本發(fā)明涉及電力自動化，尤其涉及一種考慮關鍵斷面條件限額的省間現(xiàn)貨交易出清優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術：

1、省間交易主要依賴于特高壓線路實現(xiàn)全國范圍的資源優(yōu)化配置，考慮到交直流混聯(lián)大電網(wǎng)安穩(wěn)特性，經(jīng)由不同交易路徑形成的交易電力流將深刻影響電網(wǎng)實際運行方式安排，而運行方式的變化又會導致新的關鍵輸電斷面或斷面限額的產(chǎn)生，尤其針對省間或省級電網(wǎng)的關鍵交流斷面，其限額可能與所在電氣區(qū)域內跨區(qū)直流所承載的交易量存在強相關，從而形成條件斷面限額。目前省間現(xiàn)貨出清優(yōu)化模型中關鍵交流斷面多采用固定限額約束，省內斷面不僅采用固定限額且安全約束通常以成交量比例形式構造，難以考慮交易節(jié)點關口電力在省內空間分布對關鍵斷面的實際影響。

技術實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種考慮關鍵斷面條件限額的省間現(xiàn)貨交易出清優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

2、為了實現(xiàn)上述技術目的，達到上述技術效果，本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種考慮關鍵斷面條件限額的省間現(xiàn)貨交易出清優(yōu)化方法，包括：

4、獲取邊界數(shù)據(jù)并建立一般省間現(xiàn)貨出清模型；

5、獲取斷面限額起效條件，構建條件斷面限額模型；

6、獲取省內關鍵斷面潮流計算基礎數(shù)據(jù)，構建省內關鍵斷面潮流模型；

7、以社會福利最大化為優(yōu)化目標函數(shù)，考慮一般省間現(xiàn)貨出清模型約束、條件斷面限額模型約束以及省內關鍵斷面潮流模型約束構建考慮關鍵斷面條件限額的省間現(xiàn)貨交易出清模型，并對出清模型進行優(yōu)化求解，得到市場主體中標電力與出清價格。

8、進一步地，所述一般省間現(xiàn)貨出清模型包括社會福利最大化優(yōu)化目標函數(shù)、交易流平衡約束、輸電通道容量約束以及交易節(jié)點成交量約束；

9、社會福利最大化目標函數(shù)的數(shù)學表達形式如下：

10、

11、其中，δpb(m，a)與δps(m，a)分別表示購電交易節(jié)點b與售電交易節(jié)點s在交易路徑a申報段m的中標量，btr與otr分別表示購電節(jié)點、售電節(jié)點與其參與的交易路徑之間的映射關系矩陣，otr(s，a)＝1表示售電節(jié)點s參與了交易路徑a，otr(s，a)＝0表示售電節(jié)點s未參與交易路徑a，類似地btr(b，a)＝1表示購電節(jié)點b參與了交易路徑a，btr(s，a)＝0表示購電節(jié)點b未參與交易路徑a，λm，a(b)與λm，a(s)表示購電節(jié)點b與售電節(jié)點s在申報段m的申報價格；

12、交易流平衡約束的數(shù)學表達形式如下：

13、

14、其中，ps(a)表示售電節(jié)點s在交易路徑a中的交易電力，pb(a)表示購電節(jié)點b在交易路徑中的交易電力；

15、輸電通道容量約束的數(shù)學表達形式如下：

16、

17、其中，tr(a，l)表示交易路徑與輸電通道映射關系矩陣，當tr(a，l)＝1時表示交易路徑a中包含輸電通道l，當tr(a，l)＝0時，則表示交易路徑a中不包含輸電通道l，tl(l)表示輸電通道l在省間現(xiàn)貨出清前的基準潮流值，表示輸電通道l的固定潮流上限，tl(l)表示輸電通道l的固定潮流下限；

18、交易節(jié)點成交量約束的數(shù)學表達形式如下：

19、

20、其中，與分別表示售電節(jié)點s與購電節(jié)點b可交易量的最大值。

21、進一步地，所述條件斷面限額模型包括條件斷面限額輔助決策變量設定、起效限值計算以及限值起效時對應的條件變量約束；

22、條件斷面限額輔助決策變量設定包括：基于斷面限額起效條件設定多組取值為0或1的輔助決策變量，輔助決策變量滿足每組變量之和始終等于1的狀態(tài)約束，狀態(tài)約束的數(shù)學模型如下：

23、

24、其中，表示條件斷面限額的第n組第mn個起效條件的輔助決策變量；

25、基于輔助決策變量對起效限值計算包括：起效限值屬于可選限額集合，可選限值個數(shù)等于限值起效條件分段取值空間個數(shù)與條件分組個數(shù)的乘積，每個條件斷面起效限值唯一，其數(shù)值等于所有可選限額與對應起效條件所有關聯(lián)輔助決策變量的乘積，數(shù)學模型如下：

26、

27、其中，表示條件斷面起效限額，表示在第1組第m1個起效條件，第2組第m2個起效條件，直至第n組第、個起效條件共同作用下起效的斷面限額；

28、基于輔助決策變量構造起效限值對應的條件變量約束的數(shù)學模型如下：

29、

30、其中，pn表示第n組起效條件的條件變量，與第n組第mn個起效條件所對應的取值空間下界與上界。

31、進一步地，所述省內關鍵斷面潮流模型包括：關鍵斷面潮流增量計算以及關鍵斷面潮流限值約束；

32、其中潮流增量由所有關鍵節(jié)點機組預計劃增量及聯(lián)絡線關口預計劃增量與所在節(jié)點靈敏度乘積之和計算；關鍵斷面潮流值由增量潮流與初始潮流相加計算，需滿足省內關鍵斷面潮流限額約束；

33、各省份關鍵節(jié)點機組預計劃增量之和滿足與其聯(lián)絡線關口預計劃增量之和，即與省間現(xiàn)貨成交量相等的約束，約束的數(shù)學表達形式如下：

34、

35、其中，表示機組ui在預計劃基礎之上的出力計劃增量，表示聯(lián)絡線ti在預計劃基礎之上的計劃增量，表示機組ui所在節(jié)點關于聯(lián)絡線ti的靈敏度，s(u)表示省份s所有機組的集合，s(t)表示省份s所有聯(lián)絡線集合，r(u)表示區(qū)域r所有機組的集合；

36、省內關鍵斷面潮流值應小于該斷面限額上限，大于該斷面限額下限，關鍵斷面潮流限值約束的數(shù)學表達形式如下：

37、

38、其中，表示機組ui所在節(jié)點關于關鍵斷面ei的靈敏度，表示斷面ei的初始潮流，即為依據(jù)預計劃計算的潮流值，表示斷面ei的潮流上限，表示斷面ei的潮流下限。

39、進一步地，所述市場主體中標電力包括購電節(jié)點市場主體中標量與售電節(jié)點市場主體中標量，購電節(jié)點市場主體中標量為購電節(jié)點中標總量按購電節(jié)點市場主體申報價格由高到低依次匹配的申報需求，售電節(jié)點市場主體中標量為售電節(jié)點中標總量按售電節(jié)點市場主體申報價格由低到高依次匹配的申報需求；

40、所述市場主體出清價格包括購電交易節(jié)點或售電交易點根據(jù)申報量報價的分段曲線，按照申報價格由高到低依次匹配，最后匹配的購電交易節(jié)點申報段價格與售電交易節(jié)點申報段價格的算數(shù)平均值。

41、第二方面，本發(fā)明提供了一種考慮關鍵斷面條件限額的省間現(xiàn)貨交易出清優(yōu)化系統(tǒng)，包括：

42、省間現(xiàn)貨出清模塊，用于獲取邊界數(shù)據(jù)并建立一般省間現(xiàn)貨出清模型；

43、條件斷面限額模塊，用于獲取斷面限額起效條件，構建條件斷面限額模型；

44、關鍵斷面潮流模塊，用于獲取省內關鍵斷面潮流計算基礎數(shù)據(jù)，構建省內關鍵斷面潮流模型；

45、優(yōu)化模塊，用于以社會福利最大化為優(yōu)化目標函數(shù)，考慮一般省間現(xiàn)貨出清模型約束、條件斷面限額模型約束以及省內關鍵斷面潮流模型約束構建考慮關鍵斷面條件限額的省間現(xiàn)貨交易出清模型，并對出清模型進行優(yōu)化求解，得到市場主體中標電力與出清價格。

46、進一步地，所述省間現(xiàn)貨出清模塊，用于獲取邊界數(shù)據(jù)并建立一般省間現(xiàn)貨出清模型；

47、所述一般省間現(xiàn)貨出清模型包括社會福利最大化優(yōu)化目標函數(shù)、交易流平衡約束、輸電通道容量約束以及交易節(jié)點成交量約束；

48、社會福利最大化目標函數(shù)的數(shù)學表達形式如下：

49、

50、其中，δpb(m，a)與δps(m，a)分別表示購電交易節(jié)點b與售電交易節(jié)點s在交易路徑a申報段m的中標量，btr與otr分別表示購電節(jié)點、售電節(jié)點與其參與的交易路徑之間的映射關系矩陣，otr(s，a)＝1表示售電節(jié)點s參與了交易路徑a，otr(s，a)＝0表示售電節(jié)點s未參與交易路徑a，類似地btr(b，a)＝1表示購電節(jié)點b參與了交易路徑a，btr(s，a)＝0表示購電節(jié)點b未參與交易路徑a，λm，a(b)與λm，a(s)表示購電節(jié)點b與售電節(jié)點s在申報段m的申報價格；

51、交易流平衡約束的數(shù)學表達形式如下：

52、

53、其中，ps(a)表示售電節(jié)點s在交易路徑a中的交易電力，pb(a)表示購電節(jié)點b在交易路徑中的交易電力；

54、輸電通道容量約束的數(shù)學表達形式如下：

55、

56、其中，tr(a，l)表示交易路徑與輸電通道映射關系矩陣，當tr(a，l)＝1時表示交易路徑a中包含輸電通道l，當tr(a，l)＝0時，則表示交易路徑a中不包含輸電通道l，tl(l)表示輸電通道l在省間現(xiàn)貨出清前的基準潮流值，表示輸電通道l的固定潮流上限，tl(l)表示輸電通道l的固定潮流下限；

57、交易節(jié)點成交量約束的數(shù)學表達形式如下：

58、

59、其中，與分別表示售電節(jié)點s與購電節(jié)點b可交易量的最大值。

60、進一步地，條件斷面限額模塊，用于獲取斷面限額起效條件，構建條件斷面限額模型；

61、所述條件斷面限額模型包括條件斷面限額輔助決策變量設定、起效限值計算以及限值起效時對應的條件變量約束；

62、條件斷面限額輔助決策變量設定包括：基于斷面限額起效條件設定多組取值為0或1的輔助決策變量，輔助決策變量滿足每組變量之和始終等于1的狀態(tài)約束，狀態(tài)約束的數(shù)學模型如下：

63、

64、其中，表示條件斷面限額的第n組第mn個起效條件的輔助決策變量；

65、基于輔助決策變量對起效限值計算包括：起效限值屬于可選限額集合，可選限值個數(shù)等于限值起效條件分段取值空間個數(shù)與條件分組個數(shù)的乘積，每個條件斷面起效限值唯一，其數(shù)值等于所有可選限額與對應起效條件所有關聯(lián)輔助決策變量的乘積，數(shù)學模型如下：

66、

67、其中，表示條件斷面起效限額，表示在第1組第m1個起效條件，第2組第m2個起效條件，直至第n組第mn個起效條件共同作用下起效的斷面限額；

68、基于輔助決策變量構造起效限值對應的條件變量約束的數(shù)學模型如下：

69、

70、其中，pn表示第n組起效條件的條件變量，與第n組第mn個起效條件所對應的取值空間下界與上界。

71、進一步地，所述關鍵斷面潮流模塊，用于獲取省內關鍵斷面潮流計算基礎數(shù)據(jù)，構建省內關鍵斷面潮流模型；所述省內關鍵斷面潮流模型包括：關鍵斷面潮流增量計算以及關鍵斷面潮流限值約束；

72、其中潮流增量由所有關鍵節(jié)點機組預計劃增量及聯(lián)絡線關口預計劃增量與所在節(jié)點靈敏度乘積之和計算；關鍵斷面潮流值由增量潮流與初始潮流相加計算，需滿足省內關鍵斷面潮流限額約束；

73、各省份關鍵節(jié)點機組預計劃增量之和滿足與其聯(lián)絡線關口預計劃增量之和，即與省間現(xiàn)貨成交量相等的約束，約束的數(shù)學表達形式如下：

74、

75、其中，表示機組ui在預計劃基礎之上的出力計劃增量，表示聯(lián)絡線ti在預計劃基礎之上的計劃增量，表示機組ui所在節(jié)點關于聯(lián)絡線ti的靈敏度，s(u)表示省份s所有機組的集合，s(t)表示省份s所有聯(lián)絡線集合，r(u)表示區(qū)域r所有機組的集合；

76、省內關鍵斷面潮流值應小于該斷面限額上限，大于該斷面限額下限，關鍵斷面潮流限值約束的數(shù)學表達形式如下：

77、

78、其中，表示機組ui所在節(jié)點關于關鍵斷面ei的靈敏度，表示斷面ei的初始潮流，即為依據(jù)預計劃計算的潮流值，表示斷面ei的潮流上限，表示斷面ei的潮流下限。

79、進一步地，所述優(yōu)化模塊，用于以社會福利最大化為優(yōu)化目標函數(shù)，考慮一般省間現(xiàn)貨出清模型約束、條件斷面限額模型約束以及省內關鍵斷面潮流模型約束構建考慮關鍵斷面條件限額的省間現(xiàn)貨交易出清模型，并對出清模型進行優(yōu)化求解，得到市場主體中標電力與出清價格；

80、所述市場主體中標電力包括購電節(jié)點市場主體中標量與售電節(jié)點市場主體中標量，購電節(jié)點市場主體中標量為購電節(jié)點中標總量按購電節(jié)點市場主體申報價格由高到低依次匹配的申報需求，售電節(jié)點市場主體中標量為售電節(jié)點中標總量按售電節(jié)點市場主體申報價格由低到高依次匹配的申報需求；

81、所述市場主體出清價格包括購電交易節(jié)點或售電交易點根據(jù)申報量報價的分段曲線，按照申報價格由高到低依次匹配，最后匹配的購電交易節(jié)點申報段價格與售電交易節(jié)點申報段價格的算數(shù)平均值。

82、第三方面，本發(fā)明提供了一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的程序，執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)根據(jù)所述的考慮關鍵斷面條件限額的省間現(xiàn)貨交易出清優(yōu)化方法的步驟。

83、第四方面，本發(fā)明提供了一種計算機可讀存儲介質，以下簡稱為存儲介質，存儲介質中存儲有計算機程序，被設計為運行時實現(xiàn)根據(jù)所述的考慮關鍵斷面條件限額的省間現(xiàn)貨交易出清優(yōu)化方法的步驟。

84、有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下顯著優(yōu)點：本發(fā)明有助于進一步提升省間電力交易與電網(wǎng)復雜安全運行方式的契合程度，增強了省間市場出清交易計劃的可執(zhí)行性，為全國統(tǒng)一電力市場下省間、省內電網(wǎng)安全統(tǒng)籌考慮提供了技術基礎。