一种电力现货市场对新能源利用的影响分析方法技术

一种电力现货市场对新能源利用的影响分析方法，其基于我国典型省级电力现货市场的出清原理及优化模型，采用因果分析的定性分析方法，提出了电力现货市场出清对新能源消纳量影响的相关因素；提出了基于特征提取的电网拓扑信息的数学建模方法，提取全局拓扑的关键信息，并且保留局部拓扑的详细信息，在不丢失拓扑关键信息的前提下，解决了电网拓扑常规表数学表规模庞大且具有稀疏性的难题；对众多市场因素进行了数学建模，对多种原始因素进行了耦合计算及信息提炼，对非数值因素进行了数值化表征，用因果分析改进了统计分析的适用性，精炼反映多种关键因素对新能源消纳的耦合影响。炼反映多种关键因素对新能源消纳的耦合影响。炼反映多种关键因素对新能源消纳的耦合影响。

【技术实现步骤摘要】
一种电力现货市场对新能源利用的影响分析方法


[0001]本专利技术属于新能源利用的影响分析
，具体涉及一种电力现货市场对新能源利用的影响分析方法。

技术介绍

[0002]随着“双碳”目标和新型电力系统建设要求的提出，建设面向新型电力系统的电力市场是我国电力市场演进过程中面临的新趋势和新挑战。近年来，随着我国新能源政策调整、电力市场化改革推进等，新能源参与电力市场的环境发生深刻变化。电力现货市场建设需要结合新型电力系统建设进程，充分考虑能源结构转型和源网荷储协同互动水平提升的需要，全面体现各类主体的能量价值、容量价值、调节价值、绿色价值。研究电力现货市场如何影响新能源消纳，是为定量评价准确反映出各类市场因素对新能源利用的不同影响、进一步探索促进新能源消纳的电力市场机制的关键环节。
[0003]在电力现货市场环境下，新能源参与市场有两种方式，一种是“报量不报价”的形式参与现货市场，新能源按照预测出力进行出清，不能定价，接受市场价格；另外一种是“报量报价”的形式参与现货市场，由电力现货市场优化日次机组启停及出力，并且按照节点边际电价结算，新能源的中标量可能小于或者等于预测出力，可为电力现货市场定价。可见，排除天气、故障等随机因素对新能源实际出力的的影响，电力现货市场对新能源消纳量的影响主要是“报量报价”参与模式下，机组的日前、实时出力计划分别是日前现货市场、实时现货市场的出清结果，虽然相比常规能源机组，新能源机组在跟随出力计划方面的可控性要差，但是，新能源在现货市场的中标结果是影响新能源消纳的重要因素。/>[0004]已有学者构建了关于新能源消纳与可再生能源配额制的系统动力学模型，分析了给定条件下不同消纳量权重制定方案对消纳量、可再生能源装机增长的影响。另有学者构建了新能源主要影响因素贡献度计算模型，对影响新能源消纳因素外送能力、负荷及中长期交易量进行评估，量化各因素的影响程度。还有学者基于灵敏度分析方法，定量分析了新能源装机、受电量、负荷增长速度等对新能源消纳的影响程度。
[0005]在考虑因素方面，现有关于新能源消纳影响因素的研究多侧重于外送受入能力、装机容量、负荷增长速度等非市场化因素，或者是研究可再生能源配额市场、中长期市场对新能源消纳的影响，尚未开展电力现货市场的出清边界及出清机制对新能源消纳量的相关影响分析。随着我国电力现货市场和深化改革及普遍推广，且我国大部分省份是现货全量集中型的现货市场模式，现货市场出清如何影响新能源利用是必须要考虑的重要因素。
[0006]在分析方法方面，现有关于新能源消纳影响因素的相关性分析方法中，系统动力学模型方法缺乏对相关因素的定量分析；灵敏度分析方法适用于同一种场景下、其他因素不变情况下的定量分析，缺乏对于边界条件复杂多变、多种因素相互耦合、具有统计学意义的相关因素定量分析。

技术实现思路

[0007]为解决现有技术中存在的不足，本专利技术的目的在于，提供一种电力现货市场对新能源利用的影响分析方法，其基于我国典型省级电力现货市场的出清原理及优化模型，采用因果分析的定性分析方法，提出了电力现货市场出清对新能源消纳量影响的相关因素；提出了基于特征提取的电网拓扑信息的数学建模方法，提取全局拓扑的关键信息，并且保留局部拓扑的详细信息，在不丢失拓扑关键信息的前提下，解决了电网拓扑常规表数学表规模庞大且具有稀疏性的难题；对众多市场因素进行了数学建模，对多种原始因素进行了耦合计算及信息提炼，对非数值因素进行了数值化表征，用因果分析改进了统计分析的适用性，精炼反映多种关键因素对新能源消纳的耦合影响。
[0008]本专利技术采用如下的技术方案。
[0009]一种电力现货市场对新能源利用的影响分析方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1：基于电力现货市场出清原理的新能源消纳相关因素定性分析；
[0011]步骤2：针对新能源消纳相关因素进行数学建模；
[0012]步骤3：对新能源消纳相关因素的建模数据的规范化处理；
[0013]步骤4：对规范化处理后的新能源消纳相关因素的建模数据进行基于相似性分析的定量分析。
[0014]优选地，所述新能源消纳相关因素包括市场供需、负荷波动、电网拓扑及运行方式、市场成员申报信息、辅助服务资源供需、爬坡能力与新能源机组的出力控制能力这样的因素。
[0015]优选地，所述市场供需包括由新能源负荷侧市场化市场成员的申报量与非市场化负荷的母线负荷预测加总、新能源系统网损、外来电力与省内固定出力的新能源机组出力之和总加决定的市场空间以及由新能源机组的额定装机容量、新能源机组的发电能力、新能源机组的申报最大容量、新能源机组的检修后的容量与新能源机组的厂用电率决定的发电侧有效发电能力；
[0016]所述负荷波动包括由设定时刻的新能源系统负荷和所有时段的新能源系统平均负荷决定的负荷波动率以及由高峰时刻的新能源系统负荷和低谷时刻的新能源系统负荷决定的峰谷差；
[0017]所述电网拓扑及运行方式由新能源电网的全网节点和新能源电网的断面灵敏度矩阵决定；
[0018]所述市场成员申报信息由新能源机组申报价格决定；
[0019]所述辅助服务资源供需包括辅助服务的需求情况与辅助服务的供给情况，所述辅助服务的需求情况包括新能源系统的备用需求与调频需求；所述辅助服务的供给情况包括新能源系统的备用辅助服务申报总量、新能源系统的实际可用备用资源总量、新能源系统的调频辅助服务申报总量以及新能源系统的可用调频资源总量；
[0020]所述爬坡能力包括新能源系统的整体爬坡能力和滑坡能力，以及关注的新能源机组的爬坡能力和滑坡能力；
[0021]所述新能源机组的出力控制能力由新能源机组的实时市场出清结果与实际出力决定。
[0022]优选地，所述步骤2具体包括：
[0023]对市场供需建模，其包括：
[0024]按照公式(1)建模市场空间：
[0025]I
MarketSpace
＝L
system
+L
oss
‑
P
transregion
‑
P
fixpower
ꢀꢀꢀ
(1)
[0026]式中，I
MarketSpace
表示市场空间，L
system
表示新能源负荷侧市场化市场成员的申报量与非市场化负荷的母线负荷预测加总，L
oss
表示新能源系统网损，P
transregion
表示外来电力，P
fixpower
表示省内新能源的固定出力机组出力之和总加；
[0027]按照公式(2)建模发电侧有效发电能力：
[0028][0029]式中，I
GenAbility
表示输电系统的发电侧有效发电能力，C
i
是指输电机组i的额定装机容量，A
i
表示输电机组i的发电能力，B
i
表示输电机组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电力现货市场对新能源利用的影响分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：基于电力现货市场出清原理的新能源消纳相关因素定性分析；步骤2：针对新能源消纳相关因素进行数学建模；步骤3：对新能源消纳相关因素的建模数据的规范化处理；步骤4：对规范化处理后的新能源消纳相关因素的建模数据进行基于相似性分析的定量分析。2.根据权利要求1所述的电力现货市场对新能源利用的影响分析方法，其特征在于，所述新能源消纳相关因素包括市场供需、负荷波动、电网拓扑及运行方式、市场成员申报信息、辅助服务资源供需、爬坡能力与新能源机组的出力控制能力这样的因素。3.根据权利要求2所述的电力现货市场对新能源利用的影响分析方法，其特征在于，所述市场供需包括由新能源负荷侧市场化市场成员的申报量与非市场化负荷的母线负荷预测加总、新能源系统网损、外来电力与省内固定出力的新能源机组出力之和总加决定的市场空间以及由新能源机组的额定装机容量、新能源机组的发电能力、新能源机组的申报最大容量、新能源机组的检修后的容量与新能源机组的厂用电率决定的发电侧有效发电能力；所述负荷波动包括由设定时刻的新能源系统负荷和所有时段的新能源系统平均负荷决定的负荷波动率以及由高峰时刻的新能源系统负荷和低谷时刻的新能源系统负荷决定的峰谷差；所述电网拓扑及运行方式由新能源电网的全网节点和新能源电网的断面灵敏度矩阵决定；所述市场成员申报信息由新能源机组申报价格决定；所述辅助服务资源供需包括辅助服务的需求情况与辅助服务的供给情况，所述辅助服务的需求情况包括新能源系统的备用需求与调频需求；所述辅助服务的供给情况包括新能源系统的备用辅助服务申报总量、新能源系统的实际可用备用资源总量、新能源系统的调频辅助服务申报总量以及新能源系统的可用调频资源总量；所述爬坡能力包括新能源系统的整体爬坡能力和滑坡能力，以及关注的新能源机组的爬坡能力和滑坡能力；所述新能源机组的出力控制能力由新能源机组的实时市场出清结果与实际出力决定。4.根据权利要求1所述的电力现货市场对新能源利用的影响分析方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：对市场供需建模，其包括：按照公式(1)建模市场空间：I
MarketSpace
＝L
system
+L
oss
‑
P
transregion
‑
P
fixpower
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，I
MarketSpace
表示市场空间，L
system
表示新能源负荷侧市场化市场成员的申报量与非市场化负荷的母线负荷预测加总，L
oss
表示新能源系统网损，P
transregion
表示外来电力，P
fixpower
表示省内新能源的固定出力机组出力之和总加；按照公式(2)建模发电侧有效发电能力：
式中，I
GenAbility
表示输电系统的发电侧有效发电能力，C
i
是指输电机组i的额定装机容量，A
i
表示输电机组i的发电能力，B
i
表示输电机组i的申报最大容量，X
i
表示输电机组i的检修后的容量，u
i
是指机组i的厂用电率，i为自然数；对负荷波动建模，其包括：按照公式(3)建模负荷波动率：式中，I
LoadWave
表示负荷波动率，L
t
表示时刻t的新能源系统负荷，L
ave,alltime
表示所有时段的新能源系统平均负荷；按照公式(4)建模峰谷差：I
diff
＝L
peak
‑
L
valley
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，I
diff
表示峰谷差，L
peak
表示高峰时刻的新能源系统负荷，L
valley
表示低谷时刻的新能源系统负荷；对电网拓扑及运行方式建模，其包括：求取新能源电网的全网节点对断面灵敏度矩阵的特征值与特征向量，将特征值小于一定阈值的特征值及其对应的特征向量删除，以实现矩阵降维；对市场成员申报信息建模，其包括：对各新能源系统发电侧机组的申报价格按照公式(5)进行按报价段均值化处理：式中，price
i
为新能源系统发电侧机组i的单位容量申报价格，C
i,l
为新能源系统发电侧机组i在容量段l条件下的容量，Pr
i,l
为新能源系统发电侧机组i在容量段l条件下的单位容量申报价格,l为自然数；按照公式(6)建模新能源全系统发电侧申报均价：式中，I
aveGenPrice
为新能源全系统发电侧申报均价，price
i
为新能源系统发电侧机组i的单位容量申报价格，C
i
为新能源系统发电侧机组i的容量；按照公式(7)建模新能源全系统负荷侧申报均价：式中，I
aveBlPrice
为新能源全系统负荷侧申报均价，price
bl
为新能源系统负荷侧机组bl的单位容量申报价格，C
bl
为新能源系统负荷侧机组bl的容量，bl为自然数；按照公式(8)建模关注新能源机组的申报价格：I
aim
＝price
aim
ꢀꢀꢀꢀ
(8)式中，I
aim
、price
aim
表示待进行相关性分析研究的某新能源机组的申报价格；
对辅助服务资源供需建模，其包括：按照公式(9)建模来表征辅助服务的充裕性：式中，I
ratio
表示辅助服务需求量与新能源预测电力总加的比例，D
Reserve
表示新能源系统的备用需求量，D
Reg
表示新能源系统的调频需求量，P
NewEnergy
表示新能源预测电力总加；对爬坡能力建模，其包括：1)按照公式(10)建模新能源系统的整体爬坡能力：式中，I
rampupAbility
表示新能源系统的整体爬坡能力，R
i,rampup
表示机组i的爬坡能力，Prdmin表示出清时段间隔；2)按照公式(11)建模新能源系统的整体滑坡能力：式中，I
rampdnAbility
表示新能源系统的整体滑坡能力，R
i,rampdn
表示机组i的滑坡能力，Prdmin表示出清时段间隔；对新能源机组的出力控制能力建模，其包括：基于新能源的实时市场出清结果P
clearing
与实际出力P
real
之间的偏差，作为表征新能源机组的出力控制能力的数学模型，其表达式为公式(12)所示：I
ControlAbility
＝P
clearing
‑
P
real
ꢀꢀꢀꢀ
(12)。5.根据权利要求1所述的电力现货市场对新能源利用的影响分析方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：对新能源消纳相关因素的建模数据进行数据清理、数据集成、数据变换与数据归约；所述数据清理包括对新能源消纳相关因素的建模数据进行去噪处理；所述数据集成包括对新能源消纳相关因素的建模数据进行组合使其成为一个整体；所述数据变换包括对新能源消纳相关因素的建模数据进行编码得到编码数据；所述数据归约包括对新能源消纳相关因素的建模数据统一量纲。6.根据权利要求1所述的电力现货市场对新能源利用的影响分析方法，其特征在于，所述步骤4包括以下三种方法：第一种方法，即按照公式(13)来求取皮尔森pearson相关系数：式中，ρ
X,Y
表示连续变量(X,Y)的皮尔森相关性系数，cov(X,Y)表示X,Y的协方差，ρ
X
及ρ
Y
分别表示X,Y各自的标准差，X,Y为不同的规范化处理后的新能源消纳相关因素的建模数据；第二种方法，即按照公式(14)来求取斯皮尔曼spearman相关系数：
式中，对两个变量成对的取值分别按照从小到大或者从大到小顺序编秩，R
j
代表X
j
的秩次，Q
j
代表Y
j
的秩次，n为样本量，X
j
和Y
j
分别为两组从规范化处理后的新能源消纳相关因素的建模数据取样而得的样本中的第j个数据；第三种方法，即按照公式(15)来求取肯德尔kendall相关系数：肯德尔相关系数为规范化处理后的新能源消纳相关因素的建模数据中的同序对P与异序对之差与总对数的比值。7.一种利用权利要求1
‑
6任一项权利要求所述方法的电力现货市场对新能源利用的影响分析装置，其特征在于，包括：定性模块，所述定性模块用于基于电力现货市场出清原理的新能源消纳相关因素定性分析；建模模块，所述建模模块用于针对新能源消纳相关因素进行数学建模；规范化处理模块，所述规范化处理模块用于对新能源消纳相关因...

【专利技术属性】
技术研发人员：史新红，张慧颖，沙漠，乔宁，张超，张静，田宏杰，李强，景华，张吉生，陈海东，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：