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述风光火储系统中火电机组 的最短连续运 行时间约束包括： 若所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为停运状态， 则当前时刻对应节点的火电 机组的状态不受所述 最短连续 运行时间约束； 若所述火电机组当前时刻对应节点的父节点为运行状态且所述父节点及其相邻的祖 先节点的状态连续为运行状态的节点个数对应的时间大于等于风光火储系统中火电机组 的最短连续运行时间， 则当前时刻 对应节点的火电机组的状态不受所述最短连续运行时间 约束， 否则当前时刻对应节点的火电机组的状态受到约束， 其中， 所述约束包括： 所述节点 的运行状态为运行， 并将完全二叉树中所述节点的父节点的左子节点的运行成本设为无穷 大。 3.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述风光火储系统中火电机组 的爬坡速率约 束， 包括： 若所述火电机组当前时刻的节点与其父节点的状态均为运行且两节点的电量需求之 差的绝对值小于等于所述火电机组的爬坡速率， 则火电机组当前时刻的节点对应的火电机 组的出力值 不变； 若所述火电机组当前时刻的节点与其父节点的状态均为运行且两节点的电量需求之 差的绝对值大于所述火电机组的爬坡速率， 则调节火电机组当前时刻的节点对应的火电机权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114285088 A 2组的出力值为其父节 点的出力与所述火电机组的爬坡速率之和/为父节点的出力与所述火 电机组的爬坡速率之差 。 4.如权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述调节火电机组当前时刻的节点对应的火 电机组的出力值为其父节点的出力与所述火电机组的爬坡速率之和/为父节点的出力与所 述火电机组的爬坡速率之差， 包括： 当所述火电机组当前时刻的节点对应的火电机组 的出力大于其父节点的出力时， 调节 火电机组当前时刻的节点对应的火电机组的出力值为其父节点的出力与所述火电机组的 爬坡速率之和； 当所述火电机组当前时刻的节点对应的火电机组 的出力小于其父节点的出力时， 调节 火电机组当前时刻的节点对应的火电机组的出力值为其父节点的出力与所述火电机组的 爬坡速率之差 。 5.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述预设约束条件、 所述历史时段 内各时刻风光火储系统中火电机组和储能设备的总需求 发电量、 火电机组的最短连续运行 时间约束和火电机组的爬坡速率约束建立完全二叉树， 包括： 所述完全二叉树的每一层表示 一个时刻； 所述完全二叉树的根节点和每个左 子节点均表示所述火电机组 的运行状态为停运， 每 个右子节点均表示所述火电机组的运行状态为 运行； 从所述根节点开始生成每个节点的左右子节点， 若最新生成的左右子节点的深度小于 等于所述历史时段内的时刻总 数， 则根据当前节点的运行状态、 所述节点的父节点的运行 状态和能量使用顺序计算并存 储当前节点的运行成本且重复执 行上述步骤； 其中， 若最新生成的左右子节点的深度大于所述历史时段内的时刻总数， 则所述最新 生成的左右子节点 为空； 所述计算完全二叉树中各个节点的运行成本， 包括： 若当前节点的运行状态为运行且所述节点的父节点的运行状态为运行， 则当前节点的 运行成本包括第一成本； 若当前节点的运行状态为运行且所述节点的父节点的运行状态为停运， 则所述当前节 点的运行成本包括第一成本和第二成本； 其中， 所述第一成本为生产所述当前节点对应时刻的火电机组所需发电量的花费， 即 燃煤成本： 所述燃煤成本是由火电机组运行时的煤耗量曲线与所述火电机组的需求 发电量 确定的； 所述第二成本为启动所述火电机组的花费， 即启炉 费用； 所述启炉 费用是由所述火电 机组热态启动费用与冷态启动费用的均值确定的。 6.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述利用完全二叉树的最短路径法对完全二 叉树进行后续遍历， 以获取 所述历史时段内火电机组的累积最小运行成本， 包括： 遍历整颗二叉树， 找到从叶子节点到根节点的一条路径， 该路径下的节点的运行成本 之和是所有从叶子节 点到根节点的路径下节点运行成本之和最小的， 该路径即历史时段内 火电机组的最小运行成本 。 7.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述开机序列对应的历史时段内风光火储系 统的投资运行成本等于所述开机序列对应的历史时段内火电机组的运行成本与风光火储权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114285088 A 3