本发明涉及一种基于调控措施代价性能比指标的开机优化迭代寻优方法，属于电力系统机组组合技术领域。
背景技术：
高比例间歇性可再生能源(renewableenergy，re)接入电网，其出力不确定性将对电力系统的安全稳定运行造成一系列影响及挑战，随着渗透率的增加，由此带来的充裕性问题尤为突出。相较欧洲、美国具有较高比例的抽蓄、燃气等灵活调节机组，中国灵活电源比例偏低(抽蓄、燃气电源比例仅为6％)，严重影响了re的有效消纳。2016年，中国平均弃风、弃光率分别为17％，20％。
国家发改委、国家能源局发布的《电力发展“十三五”规划(2016-2020年)》[]中，明确提出加强火电机组灵活性改造，尤其是快速启停能力改造，以提高系统调峰能力及re消纳能力。将具备快速启停能力的火电机组作为非旋转级备用容量资源，参与辅助服务市场竞争，协调旋转级备用与非旋转级备用的优化配置是实现高比例re接入的有效途径。
现有关于re接入后的系统运行备用研究，大多仅考虑旋转级备用的优化，仅少量文献涉及非旋转级备用。电网使用非旋转级rm的传统方式是：当风/光发电出力偏差等充裕性事件发生后，先调度旋转级备用容量(包括切除合约外的次要负荷)以实施频率控制，同时调度非旋转rm升级，待升级后替换已实施频率控制措施，属于事后的紧急控制，没有区分预防控制与紧急控制。预防性充裕控制意味着：针对预想充裕性事件场景，通过提前调度非旋转级rm升级，提升应对事件的及时性。
技术实现要素：
本发明进一步研究大规模re接入下的开机优化问题；针对混合优化求解的困难，提出基于“充裕性预防控制线”(下文简称“预防控制线”)的预防-紧急解耦协调优化方法，即一种基于调控措施(rm)代价性能比指标(cpr)的开机计划迭代寻优方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案，具体如下：
一种基于调控措施代价性能比指标的开机计划迭代寻优方法，包括以下步骤：
1)设置寻优参数，初始化预防控制曲线：
记优化总时长为t，优化时段编号为t，调控措施(rm)编号为i，优化时段数为nt；参与竞标的rm数目为nr；rmi为第i个调控措施；第i个调控措施在场景s下第t时段内的控制成本为cr,i(s,t)；表示rmi签约状态的0-1变量为ui，1表示签约，否则为0；rmi的最大备用出力为
2)计算优化开始时刻第t个δt时段内的δe值δet；δe为在当前预防控制曲线下，δt时段内增加δq预防控制容量所能应对的电量缺额期望值；
3)若δet小于等于电量缺额期望值阈值e，则令t＝t+1，判断t与nt的大小，若t>nt，则优化结束，选取控制风险之和最小的优化步为最优寻优方案；若δet大于电量缺额期望值阈值e，则将第t个δt时段内预防控制量增加δq，更新后续时段内δet>e的预防控制容量；
4)针对预防控制曲线的rm合约优化；
5)预防控制合约优化结果下的紧急控制优化；
6)计算当前优化步k的控制成本与控制风险之和ck，令k＝k+1，返回步骤2)。
步骤2)中，δt＝t/nt，δet＝ρs·min(δq,qs,t)。
步骤4)包括以下步骤：
4-1)将量化rm备用价值的cpr指标定义为rm在待优化场景下的总控制风险成本与可提供的有效备用电量之比，则待优化场景s下的rmi的代价性能比cpr(rmi)为式(1)：
其中，
4-2)设置基于待优化场景功率缺额的cpr多步优化的初始分界线，针对待优化场景，在由横轴时间与纵轴功率组成的二维直角坐标轴中，从零刻度线开始，沿纵轴增加方向，依次比较整个优化时段内相邻三个单位刻度范围内的两个功率缺额区的期望值，若期望值下降，则在中间的刻度设置1条初始分界线，直至场景中的功率缺额最大值，初始分界线记为i1,i2,…,im，各相邻初始分界线确定的m-1个功率缺额区记为a1,a2,…,am-1；m为初始分界线总数目；若期望值不变，则不进行初始分界线的选取；
4-3)确定筛选后分界线：针对初始分界线ii，i的初值为2，计算功率缺额区ai-1与功率缺额区ai内功率缺额期望值ei-1和ei，若|ei-1-ei|大于设置的功率缺额期望差值阈值σ，则保留初始分界线ii，记为筛选后分界线ln，n的初值为1，令i＝i+1，n＝n+1循环计算，循环计算至i＝m-1；若|ei-1-ei|小于等于设置的功率缺额期望差值阈值σ，将初始分界线ln移除，功率缺额区ai-1并入ai，循环计算直至i＝m-1；最后令ln＝lm；
4-4)针对n条筛选后分界线l1，l2，...，ln，n≤m，选定当前优化步所针对的筛选后分界线lj，j的初值为2；
4-5)根据代价性能比计算公式，求取待优化场景下所有调控措施参与预防控制的代价性能比；
4-6)选取代价性能比最小的调控措施，更新待优化场景的功率缺额：
4-7)判断在当前分界线下，所有已选rm总容量与筛选后分界线lj所代表的功率缺额值的大小关系，若已选rm总容量小于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，则进入步骤4-8)，否则进入步骤4-15)；
4-8)判断选定rm基础上新增未选中调控措施后的总容量与筛选后分界线lj所代表的功率缺额值的大小关系，若新增任一未选中调控措施后的总容量仍不大于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，回到步骤4-5)；若存在新增未选中调控措施后的总容量大于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，则进入步骤4-9)；
4-9)将所有满足条件的未选中调控措施作为当前步下的待校核调控措施集，待校核调控措施分别记为crm1，crm2，...，crmk，保存当前寻优断面；
4-10)从保存的寻优断面中移除已选中的最后一个调控措施，更新待优化场景的功率缺额，更新方法为恢复选中最后一个调控措施前的场景信息；
4-11)选中待校核调控措施集中的crmi，i的初值为1，i＝1,2…k；
4-12)更新待优化场景的功率缺额，计算所有未选中调控措施的代价性能比并选取最小者；
4-13)若所有已选调控措施总容量小于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，回到步骤4-12)；否则，将该方案存为筛选后分界线lj以下功率缺额的备选解待用，若i＜k，则令i＝i+1，回到步骤4-10)，否则，校核完毕，进入步骤4-14)；
4-14)恢复步骤4-9)中保存的寻优断面，返回步骤4-5)；
4-15)将当前方案存为筛选后分界线lj以下功率缺额的备选解待用；
4-16)针对筛选后分界线lj下所有备选解，选取平均代价性能比最小的组合，作为筛选后分界线lj下的寻优结果，记为rj；
4-17)判断j是否小于筛选后的分界线数目n，若是，则令j＝j+1，将rj作为后续优化选取的初值，回到步骤4-4)，否则，预防控制寻优结束。
步骤5)具体包含以下步骤：
5-1)更新待优化功率缺额场景：初始功率缺额场景减去预防控制合约优化下选取的rm总容量大小；
5-2)设置基于待优化场景功率缺额的cpr多步优化的初始分界线，针对待优化场景，在由横轴时间与纵轴功率组成的二维直角坐标轴中，从零刻度线开始，沿纵轴增加方向，依次比较整个优化时段内相邻三个单位刻度范围内的两个功率缺额区的期望值，若期望值下降，则在中间的刻度设置1条初始分界线，直至场景中的功率缺额最大值，初始分界线记为i1,i2,…,im，m为初始分界线总数目，各相邻初始分界线确定的m-1个功率缺额区记为a1,a2,…,am-1；若期望值不变或者增大，则不进行初始分界线的选取；
5-3)确定筛选后分界线，针对初始分界线ii，i的初值为2，计算功率缺额区ai-1与功率缺额区ai内功率缺额期望值ei-1和ei，若|ei-1-ei|大于设置的功率缺额期望差值阈值σ，则保留初始分界线ii，记为筛选后分界线ln，n的初值为1，令i＝i+1，n＝n+1循环计算，循环计算至i＝m-1；若|ei-1-ei|小于等于设置的功率缺额期望差值阈值σ将初始分界线ln移除，功率缺额区ai-1并入ai，循环计算直至i＝m-1；最后令ln＝lm；
5-4)针对n条筛选后分界线l1，l2，...，ln，n≤m，选定当前优化步所针对的筛选后分界线lj，j的初值为2；
5-5)根据代价性能比计算公式，求取待优化场景下所有调控措施参与紧急控制的代价性能比；
5-6)选取代价性能比最小的调控措施，更新待优化场景的功率缺额：
5-7)判断在当前分界线下，所有已选rm总容量与筛选后分界线lj所代表的功率缺额值的大小关系，若已选rm总容量小于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，则进入步骤5-8)，否则进入步骤5-15)；
5-8)判断选定rm基础上新增未选中调控措施后的总容量与筛选后分界线lj所代表的功率缺额值的大小关系，若新增任一未选中调控措施后的总容量仍不大于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，回到步骤5-5)；若存在新增未选中调控措施后的总容量大于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，则进入步骤5-9)；
5-9)将所有满足条件的未选中调控措施作为当前步下的待校核调控措施集，待校核调控措施分别记为crm1，crm2，...，crmk，保存当前寻优断面；
5-10)从保存的寻优断面中移除已选中的最后一个调控措施，更新待优化场景的功率缺额，更新方法为恢复选中最后一个调控措施前的场景信息；
5-11)选中待校核调控措施集中的crmi，i的初值为1，i＝1,2…k；
5-12)更新待优化场景的功率缺额，计算所有未选中调控措施的代价性能比并选取最小者；
5-13)若所有已选调控措施总容量小于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，回到步骤5-12)；否则，将该方案存为筛选后分界线lj以下功率缺额的备选解待用，若i＜k，则令i＝i+1，回到步骤5-10)，否则，校核完毕，进入步骤5-14)；
5-14)恢复步骤5-9)中保存的寻优断面，返回步骤5-5)；
5-15)将当前方案存为筛选后分界线lj以下功率缺额的备选解待用；
5-16)针对筛选后分界线lj下所有备选解，选取平均代价性能比最小的组合，作为筛选后分界线lj下的寻优结果，记为rj；
5-17)判断j是否小于筛选后的分界线数目n，若是，则令j＝j+1，将rj作为后续优化选取的初值，回到步骤5-4)，否则，紧急控制寻优结束。
较优地，rmi参与充裕控制形式的二元变量νi取值为：0表示紧急控制，表示预防控制。
较优地，ii(t)表示rmi在t时段状态，0表示非旋转，表示旋转。
补充本发明有益效果
本发明提出的技术方案通过对待优化场景下预防控制量与紧急控制量的灵敏度搜索，能够自适应确定非旋转调控措施参与预防控制与紧急控制的分配量大小，实现旋转调控措施与非旋转调控措施的协调优化，提升系统运行经济性。
本申请步骤2)和3)通过考察待优化功率缺额场景下单位优化时段δt内的电量缺额期望值，通过与设置阈值的比较来确定是否增加预防控制量，因此能精确摄动预防控制曲线，更有效地协调预防控制与紧急控制；申报步骤4和5通过基于调控措施代价性能比指标的方法分别实现了预防控制措施与紧急控制措施的组合优化选取，该调控措施优化选取方法能兼顾优化效果与计算效率；申报步骤6通过计算迭代步下预防控制与紧急控制的控制风险之和，选取总控制风险最优的迭代步优化方案作为寻优结果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；
图1为本发明一种基于调控措施代价性能比指标的开机计划迭代寻优方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
为了使本发明的技术手段、创作特征、工作流程、使用方法达成目的与功效，且为了使该评价方法易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，一种基于调控措施代价性能比指标的开机计划迭代寻优方法，包括以下步骤：
1)设置寻优参数，初始化预防控制曲线：
记优化总时长为t，优化时段编号为t，调控措施(rm)编号为i，优化时段数为nt；参与竞标的rm数目为nr；rmi为第i个调控措施；第i个调控措施在场景s下第t时段内的控制成本为cr,i(s,t)；表示rmi签约状态的0-1变量为ui，1表示签约，否则为0；rmi的最大备用出力为
2)计算优化开始时刻第t个δt时段内的δe值δet；δe为在当前预防控制曲线下，δt时段内增加δq预防控制容量所能应对的电量缺额期望值；
3)若δet小于等于电量缺额期望值阈值e，则令t＝t+1，判断t与nt的大小，若t>nt，则优化结束，选取控制风险之和最小的优化步为最优寻优方案；若δet大于电量缺额期望值阈值e，则将第t个δt时段内预防控制量增加δq，更新后续时段内δet>e的预防控制容量；
4)针对预防控制曲线的rm合约优化；
5)预防控制合约优化结果下的紧急控制优化；
6)计算当前优化步k的控制成本与控制风险之和ck，令k＝k+1，返回步骤2)。
步骤2)中，δt＝t/nt，δet＝ρs·min(δq,qs,t)。
步骤4)包括以下步骤：
4-1)将量化rm备用价值的cpr指标定义为rm在待优化场景下的总控制风险成本与可提供的有效备用电量之比，则待优化场景s下的rmi的代价性能比cpr(rmi)为式(1)：
其中，
4-2)设置基于待优化场景功率缺额的cpr多步优化的初始分界线，针对待优化场景，在由横轴时间与纵轴功率组成的二维直角坐标轴中，从零刻度线开始，沿纵轴增加方向，依次比较整个优化时段内相邻三个单位刻度范围内的两个功率缺额区的期望值，若期望值下降，则在中间的刻度设置1条初始分界线，直至场景中的功率缺额最大值，初始分界线记为i1,i2,…,im(m为初始分界线总数目)，各相邻初始分界线确定的m-1个功率缺额区记为a1,a2,…,am-1；4-3)确定筛选后分界线：针对初始分界线ii，i的初值为2，计算功率缺额区ai-1与功率缺额区ai内功率缺额期望值ei-1和ei，若|ei-1-ei|大于设置的功率缺额期望差值阈值σ，则保留初始分界线ii，记为筛选后分界线ln，n的初值为1，令i＝i+1，n＝n+1循环计算，循环计算至i＝m-1；若|ei-1-ei|小于等于设置的功率缺额期望差值阈值σ，将初始分界线ln移除，功率缺额区ai-1并入ai，循环计算直至i＝m-1；最后令ln＝lm；
4-4)针对n条筛选后分界线l1，l2，...，ln，n≤m，选定当前优化步所针对的筛选后分界线lj，j的初值为2；
4-5)根据代价性能比计算公式，求取待优化场景下所有调控措施参与预防控制的代价性能比；
4-6)选取代价性能比最小的调控措施，更新待优化场景的功率缺额：
4-7)判断在当前分界线下，所有已选rm总容量与筛选后分界线lj所代表的功率缺额值的大小关系，若已选rm总容量小于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，则进入步骤4-8)，否则进入步骤4-15)；
4-8)判断选定rm基础上新增未选中调控措施后的总容量与筛选后分界线lj所代表的功率缺额值的大小关系，若新增任一未选中调控措施后的总容量仍不大于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，回到步骤4-5)；若存在新增未选中调控措施后的总容量大于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，则进入步骤4-9)；
4-9)将所有满足条件的未选中调控措施作为当前步下的待校核调控措施集，待校核调控措施分别记为crm1，crm2，...，crmk，保存当前寻优断面；
4-10)从保存的寻优断面中移除已选中的最后一个调控措施，更新待优化场景的功率缺额，更新方法为恢复选中最后一个调控措施前的场景信息；
4-11)选中待校核调控措施集中的crmi，i的初值为1，i＝1,2…k；
4-12)更新待优化场景的功率缺额，计算所有未选中调控措施的代价性能比并选取最小者；
4-13)若所有已选调控措施总容量小于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，回到步骤4-12)；否则，将该方案存为筛选后分界线lj以下功率缺额的备选解待用，若i＜k，则令i＝i+1，回到步骤4-10)，否则，校核完毕，进入步骤4-14)；
4-14)恢复步骤4-9)中保存的寻优断面，返回步骤4-5)；
4-15)将当前方案存为筛选后分界线lj以下功率缺额的备选解待用；
4-16)针对筛选后分界线lj下所有备选解，选取平均代价性能比最小的组合，作为筛选后分界线lj下的寻优结果，记为rj；
4-17)判断j是否小于筛选后的分界线数目n，若是，则令j＝j+1，将rj作为后续优化选取的初值，回到步骤4-4)，否则，预防控制寻优结束。
步骤5)具体包含以下步骤：
5-1)更新待优化功率缺额场景：初始功率缺额场景减去预防控制合约优化下选取的rm总容量大小；
5-2)设置基于待优化场景功率缺额的cpr多步优化的初始分界线，针对待优化场景，在由横轴时间与纵轴功率组成的二维直角坐标轴中，从零刻度线开始，沿纵轴增加方向，依次比较整个优化时段内相邻三个单位刻度范围内的两个功率缺额区的期望值，若期望值下降，则在中间的刻度设置1条初始分界线，直至场景中的功率缺额最大值，初始分界线记为i1,i2,…,im(m为初始分界线总数目)，各相邻初始分界线确定的m-1个功率缺额区记为a1,a2,…,am-1；若期望值不变或者增大，则不进行初始分界线的选取；
5-3)确定筛选后分界线，针对初始分界线ii，i的初值为2，计算功率缺额区ai-1与功率缺额区ai内功率缺额期望值ei-1和ei，若|ei-1-ei|大于设置的功率缺额期望差值阈值σ，则保留初始分界线ii，记为筛选后分界线ln，n的初值为1，令i＝i+1，n＝n+1循环计算，循环计算至i＝m-1；若|ei-1-ei|小于等于设置的功率缺额期望差值阈值σ将初始分界线ln移除，功率缺额区ai-1并入ai，循环计算直至i＝m-1；最后令ln＝lm；
5-4)针对n条筛选后分界线l1，l2，...，ln，n≤m，选定当前优化步所针对的筛选后分界线lj，j的初值为2；
5-5)根据代价性能比计算公式，求取待优化场景下所有调控措施参与紧急控制的代价性能比；
5-6)选取代价性能比最小的调控措施，更新待优化场景的功率缺额：
5-7)判断在当前分界线下，所有已选rm总容量与筛选后分界线lj所代表的功率缺额值的大小关系，若已选rm总容量小于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，则进入步骤5-8)，否则进入步骤5-15)；
5-8)判断选定rm基础上新增未选中调控措施后的总容量与筛选后分界线lj所代表的功率缺额值的大小关系，若新增任一未选中调控措施后的总容量仍不大于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，回到步骤5-5)；若存在新增未选中调控措施后的总容量大于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，则进入步骤5-9)；
5-9)将所有满足条件的未选中调控措施作为当前步下的待校核调控措施集，待校核调控措施分别记为crm1，crm2，...，crmk，保存当前寻优断面；
5-10)从保存的寻优断面中移除已选中的最后一个调控措施，更新待优化场景的功率缺额，更新方法为恢复选中最后一个调控措施前的场景信息；
5-11)选中待校核调控措施集中的crmi，i的初值为1，i＝1,2…k；
5-12)更新待优化场景的功率缺额，计算所有未选中调控措施的代价性能比并选取最小者；
5-13)若所有已选调控措施总容量小于筛选后分界线lj所代表的功率缺额值，回到步骤5-12)；否则，将该方案存为筛选后分界线lj以下功率缺额的备选解待用，若i＜k，则令i＝i+1，回到步骤5-10)，否则，校核完毕，进入步骤5-14)；
5-14)恢复步骤5-9)中保存的寻优断面，返回步骤5-5)；
5-15)将当前方案存为筛选后分界线lj以下功率缺额的备选解待用；
5-16)针对筛选后分界线lj下所有备选解，选取平均代价性能比最小的组合，作为筛选后分界线lj下的寻优结果，记为rj；
5-17)判断j是否小于筛选后的分界线数目n，若是，则令j＝j+1，将rj作为后续优化选取的初值，回到步骤5-4)，否则，紧急控制寻优结束。
本领域内的技术人员可以对本发明进行改动或变型的设计但不脱离本发明的思想和范围。因此，如果本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同的技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。