一种考虑优先计划与市场交易的通道容量优化配置方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑优先计划与市场交易的通道容量优化配置方法，以线路年投资收益最大为目标函数，新建线路路径为决策变量，投资预算约束、新建线路数量约束、N

【技术实现步骤摘要】
一种考虑优先计划与市场交易的通道容量优化配置方法


[0001]本专利技术涉及电力系统规划领域，具体是一种考虑优先计划与市场交易的通道容量优化配 置方法。

技术介绍

[0002]在新一轮电力体制改革背景下，我国设立了“有序放开发用电计划”、建立高效电力市场 体系的目标，电力市场规模不断扩大，结构日趋完善。2019年全国各电力交易中心组织交易 量达2.8344
×
1012kWh；同年，我国首批8个电力现货市场建设试点省份启动模拟试运行。 电力电量平衡机制正在从“计划管理”的传统模式向“市场调节”的新模式转型。
[0003]在转型过程中，计划与市场模式并存的双轨制量价体系将长期存在。计划电量基于重要 民生需求、生态文明建设、电网安全运行等因素，一般以政府核定的价格保障非市场用户的 电力供应。市场化电量在充分保障电网安全稳定运行的前提下，以分时价格信号促进交易竞 争，实现电力资源的高效优化配置。两者定位与价格体系的差异决定了现货市场结算将受到 市场主体行为、电量水平等因素的影响；因此，过渡期双轨制模式下计划与市场的衔接模式 将是电力市场的关键设计之一。现阶段关于非市场化和市场化发用电两侧的结算平衡问题， 以及市场运行的各类因素对不同模式下市场主体利益分配和不平衡资金影响的研究较为分散。
[0004]而在电力市场化进程不断推进的背景下，电网规划投资效益与通道传输潮流流量、通道 利用率有关。传统电网规划难以反映未来一段时间，竞争市场态势下，市场主体的规划意愿。 就电网投资收益而言，优先电量属于基础部分，波动性不强，如何撬动市场交易部分的电量 增长直接关乎投资回收效益。
[0005]在高比例水电输电系统中，在丰水期，由于火电机组最小开机出力要求，往往要求火电 机组以最小开机出力运行，负荷增量部分优先通过水电补充以减少弃水；在枯水期，以无弃 水原则，优先消纳水电来水电量，再由火电满足剩余电量。由于水火的边际发电成本差异巨 大，丰枯季同一节点的节点电价差可达上百元每兆瓦时。目前考虑市场交易要素与水电丰枯 特性的电网规划研究较少，已有研究往往仅通过分析丰枯季节点电价的差异来优化通道利用 率，实现全年全网通道利用率更优。
[0006]目前，考虑市场要素的电网规划多以纯市场交易为主，没有考虑当包含优先计划电量时， 发电侧其市场决策空间有何限制。另外，高比例水电输电系统其丰枯特性对电力市场运行秩 序维护具有较高要求，在考虑了水火互济市场规则后系统外送通道容量如何优化才能促进市 场交易达成，充分调动市场活力是亟待解决的现实问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种考虑优先计划与市场交易的通道容量 优化配置方法，包括如下过程:
[0008]以线路年投资收益最大为目标函数，新建线路路径为决策变量，投资预算约束、新
建线 路数量约束、N
‑
1安全约束为约束条件建立规划层模型，根据规划层模型得到规划决策；
[0009]基于直流最优潮流模型，在优先计划电量和直接交易电量的基础上得到出清层模型，根 据规划决策，通过出清层模型进行现货市场出清，将出清后的网络潮流返回规划层模型；
[0010]将采用KKT条件将上层规划层模型和下层出清层模型耦合为混合整数规划模型，根据混 合整数规划模型得到投资收益。
[0011]进一步的，所述的以线路年投资收益最大为目标函数，新建线路路径为决策变量，投资 预算约束、新建线路数量约束、N
‑
1安全约束为约束条件建立规划层模型，包括如下过程:
[0012]上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。
[0013]maxF1‑
C1[0014]其中F1为电网投资收益，C1为电网投资成本。
[0015]F1＝αP
line
[0016]其中α为全网统一输配电价，P
line
为全网线路潮流总和。
[0017]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：
[0018][0019]C1≤C
1max
[0020]C1表示电网规划方案的等额年投资成本；η表示贴现率；m表示规划年限；c
n
和L
n
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，N
w
为待选集线路数量。C
max
为投资预 算最大值。
[0021]进一步的，所述的基于直流最优潮流模型，在优先计划电量和直接交易电量的基础上得 到出清层模型，包括如下过程：
[0022]基于的直流潮流模型为：
[0023][0024]其中N
gen
为系统发电机总数，为s日i号节点发电机组的报价曲线，分 别为s日i节点发电机在现货市场的中标电量；
[0025]约束条件为功率平衡约束、线路潮流约束以及发电机出力约束：
[0026][0027][0028][0029]为s日下i节点负荷大小，T
i
为节点i的功率传输分布因子，为线路m
‑
n的潮流 输送极限，为节点i在s日的优先计划电量出力，为节点i在s日的中长期交易电量，为发电机出力区间，N为系统节点总数；
[0030]直接交易电量的水火互济约束：
[0031][0032][0033]其中表示s日i节点水电中长期交易电量，表示s日i节点火电中长期交易电量， ξ
s
为s日的水火互济比例；
[0034]优先计划电量需要在全年滚动平衡，因此有以下等式约束：
[0035][0036]其中为i节点全年总优先计划电量，该等式表示各节点计划电量可在全年滚动平衡； 基于单时段负荷价格弹性模型得到规划后区域负荷：
[0037]P
iload
′
＝P
iload
[1+e(δ
′‑
δ0)/δ0][0038]并根据上层传递的规划决策中包含的新建线路的网架信息与负荷数据重新计算网络潮流， 将新的网络潮流返回上层决策，新的网络潮流为：
[0039][0040]其中P
iload
′
为计及需求响应后节点负荷，e为需求的价格弹性系数，δ0、δ
′
分别为规划前 后节点边际电价，l为系统支路总数，P
line
为计及电价弹性后系统线路潮流总和。
[0041]进一步的，所述的将采用KKT条件将上层规划层模型和下层出清层模型耦合为混合整数 规划模型，包括如下过程：
[0042]KKT条件如下：
[0043][0044]δ
Τ
+ρ1+ρ2Τ
‑
ρ3+ρ4＝0
[0045]ρ1(P
s,G
‑
P
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑优先计划与市场交易的通道容量优化配置方法，其特征在于，包括如下过程:以线路年投资收益最大为目标函数，新建线路路径为决策变量，投资预算约束、新建线路数量约束、N
‑
1安全约束为约束条件建立规划层模型，根据规划层模型得到规划决策；基于直流最优潮流模型，在优先计划电量和直接交易电量的基础上得到出清层模型，根据规划决策，通过出清层模型进行现货市场出清，将出清后的网络潮流返回规划层模型；将采用KKT条件将上层规划层模型和下层出清层模型耦合为混合整数规划模型，根据混合整数规划模型得到投资收益。2.根据权利要求1所述的一种考虑优先计划与市场交易的通道容量优化配置方法，其特征在于，所述的以线路年投资收益最大为目标函数，新建线路路径为决策变量，投资预算约束、新建线路数量约束、N
‑
1安全约束为约束条件建立规划层模型，包括如下过程:上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。max F1‑
C1其中F1为电网投资收益，C1为电网投资成本。F1＝αP
line
其中α为全网统一输配电价，P
line
为全网线路潮流总和。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：C1≤C
1max
C1表示电网规划方案的等额年投资成本；η表示贴现率；m表示规划年限；c
n
和L
n
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，N
w
为待选集线路数量。C
max
为投资预算最大值。3.根据权利要求1所述的一种考虑优先计划与市场交易的通道容量优化配置方法，其特征在于，所述的基于直流最优潮流模型，在优先计划电量和直接交易电量的基础上得到出清层模型，包括如下过程：基于的直流潮流模型为：其中N
gen
为系统发电机总数，为s日i号节点发电机组的报价曲线，分别为s日i节点发电机在现货市场的中标电量；约束条件为功率平衡约束、线路潮流约束以及发电机出力约束：约束条件为功率平衡约束、线路潮流约束以及发电机出力约束：
为s日下i节点负...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，苟竞，李奥，李婷，唐权，朱觅，陈玮，刘嘉蔚，
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：