基于源网荷不确定因素的电力现货市场运营方法技术

本发明专利技术提供了一种基于源网荷不确定因素的电力现货市场运营方法，构建典型场景下历史报价及运行信息数据库，建立电力现货市场优化模型，求解得到节点电价及其相关源网荷影响因素的电价分量，通过改变约束条件进行节点电价异常值的管理，作为电力现货市场实际出清的边界条件，并通过省间现货市场补齐改变的负荷，并将对应的实际运行结果信息进行收集，补充典型场景下的历史报价及运行信息数据库。本方法作为电网企业电力现货市场出清管理、积极参与省间现货的依据，具有重要的现实意义和良好的应用场景。

【技术实现步骤摘要】
基于源网荷不确定因素的电力现货市场运营方法
本专利技术属于电力市场运营领域，涉及电力现货市场出清管理，尤其是一种基于源网荷不确定因素的电力现货市场运营方法。
技术介绍
当前电力体制深化改革的重要任务是建设电力现货市场。节点边际电价作为一种可以还原电力商品属性、提供价格信号、引导电力长期投资规划的电能定价模式和系统分析手段，被国内外现货试点广泛采用，其价格受到源、网、荷多方面因素的影响。研究节点电价有利于掌握电力市场的实时供需关系，便于从时间和空间的角度还原电网实时的运行状态，从而指导电力的实时生产及源、网、荷的长期规划。边际价格为市场供需平衡时的出清价格，节点边际电价为电力现货市场中某一节点达到市场均衡时的电价。节点边际电价由于受到电力生产全周期的物理、经济条件制约，以及市场主体的报价行为的影响，存在计算复杂、波动性大、难以预测的特性。当前国内外对节点边际电价的研究主要集中在不同阻塞特征下节点边际电价的计算和选择上。但总体来说，对影响节点电价的关键因素及价格形成机制的分析较少，且以归纳性的定性分析为主，缺乏结合实际生产、对具体影响机制及其控制方法的讨论。因此，急需开发结合电力现货市场实际运营流程的电力现货市场出清管理技术。从而从出清机制及多时间周期电力生产的衔接上，对节点边际电价源网荷因素各类影响因素及其影响机理进行分析，并通过出清管理技术对节点边际电价进行管理。
技术实现思路
本专利技术的目的是为电力现货市场的运行，提供了节点电价的出清管理技术，具有成分分析明确、出清结果既产生价格信号、又能释放市场红利等特点。本专利技术公开了基于源网荷不确定因素的节点电价的出清管理技术，包括：收集系统负荷预测数据、新能源出力预测数据、电力现货市场节点电价数据、市场主体运行物理参数数据；建立发电主体报价模式库、成本数据库、电力现货市场节点电价出清数据库、场景模式库；构建基于源网荷不确定因素的电力现货市场出清模型，包括：将全网发电成本最小作为目标函数，以电力系统运行刚性需求为边界条件，根据机组出力限值、机组启停状态、机组爬坡限值、机组滑坡限值、输电线路容量、断面限值、线路检修计划、电力负荷需求等约束条件，构建电力市场出清函数；根据电力市场主体报价、结合电力市场主体成本数据、历史报价行为、负荷预测、新能源预测结果进行电力现货市场预出清，根据电力现货市场预出清结果对发电节点进行源网荷影响因素的分量计算，从而找出影响出清结果的决定性影响因素；在改变可控约束条件的状态下进行再次预出清，得到优化后的电力市场出清结果，迭代直至出清结果符合预期，从而确定电网运行的实际边界条件。具体步骤如下：(1)收集系统负荷预测数据、新能源出力预测数据、电力现货市场历史节点电价数据、市场主体运行物理参数数据。构建历史报价信息数据库、电力市场运行场景库。(2)收集次日电力现货市场中，机组i的报价Ci，潮流线路l的罚函数Ml，节点n在时段t的负荷Loadn，t，系统的正负备用Revup和Revdown，机组i的出力下限和出力上限机组的爬坡速率Ramp，线路l的传输容量(3)判断步骤(2)中统计的各项数据在(1)中电力市场运行场景库的所属场景，判断此时对于每个市场主体i，其报价Ci偏离该场景中报价平均值的程度。当其报价值高于场景库中报价平均值Ci的平均值达30％时，对其报价行为进行重点关注，对其市场力行使可能性进行判定，开启市场预警。(4)根据步骤(2)中的数据建立电力市场优化模型如下所示，将负荷需求、物理运行参数及电网输电能力作为约束条件：目标函数约束条件:负荷平衡：备用约束：出力约束：爬坡/滑坡约束：(v):-Rampi≤Pi，t+1-Pi，t≤Rampi(1-9)潮流约束：式中，Pi，t为机组i在时段t的出力，Loadn，t为节点n在时段t的负荷需求，机组i下旋备，为机组i上旋备，为机组i的出力上限，为机组i的出力下限，Rampi为机组i的爬坡/滑坡速率，为线路l的输电线路容量上限，-Sl+和Sl-为潮流线路l的松弛变量，Gl，i和Gl，n为线路l对机组i和节点n的节点导纳矩阵。λ为系统负荷平衡约束的影子价格,π为系统备用约束的影子价格,ε为机组出力约束的影子价格，v为机组爬坡和滑坡约束的影子价格，σ为线路l潮流约束的影子价格。T为时间段。(5)构建拉格朗日函数式中，Ci为机组i的报价，Pi，t为机组i在时段t的出力，λt为时段t下系统负荷平衡约束的影子价格，Loadn，t为节点n在时段t的负荷需求，为时段t系统上备用约束的影子价格，为机组i的出力上限，为机组i上旋备，为时段t系统下备用约束的影子价格，机组i下旋备，为机组i在时段t出力上限约束的影子价格，为机组i在时段t出力下限约束的影子价格，为机组i的出力下限，为机组i在时段t爬坡约束的影子价格，Pi，t+1为机组i在时段t+1的出力，为机组i在时段t滑坡约束的影子价格，Rampi为机组i的爬坡/滑坡速率，为线路l在时段t正向潮流约束的影子价格，Gl，i为线路l对机组i的节点导纳矩阵，Gl，n为线路l对节点n的节点导纳矩阵，Sl+和Sl-为潮流线路l的松弛变量，为线路l的输电线路容量上限，为线路l在时段t负向潮流约束的影子价格，T为时间段，取96。在负荷节点，通过拉格朗日函数对负荷求导得到节点电价：ρn为节点n的电价，λt为时段t下系统负荷平衡约束的影子价格，和为系统线路l潮流约束的影子价格。Gl，n为线路l对节点n的节点导纳矩阵。在发电节点，通过拉格朗日函数对机组出力求导得到：式中：Ci为机组i的报价，λt为时段t下系统负荷平衡约束的影子价格，为时段t系统上备用约束的影子价格，为时段t系统下备用约束的影子价格，为机组i在时段t出力上限约束的影子价格，为机组i在时段t出力下限约束的影子价格，为机组i在时段t爬坡约束的影子价格，为机组i在时段t+1爬坡约束的影子价格，为机组i在时段t滑坡约束的影子价格，为机组i在时段t+1滑坡约束的影子价格，和为线路l在时段t潮流约束的影子价格，Gl，n为线路l对节点n的节点导纳矩阵。得到此时节点电价：Ci为机组i的报价，为时段t系统上备用约束的影子价格，为时段t系统下备用约束的影子价格，为机组i在时段t出力上限约束的影子价格，为机组i在时段t出力下限约束的影子价格，为机组i在时段t爬坡约束的影子价格，为机组i在时段t+1爬坡约束的影子价格，为机组i在时段t滑坡约束的影子价格，为机组i在时段t+1滑坡约束的影子价格，将节点边际电价视作出力及各约束条件的综合结果：ρ＝Ci+ARev+APower+ARampUp+ARampDown(1-5)；Ci为机组的报价，ARev为备用分量，APower为出力分量，ARampUp为爬坡分量，ARampDown为滑坡分量。(6)观察步骤(5)模型出清得到的节点电价是否在预期范围以内。如超出预期范围，则可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于源网荷不确定因素的电力现货市场运营方法，其特征在于：/n将全网发电成本最小作为目标函数，以电力系统运行刚性需求为边界条件，以机组出力限值、机组启停状态、机组爬坡限值、机组滑坡限值、输电线路容量、断面限值、线路检修计划、电力负荷需求作为约束条件，构建电力市场出清函数；/n根据电力市场主体报价、结合电力市场主体成本数据、历史报价行为、负荷预测、新能源预测结果进行电力现货市场预出清，根据电力现货市场预出清结果对发电节点进行源网荷影响因素的分量计算，从而找出影响出清结果的决定性影响因素；在改变可控约束条件的状态下进行再次预出清，得到优化后的电力市场出清结果，迭代直至出清结果符合预期，从而确定电网运行的实际边界条件。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于源网荷不确定因素的电力现货市场运营方法，其特征在于：
将全网发电成本最小作为目标函数，以电力系统运行刚性需求为边界条件，以机组出力限值、机组启停状态、机组爬坡限值、机组滑坡限值、输电线路容量、断面限值、线路检修计划、电力负荷需求作为约束条件，构建电力市场出清函数；
根据电力市场主体报价、结合电力市场主体成本数据、历史报价行为、负荷预测、新能源预测结果进行电力现货市场预出清，根据电力现货市场预出清结果对发电节点进行源网荷影响因素的分量计算，从而找出影响出清结果的决定性影响因素；在改变可控约束条件的状态下进行再次预出清，得到优化后的电力市场出清结果，迭代直至出清结果符合预期，从而确定电网运行的实际边界条件。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤如下：
(1)收集系统负荷预测数据、新能源出力预测数据、电力现货市场历史节点电价数据、市场主体运行物理参数数据，构建历史报价信息数据库、电力市场运行场景库；
(2)收集次日电力现货市场中，机组i的报价Ci，潮流线路l的罚函数Ml，节点n在时段t的负荷Loadn，t，系统的正负备用Revup和Revdown，机组i的出力下限和出力上限机组i的爬坡速率Rampi，线路l的传输容量
(3)判断步骤(2)中统计的各项数据在(1)中电力市场运行场景库的所属场景，判断此时对于每个市场主体i，其报价Ci偏离该场景中报价平均值的程度；
(4)根据步骤(2)中的数据建立电力市场优化模型，如下所示，将负荷需求、物理运行参数及电网输电能力作为约束条件：
目标函数
式中：Pi，t为机组i在时段t的出力，Sl+和Sl-为线路l潮流约束的松弛变量；
(5)构建拉格朗日函数，在负荷节点，通过拉格朗日函数对负荷求导得到节点电价：
式中：ρn为节点n的电价，λt为时段t下系统负荷平衡约束的影子价格，和为系统线路l潮流约束的影子价格，Gl，n为线路l对节点n的节点导纳矩阵；
在发电节点，通过拉格朗日函数对机组出力求导得到：
式中：为时段t系统上备用约束的影子价格，为时段t系统下备用约束的影子价格，为机组i在时段t出力上限约束的影子价格，为机组i在时段t出力下限约束的影子价格，为机组i在时段t爬坡约束的影子价格，为机组i在时段t+1爬坡约束的影子价格，为机组i在时段t滑坡约束的影子价格，为机组i在时段t+1滑坡约束的影子价格，和为线路l在时段t潮流约束的影子价格；
得到此时节点电价：



将节点边际电价视作出力及各约束条件的综合结果：
ρ＝Ci+ARev+APower+ARampUp+ARampDown(1-5)；
式中：ARev为备用分量，APower为出力分量，ARampUp为爬坡分量，ARampDown为滑坡分量。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：观察步骤(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵帅，王森，杨晓静，甘智勇，卢向东，宋晓博，孙灿，艾邓鑫，周义刚，薛泽海，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12