一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法技术

本发明专利技术公开了一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法，上层模型为规划层模型，以电网扩展规划成本以及火电机组的运行与改造成本最小为目标，考虑火电机组以及电网规划的投资约束，形成规划决策，将决策结果传递到下层。下层模型为市场出清模型，出清模型分两步分别对主能量市场即辅助服务市场进行出清，其中日前出清模型为主能量市场出清，基于各机组的边际成本最小计算网络的最优潮流，发电机出力约束控制在常规调峰基准以上。日内出清为调峰市场出清，基于实时的风电波动曲线，计算日内的调峰需求，调峰报价按照调峰成本以及该时刻各节点边际电价乘以调峰收益系数核算，从而满足日内由于风电波动带来的调峰需求。求。求。

【技术实现步骤摘要】
一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法


[0001]本专利技术属于电力系统规划
，具体涉及一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法；电力市场竞争机制、双层规划模型及其求解、网源协同提升在电网扩展规划中的应用。

技术介绍

[0002]已有研究面向调峰市场的火电机组深调改造决策模型，讨论火电机组如何进行投油改造可以在调峰市场中获得利润的最大化。但是，电网的传输能力需要与不断发展的源荷分布相匹配，可再生能源的地理位置相对固定，通道传输能力能否支持其调用最优的调峰资源需要得到电网规划的支持。作为电力的通道商，为活力迸发的电力市场提供良好的市场竞争环境是电网企业的盈利手段与职责所在。因此，电网与电源的规划需要紧密耦合，通过网源协同提升来适应不断发展的市场化进程。现在已有同时考虑系统灵活性指标的网源协同规划模型，如考虑系统灵活性资源供需平衡，考虑运行周期内灵活性裕度最大或灵活性缺额最小等。但基于灵活性指标的规划模型忽略了市场环境下的价值引导，如何以市场-规划耦合的形式促进系统灵活性的提升具有重要意义。
[0003]目前，首先在火电机组参与调峰市场的决策研究领域，多默认火电机组参与调峰市场的优先级大于参与主能量市场，忽略了主能量市场与辅助服务市场的耦合。在辅助服务市场日益健全环境下，研究火电机组在多目标市场中的决策空间问题具有重要研究意义。现有的网源协同规划多从灵活性指标的评判来评价规划决策的优劣，鲜有与市场出清模型相耦合的研究。目前的灵活性评价指标繁多，有从系统灵活性缺额的角度评价电力系统灵活性，也有从灵活性资源供需平衡角度出发通过网源协同优化提升系统灵活性资源供给能力。但是，依据各种灵活性指标作为规划目标，缺少市场价值信号引导，易导致电网的过度投资。
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是：
[0005]1)如何建立合适的市场出清机制，在火电机组参与市场决策中实现主能量市场与调峰辅助服务市场的耦合，形成多目标市场下火电机组参与市场的最优决策。
[0006]2)如何通过双层规划模型，将电网投资、火电机组深调改造投资、主能量市场出清、调峰市场出清等多个子优化问题耦合，并实现模型的求解。
[0007]因此,现阶段需设计一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法,来解决以上问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术目的在于提供一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，如：1)如何建立合适的市场出清机制，在火电机组参与市场决策中实现主能量市场与调峰辅助服务市场的耦合，形成多目标市场下火电机组参与市场的最优决策。2)如何通过双层规划模型，将电网投资、火电机组深调改造投资、主能
量市场出清、调峰市场出清等多个子优化问题耦合，并实现模型的求解。
[0009]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0010]一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法，具体步骤如下：
[0011]提供网源协同规划双层模型，具体包括，
[0012]上层模型为规划层模型，以电网扩展规划成本以及火电机组的运行与改造成本最小为目标，考虑火电机组以及电网规划的投资约束，形成规划决策，将决策结果传递到下层模型；
[0013]下层模型为市场出清模型，出清模型分两步分别对主能量市场即辅助服务市场进行出清，其中，
[0014]日前出清模型为主能量市场出清，基于各机组的边际成本最小计算网络的最优潮流，发电机出力约束控制在常规调峰基准以上；
[0015]日内出清为调峰市场出清，基于实时的风电波动曲线，计算日内的调峰需求，调峰报价按照调峰成本以及该时刻各节点边际电价乘以调峰收益系数核算，从而满足日内由于风电波动带来的调峰需求。
[0016]进一步的，所述规划层模型具体如下：
[0017]规划层模型考虑线路扩展规划与机组的深调改造成本，以总投资收益最大为目标，约束考虑线路扩展规划支路数量约束，线路投资成本约束；即
[0018]max F1+F
2-C
1-C2[0019]其中F1为电网投资收益，F2发电商收益，C1为电网投资成本，C2为发电机深调改造一次成本；
[0020]F1＝α
·
ΔP
wind
[0021]F2＝F
main
+F
peak
[0022]其中ΔP
wind
为规划前后风电消纳差异，α为风电效益系数；F
main
为主能量市场收益，F
peak
为调峰市场收益；线路扩展规划投资预算资金采用等年值法根据投资年限计算年等值投资成本，其表达式为：
[0023][0024][0025]C1≤C
1max
[0026]C2≤C
2max
[0027]C1表示电网规划方案的等额年投资成本；η1为电网投资贴现率；C2表示源侧改造的等额年投资成本，η2为电源改造投资贴现率，m表示规划年限；c
n1
和L
n1
分别表示新建输电走廊单位长度投资成本和输电线路长度，c
n2
为机组深调改造一次投资成本，G
n1
为深调容量；N
D
为待改造火电机组数量，N
w
为待选集线路数量；C
1max
与C
2max
分别线路投资与电源改造投资预算最大值；ω
n1
与ω
n2
分别为线路以及机组改造的0-1决策变量。
[0028]进一步的，所述出清层模型具体如下：
[0029]具有投油调峰能力的机组需要分段核算其调峰成本：
[0030]常规调峰阶段只考虑机组的边际运行成本
[0031]C
RPR
＝λ
i
P
igen
[0032]其中λ
i
为i号机组的边际运行成本，P
igen
为i号机组实际出力；
[0033]深度调峰阶段考虑机组的寿命损耗以及边际运行成本
[0034]C
DPR
＝λ
i
P
igen
+C
life
[0035]其中λ
i
为i号机组的边际运行成本，P
igen
为i号机组实际出力，C
life
为处于深调区域机组的机组寿命损耗成本；
[0036]投油助燃调峰阶段考虑机组的寿命损耗，投油成本以及边际运行成本：
[0037][0038][0039]其中λ
i
为i号机组的边际运行成本，P
igen
为i号机组实际出力，C
life
为处于深调区域机组的机组寿命损耗成本，为投油成本，为维持稳燃条件所需油耗量，π
oil
为当季单位油量价格。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法，其特征在于，具体步骤如下：提供网源协同规划双层模型，具体包括，上层模型为规划层模型，以电网扩展规划成本以及火电机组的运行与改造成本最小为目标，考虑火电机组以及电网规划的投资约束，形成规划决策，将决策结果传递到下层模型；下层模型为市场出清模型，出清模型分两步分别对主能量市场即辅助服务市场进行出清，其中，日前出清模型为主能量市场出清，基于各机组的边际成本最小计算网络的最优潮流，发电机出力约束控制在常规调峰基准以上；日内出清为调峰市场出清，基于实时的风电波动曲线，计算日内的调峰需求，调峰报价按照调峰成本以及该时刻各节点边际电价乘以调峰收益系数核算，从而满足日内由于风电波动带来的调峰需求。2.如权利要求1所述的一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法，其特征在于，所述规划层模型具体如下：规划层模型考虑线路扩展规划与机组的深调改造成本，以总投资收益最大为目标，约束考虑线路扩展规划支路数量约束，线路投资成本约束；即maxF1+F
2-C
1-C2其中F1为电网投资收益，F2发电商收益，C1为电网投资成本，C2为发电机深调改造一次成本；F1＝α
·
ΔP
wind
F2＝F
main
+F
peak
其中ΔP
wind
为规划前后风电消纳差异，α为风电效益系数；F
main
为主能量市场收益，F
peak
为调峰市场收益；线路扩展规划投资预算资金采用等年值法根据投资年限计算年等值投资成本，其表达式为：成本，其表达式为：C1≤C
1max
C2≤C
2max
C1表示电网规划方案的等额年投资成本；η1为电网投资贴现率；C2表示源侧改造的等额年投资成本，η2为电源改造投资贴现率，m表示规划年限；c
n1
和L
n1
分别表示新建输电走廊单位长度投资成本和输电线路长度，c
n2
为机组深调改造一次投资成本，G
n1
为深调容量；N
D
为待改造火电机组数量，N
w
为待选集线路数量；C
1max
与C
2max
分别线路投资与电源改造投资预算最大值；ω
n1
与ω
n2
分别为线路以及机组改造的0-1决策变量。3.如权利要求2所述的一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法，其特征在于，所述出清层模型具体如下：具有投油调峰能力的机组需要分段核算其调峰成本：
常规调峰阶段只考虑机组的边际运行成本C
RPR
＝λ
i
P
igen
其中λ
i
为i号机组的边际运行成本，为i号机组实际出力；深度调峰阶段考虑机组的寿命损耗以及边际运行成本C
DPR
＝λ
i
P
igen
+C
life
其中λ
i
为i号机组的边际运行成本，为i号机组实际出力，C
life
为处于深调区域机组的机组寿命损耗成本；投油助燃调峰阶段考虑机组的寿命损耗，投油成本以及边际运行成本：投油助燃调峰阶段考虑机组的寿命损耗，投油成本以及边际运行成本：其中λ
i
为i号机组的边际运行成本，为i号机组实际出力，C
life
为处于深调区域机组的机组寿命损耗成本，为投油成本，为维持稳燃条件所需油耗量，π
oil
为当季单位油量价格。4.如权利要求3所述的一种风电并网下面向多目标市场的网源协同规划方法，其特征在于，所述日前出清模型具体如下：日前出清考虑系统主能量出清，该出清模型基于直流最优潮流，以系统总发电成本最小为目标；小为目标；小为目标；小为目标；其中为各节点发电机t时刻出力，N
gen
为发电机组总数，为各节点t时刻的负荷大小，τ
i
为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文涛，刘方，胥威汀，唐权，李婷，王云玲，苏韵掣，朱觅，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：