本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理，具體為一種基于光伏發(fā)電功率預(yù)測的電網(wǎng)調(diào)度方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著光伏、風(fēng)力、水力清潔能源的不斷發(fā)展，越來越多的清潔能源被接入到電網(wǎng)系統(tǒng)中，為了減少清潔能源受到天氣影響帶來的波動(dòng)，往往為清潔能源系統(tǒng)配備相應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)以及備用柴油發(fā)電機(jī)。儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在光伏發(fā)電過剩時(shí)儲(chǔ)存電能，在光伏發(fā)電不足時(shí)釋放電能，平滑電力輸出，穩(wěn)定電網(wǎng)運(yùn)行。而備用柴油發(fā)電機(jī)可以在主電網(wǎng)斷電或光伏發(fā)電不足的情況下，柴油發(fā)電機(jī)可以迅速啟動(dòng)，提供可靠的應(yīng)急電源，確保關(guān)鍵負(fù)載的持續(xù)供電。光伏發(fā)電模塊提供清潔能源，儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)多余電能，柴油發(fā)電機(jī)作為備用，三者相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)對可再生能源的高效利用。

2、當(dāng)前電網(wǎng)調(diào)度時(shí)，往往采用模型預(yù)測控制mpc控制技術(shù)。mpc能夠在多個(gè)未來時(shí)刻預(yù)測系統(tǒng)行為，通過優(yōu)化整個(gè)預(yù)測時(shí)段內(nèi)的控制策略，確保系統(tǒng)在未來時(shí)刻的性能最優(yōu)。

3、然而，當(dāng)前的mpc控制技術(shù)容易陷入局部最優(yōu)解中，雖然可以在每個(gè)時(shí)間步內(nèi)得到局部最優(yōu)調(diào)度方案，但無法保證保持在全局最優(yōu)，尤其在長時(shí)間尺度上會(huì)存在偏差，在長時(shí)間運(yùn)行中可能逐步偏離全局最優(yōu)路徑，積累的小偏差導(dǎo)致系統(tǒng)整體效率和效益下降，清潔能源無法得到最大化利用，影響電網(wǎng)穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于上述存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的云服務(wù)平臺(tái)計(jì)算方法存在功耗耗損較大，負(fù)載率獎(jiǎng)懲，成本較高，以及如何將任務(wù)請求分配到各個(gè)主機(jī)上實(shí)現(xiàn)負(fù)載平衡的優(yōu)化問題。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于光伏發(fā)電功率預(yù)測的電網(wǎng)調(diào)度方法，包括：

4、建立包含主電網(wǎng)、光伏發(fā)電模塊、備用柴油發(fā)電機(jī)和儲(chǔ)能系統(tǒng)的電網(wǎng)雙層控制模型；

5、定義電網(wǎng)雙層控制模型的約束條件；

6、利用光伏發(fā)電功率預(yù)測模型，對各光伏發(fā)電模塊進(jìn)行功率預(yù)測；

7、以提升光伏發(fā)電利用率和減少功率波動(dòng)為目標(biāo)，構(gòu)建上層控制器的目標(biāo)函數(shù)；

8、在約束條件下，通過上層控制器優(yōu)化確定最佳功率流曲線；

9、根據(jù)光伏發(fā)電功率預(yù)測值，構(gòu)建下層控制目標(biāo)函數(shù)，通過下層控制器確定最佳電網(wǎng)調(diào)度方案。

10、作為本發(fā)明所述的基于光伏發(fā)電功率預(yù)測的電網(wǎng)調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述電網(wǎng)雙層控制模型包括，用于確定最佳功率流曲線的上層控制器以及用于確定最佳電網(wǎng)調(diào)度方案的下層控制器。

11、作為本發(fā)明所述的基于光伏發(fā)電功率預(yù)測的電網(wǎng)調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：利用光伏發(fā)電功率預(yù)測模型，對各光伏發(fā)電模塊進(jìn)行功率預(yù)測包括，光伏發(fā)電功率預(yù)測模型包括，天氣預(yù)測單元與功率預(yù)測單元；

12、天氣預(yù)測單元包括串聯(lián)的第一卷積層、第一門控單元以及第一注意力層，功率預(yù)測單元包括串聯(lián)的第二卷積層、第二門控單元以及第二注意力層；

13、第一注意力層與第二注意力層均與全連接網(wǎng)絡(luò)連接，全連接層與預(yù)測層連接；

14、獲取歷史天氣數(shù)據(jù)以及歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)。通過天氣預(yù)測單元中的第一卷積層提取歷史天氣數(shù)據(jù)中的天氣特征，通過功率預(yù)測單元中的第二卷積層提取歷史光伏發(fā)電數(shù)據(jù)中的功率特征；

15、通過天氣預(yù)測單元中的第一門控單元提取天氣特征中的天氣隱藏特征，通過功率預(yù)測單元中的第二門控單元提取功率特征中的功率隱藏特征。

16、通過天氣預(yù)測單元中的第一注意力層為各個(gè)時(shí)刻的天氣隱藏特征添加注意力權(quán)重，通過功率預(yù)測單元中的第二注意力層為各個(gè)時(shí)刻的功率隱藏特征添加注意力權(quán)重。

17、通過全連接網(wǎng)絡(luò)對添加注意力權(quán)重后的天氣隱藏特征與功率隱藏特征進(jìn)行拼接處理，根據(jù)拼接處理后的融合特征，通過預(yù)測層，進(jìn)行功率預(yù)測，得到初步預(yù)測功率；

18、基于時(shí)間周期性和近鄰相似性，對初步預(yù)測功率進(jìn)行修正，確定最終預(yù)測功率，根據(jù)相關(guān)性預(yù)測功率，對初步預(yù)測功率進(jìn)行修正，確定最終的預(yù)測功率。

19、作為本發(fā)明所述的基于光伏發(fā)電功率預(yù)測的電網(wǎng)調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：利用光伏發(fā)電功率預(yù)測模型，對各光伏發(fā)電模塊進(jìn)行功率預(yù)測包括，光伏發(fā)電功率預(yù)測模型還包括，以提升光伏發(fā)電利用率和減少功率波動(dòng)為目標(biāo)，構(gòu)建上層控制器的目標(biāo)函數(shù)包括，計(jì)算預(yù)測日之前年份中各個(gè)相鄰日之間的相關(guān)系數(shù)：

20、

21、sij＝f(wij,w00)

22、vij＝g(wij)

23、其中，cij表示預(yù)測日與前i年中第j個(gè)相鄰日之間的相關(guān)系數(shù)，tij表示前i年中第j個(gè)相鄰日的時(shí)間相關(guān)系數(shù)，k1表示年份相關(guān)系數(shù)，k2表示日期相關(guān)系數(shù)，sij表示前i年中第j個(gè)相鄰日的天氣相關(guān)系數(shù)，wij表示前i年中第j個(gè)相鄰日的天氣類型，w00表示預(yù)測日的天氣類型預(yù)測值，預(yù)測日的天氣類型預(yù)測值根據(jù)添加注意力權(quán)重后的天氣隱藏特征進(jìn)行計(jì)算，vij表示前i年中第j個(gè)相鄰日的隨機(jī)性系數(shù)，v00表示預(yù)測日的隨機(jī)性系數(shù)；

24、根據(jù)預(yù)測日與之前年份中各個(gè)相鄰日之間的相關(guān)系數(shù)，計(jì)算相關(guān)性預(yù)測功率：

25、

26、其中，pc表示預(yù)測日的相關(guān)性預(yù)測功率，pij表示前i年中第j個(gè)相鄰日的發(fā)電功率，n表示年份總數(shù)，m表示相鄰總數(shù)；

27、根據(jù)相關(guān)性預(yù)測功率對初步預(yù)測功率進(jìn)行修5正的具體方式為：

28、

29、其中，pt表示t時(shí)刻的最終預(yù)測功率，表示t時(shí)刻的初步預(yù)測功率，pct表示預(yù)測日中t時(shí)刻的相關(guān)性預(yù)測功率，λ表示修正系數(shù)。

30、作為本發(fā)明所述的基于光伏發(fā)電功率預(yù)測的電網(wǎng)調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：以提升光伏發(fā)電利用率和減少功率波動(dòng)為目標(biāo)，構(gòu)建上層控制器的目標(biāo)函數(shù)包括，上層控制目標(biāo)函數(shù)具體為：

31、

32、其中，jh表示上層控制目標(biāo)函數(shù)，min表示取最小值，表示t時(shí)刻的功率流，表示平均功率流，t表示總觀測時(shí)長，λ1表示功率流項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)，λ2表示功率流波動(dòng)項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)。其中，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置功率流項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)λ1和功率流波動(dòng)項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)λ2的大??；

33、功率流具體為：

34、ppcc＝p+-p-

35、其中，ppcc表示功率流，p+表示節(jié)點(diǎn)的上游方向的有功功率，p-表示節(jié)點(diǎn)的下游方向的有功功率；

36、功率流項(xiàng)所指示的功率流越小，意味著微電網(wǎng)內(nèi)部自給自足的程度越高，則光伏發(fā)電的利用率就越大。

37、作為本發(fā)明所述的基于光伏發(fā)電功率預(yù)測的電網(wǎng)調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：在約束條件下，通過上層控制器優(yōu)化確定最佳功率流曲線包括，通過上層控制器，在約束條件的約束下，以上層控制目標(biāo)函數(shù)為目標(biāo)，使用粒子群優(yōu)化算法，確定最佳功率流曲線；

38、初始化種群，種群中包含多個(gè)粒子，每個(gè)粒子代表一種可行的功率流曲

39、線，計(jì)算各個(gè)粒子的適應(yīng)度，確定個(gè)體最優(yōu)位置和全局最優(yōu)位置，公式表示為：

40、

41、其中，表示第t+l次迭代時(shí)第i個(gè)粒子的速度，表示第t次迭代時(shí)第i個(gè)粒子的速度，ω表示慣性權(quán)重因子，c1表示個(gè)體學(xué)習(xí)因子，c2表示全局學(xué)習(xí)因子，r1和r2均表示介于0到l之間的隨機(jī)數(shù)，表示第t次迭代時(shí)第i個(gè)粒子的個(gè)體最優(yōu)位置，表示第t次迭代時(shí)第i個(gè)粒子的全局最優(yōu)位置，表示第t次迭代時(shí)第i個(gè)粒子的位置，表示第t+l次迭代時(shí)第i個(gè)粒子的位置；

42、判斷是否達(dá)到最大迭代次數(shù)。若是，輸出適應(yīng)度值最高的粒子代表的功率流曲線作為最優(yōu)功率流曲線。否則，返回繼續(xù)迭代。

43、替換概率具體為：

44、

45、其中，p表示替換概率，e表示自然常數(shù)，δ()表示適應(yīng)度函數(shù)，ct表示第t次迭代時(shí)的溫度；

46、對溫度進(jìn)行更新：

47、ti+1＝εti

48、其中，ε表示降溫系數(shù)，ti+1表示第i+1次迭代時(shí)的溫度，ti表示第i次迭代時(shí)的溫度；

49、溫度較高時(shí)更容易接受較差的解，從而增加跳出局部最優(yōu)的機(jī)會(huì)，隨著迭代次數(shù)的增加，溫度逐漸降低，使得算法在早期階段進(jìn)行更多的全局搜索，后期逐漸集中在局部搜索，提高優(yōu)化效果；

50、降溫系數(shù)具體為：

51、

52、其中，a1表示前半個(gè)周期的降溫振蕩因子，b1表示前半周期的降溫浮動(dòng)25因子，a2表示后半個(gè)周期的降溫振蕩因子，b2表示后半周期的降溫浮動(dòng)因子。

53、作為本發(fā)明所述的基于光伏發(fā)電功率預(yù)測的電網(wǎng)調(diào)度方法的一種優(yōu)選方案，其中：根據(jù)光伏發(fā)電功率預(yù)測值，構(gòu)建下層控制目標(biāo)函數(shù)，通過下層控制器確定最佳電網(wǎng)調(diào)度方案包括，下層控制目標(biāo)函數(shù)具體為：

54、

55、其中，jl表示下層控制目標(biāo)函數(shù)，min表示取最小值，表示t時(shí)刻的功率流，表示參考功率流，t表示總觀測時(shí)長，ct表示t時(shí)刻的調(diào)度成本，μ1表示功率流偏差項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)，μ2表示調(diào)度成本項(xiàng)的權(quán)重系數(shù)；

56、通過靈活調(diào)整權(quán)重系數(shù)，適應(yīng)不同的運(yùn)行需求和策略，確保下層控制能夠?qū)崿F(xiàn)上層控制的整體優(yōu)化目標(biāo)，提高系統(tǒng)的綜合性能；

57、調(diào)度成本具體為：

58、

59、其中，ct表示t時(shí)刻的調(diào)度成本，表示t時(shí)刻的主電網(wǎng)電價(jià)，表示t時(shí)刻的主電網(wǎng)購入電量，ng表示備用柴油發(fā)電機(jī)數(shù)量，表示第n個(gè)備用柴油發(fā)電機(jī)單位發(fā)電成本，表示第n個(gè)備用柴油發(fā)電機(jī)t時(shí)刻的發(fā)電功率，ness表示儲(chǔ)能系統(tǒng)數(shù)量，表示第n個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的單位儲(chǔ)能成本，表示第n個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)t時(shí)刻的存儲(chǔ)功率，npv表示光伏發(fā)電模塊數(shù)量，表示第n個(gè)光伏發(fā)電模塊的單位發(fā)電成本，pntpv表示第n個(gè)光伏發(fā)電模塊t時(shí)刻的發(fā)電功率預(yù)測值。

60、一種基于光伏發(fā)電功率預(yù)測的電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)，其中：

61、主電網(wǎng)，提供基礎(chǔ)的電力供應(yīng)和傳輸功能；

62、光伏發(fā)電模塊，利用光伏技術(shù)進(jìn)行電力生成；

63、備用柴油發(fā)電機(jī)，在主電網(wǎng)或光伏發(fā)電不足時(shí)提供應(yīng)急電力供應(yīng)；

64、儲(chǔ)能系統(tǒng)，在電力過剩時(shí)儲(chǔ)存電能，在電力不足時(shí)釋放電能，平滑電力輸出；

65、上層控制器，負(fù)責(zé)確定最佳功率流曲線，優(yōu)化光伏發(fā)電利用率并減少功率波動(dòng)；

66、下層控制器，根據(jù)光伏發(fā)電功率預(yù)測值和最佳功率流曲線，優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度方案，減小實(shí)際功率流與參考功率流之間的偏差，降低調(diào)度成本；

67、處理器，執(zhí)行電網(wǎng)調(diào)度算法和控制策略；

68、存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)相關(guān)的計(jì)算機(jī)可讀指令和數(shù)據(jù)，用于執(zhí)行調(diào)度方法。

69、一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器和處理器；所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

70、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

71、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的基于光伏發(fā)電功率預(yù)測的電網(wǎng)調(diào)度方法本發(fā)明通過構(gòu)建雙層控制模型，提升光伏發(fā)電利用率，減小功率波動(dòng)，降低調(diào)度成本，并提高系統(tǒng)整體效率和穩(wěn)定性，避免陷入局部最優(yōu)解，在長時(shí)間尺度上維持系統(tǒng)的整體效率，最大化利用清潔能源，推動(dòng)可再生能源的發(fā)展，最終實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的高效、經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)運(yùn)行。