一种约束条件弹性化的电力日前市场出清方法技术

本发明专利技术涉及一种约束条件弹性化的电力日前市场出清方法，属于电力系统调度和电力市场交易技术领域，包括构建约束条件弹性化的电力日前市场出清数学模型，计算得到约束条件弹性化日前市场出清结果，构建不考虑深度调峰的可再生能源均匀削减模型，计算得到可再生能源均匀削减结果，计算深度调峰出清价格和避免削减出清价格。本方法提出了约束条件弹性化的火电机组和可再生能源建模方法、火电深度调峰与可再生能源削减相权衡的建模方法，以及可再生能源均匀削减的模型，为考虑火电深度调峰和可再生能源有序削减的约束条件弹性化日前市场出清或日前计划安排提供技术支撑，解决了日前市场中火电与可再生能源协调互置的难题，促进了可再生能源的消纳。

【技术实现步骤摘要】
一种约束条件弹性化的电力日前市场出清方法
本专利技术一种约束条件弹性化的电力日前市场出清方法，属于电力系统调度和电力市场交易

技术介绍
近年来，中国可再生发展迅猛，装机容量不断提高，但可再生能源“三弃”问题却越来越突出，严重制约我国的节能减排，造成严重的经济损失。在传统的电力系统调度中，火电机组只能在最小经济出力和装机容量之间进行调度(徐青山,丁一帆,吉用丽.一种计及需求响应的电网安全优化调度方法[P].江苏：CN106712005A,2017-05-24.)(黄强,孟安波.一种电力系统调度方法[P].广东：CN107294126A,2017-10-24.)，使得系统的可调节空间严重受限。为了应对系统下调峰资源严重不足的问题，以市场的方式挖掘系统调峰潜力，缓解可再生能源消纳困境，需要将电力系统调度的约束条件弹性化，将火电深度调峰和可再生能源避免削减在日前市场中结合起来，对火电和可再生能源资源进行联合调度，解决了日前市场中火电与可再生能源协调互置的难题。当前已有解决可再生能源并网的调峰资源调用相关的报道(元博,张晋芳,王耀华,王晓晨,栗楠,张富强,冯君淑,郑宽,焦冰琦,闫晓卿,伍声宇,王刚,张涛,王江波,刘军会.适应大规模可再生能源并网的调峰资源调用决策方法[P].北京：CN107276122A,2017-10-20.)，但只是对各种调峰资源按照其成本和可调用容量，对调峰资源调用进行排序，但并没有在考虑深度调峰的情况下实现电力系统的日前计划安排和调度，没有精细化地对各种资源进行建模，也没有对各种资源根据其物理特性进行全日各时段的联合优化，无法实现全系统的最优和可再生能源的最大化消纳。综上所述，当前尚无与约束条件弹性化的电力日前市场出清方法相关的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了填补当前电力系统调度和电力市场交易领域的技术空白，提出了一种约束条件弹性化的电力日前市场出清方法。本专利技术提出了约束条件弹性化的火电机组和可再生能源建模方法，提出了水电出力线性化的方法，提出了火电深度调峰与可再生能源削减相权衡的建模方法，提出了可再生能源均匀削减的模型，能够为考虑火电深度调峰和可再生能源有序削减的约束条件弹性化日前市场出清或日前计划安排提供技术支撑，解决了日前市场中火电与可再生能源协调互置的难题，促进了可再生能源的消纳，提高了电力市场交易结果的安全性。本专利技术提出的约束条件弹性化的电力日前市场出清方法，包括以下步骤：1)构建由目标函数和约束条件组成的约束条件弹性化的电力日前市场出清的数学模型，其中涉及的能源有两种形式，分别为火电和可再生能源，可再生能源包括不可控可再生能源和调节式水电两种形式，其中不可控可再生能源分别为径流式水电、风电和光伏，具体过程如下；1-1)构建一个约束条件弹性化的电力日前市场出清数学模型的目标函数如下：该目标函数表示在可再生能源消纳最大的情况下电力系统总运行成本最小，其中，上标th表示火电，上标r表示不可控可再生能源，上标h表示调节式水电，为火电机组k第n个能量报价段的价格，该价格为参与日前市场的火电机组向电力交易机构上报的第二日第n个能量报价段对应的单位千瓦时电量的价格，为火电机组k第n个能量报价段在时段t的中标量，为火电机组k在时段t的启动成本，M为权重系数，M的取值范围为为不可控可再生能源k在时段t的第n段避免削减报价，为参与日前市场的不可控可再生能源向电力交易机构上报的第二日分段避免削减申报量对应的避免削减价格，为不可控可再生能源k在时段t的第n段避免削减申报量的削减量，为调节式水电k在时段t的第n段避免削减报价，为参与日前市场的调节式水电向电力交易机构上报的第二日分段避免削减申报量对应的避免削减价格，为调节式水电k在时段t的第n段避免削减申报量的削减量，为火电机组k在时段t的第n段深度调峰报价，为参与日前市场的火电机组向电力交易机构上报的第二日分段深度调峰容量对应的单位千瓦时让出电量的价格，为火电机组k在时段t的第n段深度调峰的调用量；1-2)构建约束条件弹性化的电力日前市场出清数学模型的约束条件，表达式分别如下：1-2-1)电力系统约束条件：其中，表示对于所有的(·)成立，为不可控可再生能源k在时段t的出力，为调节式水电k在时段t的出力，Dt为时段t的电力系统总负荷，为电力调度机构采用预测的方法得到的第二日各时段电力系统总负荷需求预测值，PLmax为线路L的最大有功传输功率，为调度机构给出的第二日各线路最大有功传输功率，G为电力系统的发电机输出功率转移分布因子矩阵，为调度机构给出的各节点对每条输电线路的发电机输出功率转移分布因子数据，Gr-k,L为不可控可再生能源k所在节点到线路L的发电机输出功率转移分布因子，下标中r表示不可控可再生能源，Gh-k,L为调节式水电k所在节点到线路L的发电机输出功率转移分布因子，下标中h表示调节式水电，Gth-k,L为火电机组k所在节点到线路L的发电机输出功率转移分布因子，下标中th表示火电，Gb,L为节点b到线路L的发电机输出功率转移分布因子，Db,t为节点b在时段t的负荷，为电力调度机构采用预测的方法得到的第二日各时段各节点电力负荷需求预测值，B为总节点数，为调度机构给出的电力网络节点总数；公式(2)为电力系统负荷平衡约束，表示电力系统在各时段总发电量等于电力系统总负荷；公式(3)为网络约束，表示各线路有功传输功率不得超过其有功传输容量；1-2-2)不可控可再生能源约束条件：其中，为不可控可再生能源k在时段t的预测出力，为各不可控可再生能源预测的第二日各时段出力预测值，为不可控可再生能源k在时段t的第n段避免削减申报量，为参与日前市场的不可控可再生能源向电力交易机构上报的第二日分段避免削减申报量；该约束条件组表示不可控可再生能源k在时段t的中标出力、削减量之和应等于其在时段t的预测出力，且各时段每段避免削减申报量的削减量应不高于可再生能源在该时段的该段避免削减申报量；1-2-3)调节式水电线性化约束条件其中，为调节式水电k第c条出力曲线适用蓄水量范围的下限，为调节式水电k第c条出力曲线适用蓄水量范围的上限，为调节式水电k在时段t的蓄水量，为表示适用线性段的整数变量，若调节式水电k在时段t处于第c条出力曲线第w段放水量范围内，则若调节式水电k在时段t不处于第c条出力曲线第w段放水量范围内，则为调节式水电k的第c条出力曲线第w段放水量范围的放水量下限，为调节式水电k的第c条出力曲线第w段放水量范围的放水量上限，为调节式水电k在时段t的放水量，为调节式水电k的放水量在其第c条出力曲线第w段放水量范围内所处的位置比例，为调节式水电k的放水量在其第c条出力曲线第w段放水量下限时的出力，为调节式水电k的放水量在其第c条出力曲线第w段放水量上限时的出力，和为水电机组向调度机构申报的不同蓄水量段内不同放水量对应的机组出力，为分段线性函数；此约束条件组是将水电非线性非凸的出力曲线进行了线性化处理，近似得到水电出力与水电放水量和蓄水量之间的关系；1-2-4)调节式水电约束条件：其中，和分别为调节式水电k的最小和最大蓄水量，为水电机组上报的最大/最小蓄水量约束，为调节式水电k在时段t的预测来水量，为水电机组向调度机构申报的第二日来水预测数据，为调节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种约束条件弹性化的电力日前市场出清方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)构建由目标函数和约束条件组成的约束条件弹性化的电力日前市场出清的数学模型，其中涉及的能源有两种形式，分别为火电和可再生能源，可再生能源包括不可控可再生能源和调节式水电两种形式，其中不可控可再生能源分别为径流式水电、风电和光伏，具体过程如下；1‑1)构建一个约束条件弹性化的电力日前市场出清数学模型的目标函数如下：

【技术特征摘要】
1.一种约束条件弹性化的电力日前市场出清方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)构建由目标函数和约束条件组成的约束条件弹性化的电力日前市场出清的数学模型，其中涉及的能源有两种形式，分别为火电和可再生能源，可再生能源包括不可控可再生能源和调节式水电两种形式，其中不可控可再生能源分别为径流式水电、风电和光伏，具体过程如下；1-1)构建一个约束条件弹性化的电力日前市场出清数学模型的目标函数如下：该目标函数表示在可再生能源消纳最大的情况下电力系统总运行成本最小，其中，上标th表示火电，上标r表示不可控可再生能源，上标h表示调节式水电，为火电机组k第n个能量报价段的价格，该价格为参与日前市场的火电机组向电力交易机构上报的第二日第n个能量报价段对应的单位千瓦时电量的价格，为火电机组k第n个能量报价段在时段t的中标量，为火电机组k在时段t的启动成本，M为权重系数，M的取值范围为为不可控可再生能源k在时段t的第n段避免削减报价，为参与日前市场的不可控可再生能源向电力交易机构上报的第二日分段避免削减申报量对应的避免削减价格，为不可控可再生能源k在时段t的第n段避免削减申报量的削减量，为调节式水电k在时段t的第n段避免削减报价，为参与日前市场的调节式水电向电力交易机构上报的第二日分段避免削减申报量对应的避免削减价格，为调节式水电k在时段t的第n段避免削减申报量的削减量，为火电机组k在时段t的第n段深度调峰报价，为参与日前市场的火电机组向电力交易机构上报的第二日分段深度调峰容量对应的单位千瓦时让出电量的价格，为火电机组k在时段t的第n段深度调峰的调用量；1-2)构建约束条件弹性化的电力日前市场出清数学模型的约束条件，表达式分别如下：1-2-1)电力系统约束条件：其中，表示对于所有的(·)成立，为不可控可再生能源k在时段t的出力，为调节式水电k在时段t的出力，Dt为时段t的电力系统总负荷，为电力调度机构采用预测的方法得到的第二日各时段电力系统总负荷需求预测值，PLmax为线路L的最大有功传输功率，为调度机构给出的第二日各线路最大有功传输功率，G为电力系统的发电机输出功率转移分布因子矩阵，为调度机构给出的各节点对每条输电线路的发电机输出功率转移分布因子数据，Gr-k,L为不可控可再生能源k所在节点到线路L的发电机输出功率转移分布因子，下标中r表示不可控可再生能源，Gh-k,L为调节式水电k所在节点到线路L的发电机输出功率转移分布因子，下标中h表示调节式水电，Gth-k,L为火电机组k所在节点到线路L的发电机输出功率转移分布因子，下标中th表示火电，Gb,L为节点b到线路L的发电机输出功率转移分布因子，Db,t为节点b在时段t的负荷，为电力调度机构采用预测的方法得到的第二日各时段各节点电力负荷需求预测值，B为总节点数，为调度机构给出的电力网络节点总数；公式(2)为电力系统负荷平衡约束，表示电力系统在各时段总发电量等于电力系统总负荷；公式(3)为网络约束，表示各线路有功传输功率不得超过其有功传输容量；1-2-2)不可控可再生能源约束条件：其中，为不可控可再生能源k在时段t的预测出力，为各不可控可再生能源预测的第二日各时段出力预测值，为不可控可再生能源k在时段t的第n段避免削减申报量，为参与日前市场的不可控可再生能源向电力交易机构上报的第二日分段避免削减申报量；该约束条件组表示不可控可再生能源k在时段t的中标出力、削减量之和应等于其在时段t的预测出力，且各时段每段避免削减申报量的削减量应不高于可再生能源在该时段的该段避免削减申报量；1-2-3)调节式水电线性化约束条件其中，为调节式水电k第c条出力曲线适用蓄水量范围的下限，为调节式水电k第c条出力曲线适用蓄水量范围的上限，为调节式水电k在时段t的蓄水量，为表示适用线性段的整数变量，若调节式水电k在时段t处于第c条出力曲线第w段放水量范围内，则若调节式水电k在时段t不处于第c条出力曲线第w段放水量范围内，则为调节式水电k的第c条出力曲线第w段放水量范围的放水量下限，为调节式水电k的第c条出力曲线第w段放水量范围的放水量上限，为调节式水电k在时段t的放水量，为调节式水电k的放水量在其第c条出力曲线第w段放水量范围内所处的位置比例，为调节式水电k的放水量在其第c条出力曲线第w段放水量下限时的出力，为调节式水电k的放水量在其第c条出力曲线第w段放水量上限时的出力，和为水电机组向调度机构申报的不同蓄水量段内不同放水量对应的机组出力，为分段线性函数；此约束条件组是将水电非线性非凸的出力曲线进行了线性化处理，近似得到水电出力与水电放水量和蓄水量之间的关系；1-2-4)调节式水电约束条件：其中，和分别为调节式水电k的最小和最大蓄水量，为水电机组上报的最大/最小蓄水量约束，为调节式水电k在时段t的预测来水量，为水电机组向调度机构申报的第二日来水预测数据，为调节式水电k在时段t的弃水量，为流域p的第i个水电站，为水电站在时段的来水量，水电站在时段的预测自然来水量，为水电站在时段t的放水量，为水电站在时段t的弃水量，为水流从水电站流到下游水电站的时间，和为调度机构获取的梯级水电站数据，为调节式水电k在时段t的第n段避免削减申报量，为参与日前市场的调节式水电向电力交易机构上报的第二日分段避免削减申报量；此约束条件组反映了调节式水电的运行约束，其中公式(13)为水电站蓄水量约束，公式(14)为水库动态平衡方程约束，公式(15)为上下游水电站耦合约束，公式(16)为调节式水电站出力约束，公式(17)为调节式水电站若不弃水的出力约束，公式(18)为每段避免削减申报量的削减量约束；1-2-5)火电机组约束条件：其中，为火电机组k的最小出力，若火电机组不是必开机组，则其为由火电机组向电力调度机构上报的最小经济出力，若火电机组是必开机组，则其为调度机构将火电机组物理合同电量分解到第二日各时段的出力，为火电机组k的机组容量，为由火电机组向电力调度机构上报的机组容量，为火电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：马子明，钟海旺，赖晓文，夏清，康重庆，
申请(专利权)人：清华大学，国网浙江省电力有限公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11