本发明专利技术属于水电调度运行领域及电力市场领域，涉及一种多尺度电力市场条件下的梯级水电中期发电计划制定方法。针对水电居主导地位的电力市场中期多市场耦合的实际情况，构建了效益和风险兼顾的中期发电计划模型；将构建的原始模型基于广义析取规划GDP模型进行结算约束转化，并通过大M松弛法把GDP问题转化为混合整数非线性规划问题，完成将原模型转换为MIQP模型，从而可采用求解器求解。本发明专利技术统筹考虑了梯级水电站在传统非市场条件下面临的上下游复杂约束问题及多尺度市场带来的多市场电价、履约耦合、市场风险等新问题，能较好地引导梯级水电发电过程响应市场价格变化、通过市场优化提高整体收益并规避市场风险。
【技术实现步骤摘要】
多尺度电力市场条件下的梯级水电中期发电计划制定方法
本专利技术属于水电调度运行领域及电力市场领域，特别涉及一种多尺度电力市场条件下的梯级水电中期发电计划制定方法。
技术介绍
2015年新电改以来，我国在云南、广东等省已经初步建立了可行的中长期电力市场，特别是在云南，中期电力交易已经占市场化发电主体电量的80％以上，极大改变了传统的电力调度运行方式。中长期电力交易涉及年度双边交易、月度撮合交易、挂牌交易等复杂交易品种和交易方式，给交易中心、电网调度部门和发电企业交易信息披露、交易结果执行和竞价策略带来巨大困难，如何制定市场化条件下的梯级水电中长期发电调度计划已经成为我国水电企业亟待解决的重大关键科学技术问题。市场化条件下，发电企业市场参与主体从以调度计划为基础，转变为以市场竞价和自调度为核心的运营模式。发电企业在计划和运营中如何考虑市场规则、结算规则、运用市场多样性、规避市场风险成为亟待解决的关键问题。对于参与市场的水电企业，还面临来水随机性，流域梯级上下游水力、电力耦合，电量时空分配、综合用水要求、流域多利益主体协调等复杂问题，比国内外以火电为主的电力市场更为复杂，相关问题国内外鲜有研究，是水电参与电力市场必须加以解决的棘手问题，对于我国西南地区、中部地区水电参与电力市场意义极大。制定各电厂发电计划是统筹全网安全稳定运行的基本措施。在传统方式下，安排次月发电计划时，一般先由电站上报计划曲线，调度中心进行全网校核及优化后再将调整后的计划下发，电厂依据该计划实施发电。市场化条件打破了这种“上报-下发”的计划制定模式，电厂全电量参与市场竞争，由市场形成交易合同，以合同为依据进行发电。为了适应水电占绝对主导地位和西电东送的市场特点，规避不确定性引起的市场风险，云南电网作为全国首批新电改试点省份，建立了多交易品种、多交易方式、多交易市场、多结算方式的复杂中长期交易电力市场体系，形成了价格多元、长中期交易相耦合、相协调的电力交易结果，因此，如何构建上述复杂条件下的梯级水电计划就成为新问题、新挑战。本专利技术成果以水电占主导地位的云南电力市场为背景，结合国家自然科学基金重大计划重点支持项目(西南河流源区径流适应性利用不确定性量化方法研究，91547201)和云南电力交易中心、云南电网电力调度中心、华能澜沧江水电公司、华电乌江水电公司等多个委托项目，在分析和提炼水电占比较多的电力市场共性基础上，依托云南电网中长期电力交易实际情况，构建了计及多尺度市场结构、结算规则和市场风险的中期发电模型，采用广义析取规划进行优化求解，为市场化条件下的梯级水电中期发电计划提供了一种可行方法，能够引导梯级水电响应市场价格变化，通过优化电量分配获取高额收益，并利用组合市场大幅规避风险。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种多尺度电力市场条件下的梯级水电中期发电计划制定方法，能够引导梯级水电响应市场价格变化，通过优化电量分配获取高额收益，并利用组合市场大幅规避风险。本专利技术的技术方案为：一种多尺度电力市场条件下的梯级水电中期发电计划制定方法，按照步骤(1)-(5)制定梯级水电站在多尺度电力市场条件下的中期发电计划。(1)考虑市场风险和弃水的多尺度电力市场目标函数构建maxU＝u-λses-λδδ(1)式中：U为多尺度电力市场的效用函数值，maxU即为使效用函数最大的优化目标；u为梯级水电站发电收益，es和λs为总弃水电量及其惩罚系数；δ和λδ为风险量化值及其惩罚系数。(2)水力约束的构建构建包含水量平衡方程、发电函数、边界约束及综合利用需求的水力约束条件。(3)多尺度电力市场市场化约束的构建1)市场结构约束梯级水电站的自调度决策即自主安排各梯级水电站各日的发电量er,t，并确定相应的月度合同发电量和日前合同发电量的过程，如式(2)所示。设定所研究的梯级水电站为价格接受者(price-taker)，此时市场主体所制定的自调度发电计划，将全部被市场接收，梯级水电站发电收益u表示如下；其中式中：pm为月度市场统一出清电价，为第t日的日前市场统一出清电价，em为m月所有梯级水电站的总月度合同发电量；为t日梯级水电站的总日前合同发电量。2)结算认定约束根据结算规则，设定月度基准电量，将未执行的月度合同平均分解到每日，定为月度履约上限，此范围内的当日发电量认定为月度合同履约电量。电量认定过程表示为式(6)和式(7)，梯级水电站的月度基准电量由式(8)定义。式中：为第t日梯级所有电站的总月度合同发电量；t′为累加变量；为m月第t′日所有梯级水电站的总月度合同发电量；3)市场风险量化梯级水电站制定发电计划时以给定的预测电价为基础，预测电价的不准确性将带来市场风险。预测电价信息不准确性所带来风险量化值表示为式(9)。式中：表示d日的日市场预测出清价的方差，λσ表示月市场预测的出清价格方差与日市场预测出清价的方差的比值系数。(4)已知条件约束的构建来水、各个水电站始末库容、市场预测价格等为已知条件，可表示为其中：为给定的水电站r在t日的区间入库，Vr,0和Vr,T为水电站r月调度期初和调度期末的库容，是由给定库容和T决定，和分别为水电站r月调度期初和月调度期末的给定库容，为对t日的日交易市场的出清价格预测值，为对月市场出清价格预测值。至此，根据步骤(1)-(4)构建了多尺度电力市场条件下的梯级水电中期发电计划，即原始优化模型。(5)基于GDP(GeneralizedDisjunctiveProgramming)的市场化约束的转化表示在原始优化模型中由于公式(7)对应的逻辑约束的存在，无法直接求解，需要使用GDP方法对其转化。公式(7)可以等价转化为IF-THEN(如果-则)的逻辑表达式(11)。因此，根据GDP模型，逻辑表达式(11)可转化为析取式(12)。式中：Y0,t、Y1,t为逻辑变量，取值为“真”或“假”。et为m月t日所有梯级水电站的总发电量。进一步，采用大M松弛法将析取式(12)转化为式(13)。式中：M是无量纲实数，100et≤M≤1000et，y0,t、y1,t为二进制变量，取值为0或1；为二进制变量0和1的集合。以式(13)替换公式(7)，即将原始优化模型转换为MIQP(MixedIntegerLinearProgramming)模型，再调用求解器进行求解，最终求得多尺度电力市场条件下的梯级水电中期发电计划。本专利技术的有益效果：本专利技术构建了涉及多尺度市场结构、结算规则和市场风险的中期发电计划模型。其中，结算约束引入了逻辑条件，使得该问题在不同条件下呈现出不同约束组合，从而有别于标准的二次规划问题；故在此基础上针对结算约束存在的逻辑结构，采用GDP模型对原始模型进行建模，并采用大M松弛法把GDP问题转化为MIQP问题，至此完成了将原始模型转换为MIQP模型。进而可以通过商业求解器进行求解。对比现有的非市场化模型，本专利技术的统筹考虑了梯级水电站在传统非市场条件下面临的上下游复杂约束问题及多尺度市场带来的多市场电价、履约耦合、市场风险等新问题，能够引导梯级水电响应市场价格变化，通过优化电量分配获取高额收益，并利用组合市场大幅规避风险。附图说明图1是云南日前市场出清规律(示意)及算例市场选取示意图；图2是算例中给定的市场出清价示意图；图3是发电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多尺度电力市场条件下的梯级水电中期发电计划制定方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)考虑市场风险和弃水的多尺度电力市场目标函数构建max U＝u‑λses‑λδδ (1)式中：U为多尺度电力市场的效用函数值，max U为使效用函数最大的优化目标；u为梯级水电站发电收益，es和λs为总弃水电量及其惩罚系数；δ和λδ为风险量化值及其惩罚系数；(2)水力约束的构建构建包含水量平衡方程、发电函数、边界约束及综合利用需求的水力约束条件；(3)多尺度电力市场市场化约束的构建1)市场结构约束梯级水电站的自调度决策即自主安排各梯级水电站各日的发电量er,t，并确定相应的月度合同发电量
【技术特征摘要】
1.一种多尺度电力市场条件下的梯级水电中期发电计划制定方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)考虑市场风险和弃水的多尺度电力市场目标函数构建maxU＝u-λses-λδδ(1)式中：U为多尺度电力市场的效用函数值，maxU为使效用函数最大的优化目标；u为梯级水电站发电收益，es和λs为总弃水电量及其惩罚系数；δ和λδ为风险量化值及其惩罚系数；(2)水力约束的构建构建包含水量平衡方程、发电函数、边界约束及综合利用需求的水力约束条件；(3)多尺度电力市场市场化约束的构建1)市场结构约束梯级水电站的自调度决策即自主安排各梯级水电站各日的发电量er,t，并确定相应的月度合同发电量和日前合同发电量的过程，如式(2)所示；设定梯级水电站为价格接受者，此时市场主体所制定的自调度发电计划，将全部被市场接收，梯级水电站发电收益u表示如下；其中式中：pm为月度市场统一出清电价，为第t日的日前市场统一出清电价，em为m月所有梯级水电站的总月度合同发电量；为t日梯级水电站的总日前合同发电量；2)结算认定约束根据结算规则，设定月度基准电量，将未执行的月度合同平均分解到每日，定为月度履约上限，月度履约上限范围内的当日发电量认定为月度合同履约电量；电量认定过程表示为式(6)和式(7)，梯级水电站的月度基准电量由式(8)定义；式中：为第t日梯级所有电站的总月度合同发电量；t′为累加变量；为m月第t′日所有梯级水电站的总月度合同发电量；3)市场风险量化梯级水电站制定发电计划时以给定的预测电价为基础，预测电价的不准确性将带来市场风险；预测电价信息不准确性所带来风险量化值表示为式(9)；式中：表示d日的日市场预测出清价的方差，λσ表示月市场预测的出清价格方差与日市场预测出清价的方差的比值系数；(4)已知条件约束的构建来水、各个水电站始末库容、市场预测价格为已知条件，表示如下：其中：为给定的水电站r在t日的区间入库，Vr,0和Vr,T为水电站r月调度期初和调度期末的库容，是由给定库容和T决定，和分别为水电站r月调度期初和月调度期末的给定库容，为对t日的日交易市场的出清价格预测值，为对月市场出清价格预测值；至此，根据步骤(1)-(4)构建了多尺度电力市场条件下的梯级水电中期发电计划，即原始优...
【专利技术属性】
技术研发人员：程春田，赵志鹏，李亚鹏，于申，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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