本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)及其自動化，尤其涉及一種考慮多類型市場主體備用預(yù)留的省間現(xiàn)貨和省內(nèi)現(xiàn)貨融合出清方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)下全國各省市的電力市場建設(shè)如火如荼的開展，廣東、甘肅等省份的電力市場已經(jīng)進(jìn)入全年結(jié)算運(yùn)行模式，第二批電力市場試點(diǎn)省份也陸續(xù)開展模擬試運(yùn)行和結(jié)算試運(yùn)行。當(dāng)前運(yùn)行模式下，省內(nèi)現(xiàn)貨市場一般在上午開展一起預(yù)初清，制定省間交易需求量或者提供量，并參與省間現(xiàn)貨出清，獲取省間出清結(jié)果后，將出清結(jié)果疊加至省內(nèi)現(xiàn)貨市場出清邊界上，再開展省內(nèi)現(xiàn)貨市場正式出清。對于電力系統(tǒng)而言，備用預(yù)留關(guān)乎電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，在晚高峰時段參與省間現(xiàn)貨市場購買電力也是保障省內(nèi)備用預(yù)留量的重要手段。因此如何評估出省內(nèi)電力系統(tǒng)的有效備用能力，對制定參與省間現(xiàn)貨市場的售電量和買電量至關(guān)重要。同時，省內(nèi)機(jī)組參與省間現(xiàn)貨市場時，也面臨參與省間市場或省內(nèi)市場盈利空間比較的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明旨在提供一種考慮多類型市場主體共同競價、需求側(cè)資源參與競價、備用預(yù)留的省間現(xiàn)貨和省內(nèi)現(xiàn)貨融合出清方法；本發(fā)明的另一目的是提供一種考慮多類型市場主體備用預(yù)留的省間現(xiàn)貨和省內(nèi)現(xiàn)貨融合出清系統(tǒng)。

2、技術(shù)方案：本發(fā)明所述的考慮多類型市場主體備用預(yù)留的省間現(xiàn)貨和省內(nèi)現(xiàn)貨融合出清方法，包括以下步驟：

3、(1)構(gòu)建d+1日現(xiàn)貨市場計算邊界數(shù)據(jù)集合，包括火電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、火電機(jī)組申報的量價曲線、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)、抽蓄機(jī)組水庫容量數(shù)據(jù)、可調(diào)度負(fù)荷運(yùn)行數(shù)據(jù)和省間現(xiàn)貨市場量價曲線；

4、(2)構(gòu)建日前現(xiàn)貨市場優(yōu)化模型約束條件；

5、(3)構(gòu)建省間現(xiàn)貨市場優(yōu)化模型約束條件；

6、(4)基于日前現(xiàn)貨市場優(yōu)化模型約束條件和省間現(xiàn)貨市場優(yōu)化模型約束條件，以社會福利最大化為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建省間現(xiàn)貨市場與省內(nèi)現(xiàn)貨市場融合出清目標(biāo)函數(shù)。

7、進(jìn)一步的，構(gòu)建日前現(xiàn)貨市場優(yōu)化模型約束條件，包括火電機(jī)組約束條件、網(wǎng)絡(luò)安全約束、系統(tǒng)平衡約束、抽蓄機(jī)組運(yùn)行約束、新能源機(jī)組運(yùn)行約束、可調(diào)度負(fù)荷運(yùn)行約束、虛擬電廠運(yùn)行約束和有效備用需求約束。

8、進(jìn)一步的，所述火電機(jī)組約束條件如下：

9、火電機(jī)組的出力的約束條件為：

10、

11、其中，ai,t為火電機(jī)組i在時段t的啟停狀態(tài)標(biāo)識，若火電機(jī)組停機(jī)，則αi,t＝0；當(dāng)火電機(jī)組開機(jī)時，則αi,t＝1；為火電機(jī)組i在時刻t的出力上限，為火電機(jī)組i在時刻t的出力下限；pi,t為火電機(jī)組i在時刻t的計劃出力，ri,t為火電機(jī)組i在時刻t預(yù)留備用容量；

12、火電機(jī)組上爬坡或下爬坡時，火電機(jī)組爬坡約束如下：

13、

14、

15、其中，為火電機(jī)組i最大上爬坡速率，為火電機(jī)組i最大下爬坡速率，ηi,t為火電機(jī)組i在時刻t的開機(jī)狀態(tài)標(biāo)識，γi,t為火電機(jī)組i在時刻t的停機(jī)狀態(tài)標(biāo)識；

16、當(dāng)火電機(jī)組處于正常運(yùn)行狀態(tài)時，

17、

18、

19、式中，ri為火電機(jī)組的爬坡速率，di為火電機(jī)組的滑坡速率；

20、當(dāng)火電機(jī)組處于開啟時刻時，火電機(jī)組的升降出力范圍由火電機(jī)組的允許開機(jī)速率即決定；

21、當(dāng)火電機(jī)組處于關(guān)停時刻時，火電機(jī)組的升降出力范圍由火電機(jī)組的允許停機(jī)速率決定。

22、火電機(jī)組運(yùn)行時間約束為：

23、

24、

25、其中，tu、td為機(jī)組的最小連續(xù)開機(jī)時間和最小連續(xù)停機(jī)時間；為機(jī)組i在t時段時已經(jīng)連續(xù)開機(jī)的時間和連續(xù)停機(jī)的時間，具體如下：

26、

27、

28、進(jìn)一步的，所述網(wǎng)絡(luò)安全約束如下：

29、

30、其中，分別為斷面s的潮流傳輸極限；gs-i為機(jī)組i對斷面s的發(fā)電機(jī)輸出功率轉(zhuǎn)移分布因子；gs-k為母線負(fù)荷k對斷面s的輸出功率轉(zhuǎn)移分布因子；gs-j為聯(lián)絡(luò)線等值機(jī)j對斷面s的輸出功率轉(zhuǎn)移分布因子。分別為斷面s的正、反向潮流松弛變量。bk,t為母線負(fù)荷的出力，包括可調(diào)度負(fù)荷；

31、所述系統(tǒng)平衡約束為

32、

33、其中，pi,t表示機(jī)組i在t時段的出力，lj,t表示聯(lián)絡(luò)線j在時段t的計劃功率，nt為聯(lián)絡(luò)線總數(shù)，dt為t時段的系統(tǒng)負(fù)荷。

34、聯(lián)絡(luò)線等值機(jī)應(yīng)滿足出力限額約束條件，如下：

35、

36、其中，為聯(lián)絡(luò)線等值機(jī)j在時刻t的出力上限，為聯(lián)絡(luò)線等值機(jī)j在時刻t的出力下限。

37、進(jìn)一步的，所述抽蓄機(jī)組運(yùn)行約束如下：

38、

39、

40、式中：為抽水蓄能機(jī)組i虛擬電動機(jī)在時段t消耗的功率；m標(biāo)志抽水蓄能機(jī)組i虛擬電動機(jī)的功率點(diǎn)；m為抽水蓄能機(jī)組i虛擬電動機(jī)的功率點(diǎn)數(shù)目；標(biāo)志抽水蓄能機(jī)組i虛擬電動機(jī)在t時段是否處于功率點(diǎn)m；pi,m為抽水蓄能機(jī)組i功率點(diǎn)m的功率值；為抽水蓄能機(jī)組i虛擬電動機(jī)在t時段的抽水量；qi,m為抽水蓄能機(jī)組i處于功率點(diǎn)m時的水流量；

41、抽水蓄能機(jī)組的出力特性為

42、

43、

44、

45、式中：pi,t為抽水蓄能機(jī)組i在t時段的出力；為抽水蓄能機(jī)組i虛擬發(fā)電機(jī)在t時段的出力；qi,t為抽水蓄能機(jī)組i在t時段的耗水量；為抽水蓄能機(jī)組i虛擬發(fā)電機(jī)在t時段的耗水量；為0/1量，表示抽水蓄能機(jī)組i虛擬發(fā)電機(jī)在t時段是否運(yùn)行，即機(jī)組i在t時段是否處于發(fā)電狀態(tài)。ωi為機(jī)組i在發(fā)電時的水電轉(zhuǎn)換系數(shù)；

46、通過上下水庫水量的消長來體現(xiàn)電能與勢能的轉(zhuǎn)換，對于抽水蓄能機(jī)組的上水庫，其水量增減如下：

47、

48、式中：αi為抽水蓄能機(jī)組i在抽水狀態(tài)時的水量損耗率；為抽蓄機(jī)組i的上游水庫水位；

49、上水庫水量限制為：

50、

51、式中：為上游水庫的水位下限，為上游水庫的水位上限。

52、對于抽水蓄能機(jī)組的下水庫，模型如下：

53、

54、

55、式中：βi為抽水蓄能機(jī)組i在發(fā)電狀態(tài)時的水量損耗率，為抽蓄機(jī)組i的下游水庫水位。為下游水庫的水位下限，為下游水庫的水位上限；

56、抽蓄機(jī)組備用預(yù)留約束描述如下：

57、

58、式中，為機(jī)組i在t時段考慮備用預(yù)留后的耗水量；為抽蓄機(jī)組i的上游水庫水位；為抽蓄機(jī)組i的下游水庫水位。

59、進(jìn)一步的，所述新能源機(jī)組運(yùn)行約束如下：

60、

61、其中，為新能源機(jī)組i在t時刻的出力上限，即新能源機(jī)組i在t時刻的功率預(yù)測值；ri,t為新能源機(jī)組i在t時刻預(yù)留備用容量；

62、所述可調(diào)度負(fù)荷運(yùn)行約束如下：

63、可調(diào)度負(fù)荷出力限值約束：

64、

65、其中，bk,t為可調(diào)度母線負(fù)荷的出力，為調(diào)度母線負(fù)荷的出力上限，為可調(diào)度負(fù)荷的出力下限。μk,t為可調(diào)度母線負(fù)荷調(diào)用標(biāo)識；

66、可調(diào)度負(fù)荷爬坡能力約束：

67、

68、

69、式中，為可調(diào)度負(fù)荷k最大上爬坡速率，為為可調(diào)度負(fù)荷k最大下爬坡速率。

70、電量約束：

71、

72、其中，為調(diào)度母線負(fù)荷的電量上限，為可調(diào)度負(fù)荷的電量下限；

73、固定出力約束：

74、

75、其中，為母線負(fù)荷固定出力，包括常規(guī)母線負(fù)荷預(yù)測值；

76、母線負(fù)荷應(yīng)總加滿足與系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測值相等約束：

77、

78、所述虛擬電廠運(yùn)行約束如下：

79、

80、其中，為虛擬電廠等值機(jī)組i在t時刻的出力上限，即虛擬電廠等值機(jī)組i在t時刻的發(fā)電設(shè)備額定容量總加，為虛擬電廠等值機(jī)組i在t時刻的出力下限，即虛擬電廠等值機(jī)組i在t時刻的用電負(fù)荷預(yù)測容量總加；ri,t為虛擬電廠等值機(jī)組i在t時刻預(yù)留備用容量；

81、所述有效備用需求約束如下：

82、

83、式中，srt為系統(tǒng)備用需求量。

84、進(jìn)一步的，構(gòu)建省間現(xiàn)貨市場優(yōu)化模型約束條件，包括省間現(xiàn)貨市場中標(biāo)交易約束和聯(lián)絡(luò)線輸電通道最大傳輸能力約束。

85、進(jìn)一步的，所述省間現(xiàn)貨市場中標(biāo)交易約束為

86、

87、其中，lj,t表示聯(lián)絡(luò)線j在時段t的計劃功率，ea,t為與a省間在時段t的交換功率；

88、將聯(lián)絡(luò)線輸電通道定義成關(guān)鍵斷面，所述聯(lián)絡(luò)線輸電通道最大傳輸能力約束等效于上述網(wǎng)絡(luò)安全約束。

89、進(jìn)一步的，省間現(xiàn)貨市場與省內(nèi)現(xiàn)貨市場融合出清目標(biāo)函數(shù)為

90、

91、其中，n表示機(jī)組的總臺數(shù)；t表示所考慮的d+1時段數(shù)；pi,t表示機(jī)組i在時段t的出力；a表示參與省間現(xiàn)貨的省市總數(shù)；ea,t表示與a省間在時段t的交換功率；ci,t(pi,t)、分別為機(jī)組i在時段t的運(yùn)行費(fèi)用、啟動費(fèi)用，其中機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用ci,t(pi,t)是與機(jī)組申報的各段出力區(qū)間和對應(yīng)能量價格有關(guān)的多段線性函數(shù)；ci,t(ea,t)為與a省在時段t的售電/買電費(fèi)用，為該省參與省間現(xiàn)貨市場出清的平均價格與中標(biāo)量乘積；ck,t(bk,t)為用戶側(cè)需求響應(yīng)出清中標(biāo)成本，為可調(diào)度負(fù)荷k在時段t的報價和中標(biāo)量乘積；m為用于市場出清優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)潮流約束松弛罰因子；分別為斷面s的正、反向潮流松弛變量；ns為斷面總數(shù)。

92、本發(fā)明所述考慮多類型市場主體備用預(yù)留的省間現(xiàn)貨和省內(nèi)現(xiàn)貨融合出清系統(tǒng)，包括：

93、數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集構(gòu)建d+1日現(xiàn)貨市場計算邊界數(shù)據(jù)集合，包括火電機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、火電機(jī)組申報的量價曲線、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)、抽蓄機(jī)組水庫容量數(shù)據(jù)、可調(diào)度負(fù)荷運(yùn)行數(shù)據(jù)和省間現(xiàn)貨市場量價曲線；

94、日前現(xiàn)貨市場優(yōu)化模塊，用于構(gòu)建日前現(xiàn)貨市場優(yōu)化模型約束條件；

95、省間現(xiàn)貨市場優(yōu)化模塊，用于構(gòu)建省間現(xiàn)貨市場優(yōu)化模型約束條件；

96、計算模塊，用于以社會福利最大化為優(yōu)化目標(biāo)，構(gòu)建省間現(xiàn)貨市場與省內(nèi)現(xiàn)貨市場融合出清目標(biāo)函數(shù)，計算得到省間現(xiàn)貨和省內(nèi)現(xiàn)貨融合出清結(jié)果。

97、有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明結(jié)合火電、抽蓄、可調(diào)度負(fù)荷、新能源機(jī)組等多類型市場主體的物理運(yùn)行特性數(shù)學(xué)模型，構(gòu)建常規(guī)火電、抽蓄以及可調(diào)度負(fù)荷可用備用計算模型，精確評估出系統(tǒng)可用預(yù)留備用能力；構(gòu)建考慮省間輸電通道傳輸能力的省間現(xiàn)貨交易模型；構(gòu)建考慮多類型市場主體共同競價，考慮需求側(cè)資源參與競價，考慮省內(nèi)可用備用預(yù)留的省間現(xiàn)貨市場與省內(nèi)現(xiàn)貨實(shí)測融合出清的優(yōu)化算法，實(shí)現(xiàn)省內(nèi)電力系統(tǒng)備用預(yù)留精確評估，保障省內(nèi)市場主體參與省內(nèi)現(xiàn)貨市場和省間現(xiàn)貨市場收益平衡，同時為參與省間現(xiàn)貨市場提供購買/出售電力參考，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)最優(yōu)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。