日前电能量与备用辅助服务联合出清方法技术

本发明专利技术公开了日前电能量与备用辅助服务联合出清方法，包括如下步骤，获取参数数据；将参数数据输入预先构建的计及净负荷不确定性的鲁棒优化模型，得到最差场景下的最优出清方案；其中，鲁棒优化模型基于风险成本模型和日前电能量和备用市场联合出清模型构建；风险成本模型包括考虑机组故障和净负荷预测误差的上备用风险成本模型，以及考虑负荷非计划退出和净负荷预测误差的下备用风险成本模型；日前电能量和备用市场联合出清模型以系统运行成本最小化为目标进行构建。本发明专利技术能够为市场决策者找到系统内最差情景下的最优出清方案，为市场抵抗不确定性的风险提供了更完善的参考决策。决策。决策。

【技术实现步骤摘要】
日前电能量与备用辅助服务联合出清方法


[0001]本专利技术涉及日前电能量与备用辅助服务联合出清方法，属于联合出清


技术介绍

[0002]随着电力市场改革的不断推进，我国日前电力市场的交易机制更加灵活，交易产品从单一的电能量市场向电能量和辅助服务并行的多类型市场过渡，交易主体从单一发电侧资源向源荷多类型资源扩展，运营模式从各市场独立运营向多市场联合运营迁移。柔性负荷是负荷侧参与市场竞争的重要负荷资源，对于电力经济运行的影响日益凸显。在供电无法满足用电需求增长的大城市，柔性负荷的削峰填谷作用对保障电网的安全运行起了关键作用。作为一种可调节的负荷资源，通过适时中断或转移部分负荷可以为系统提供备用容量，提高电力调度的弹性空间，减轻火电机组提供备用的压力，因此柔性负荷的调度问题成为近年来研究的热点。柔性负荷是指在一定时间段内灵活可变的负荷，包含具备双向调节能力的电动汽车、储能、蓄能以及分布式电源、微电网等，其用电行为可对价格信号做出灵活响应。柔性负荷可以分为可中断负荷、可平移负荷、可转移负荷。
[0003]随着我国电力市场的不断完善，柔性负荷参与日前电能量市场和辅助服务市场的条件逐步具备，辅助服务市场通常分为备用、调频、调峰、自动发电控制、黑启动服务和无功调节等。可中断负荷是指可根据自身需要对用电量进行一定削减的负荷，如空调、照明等，可中断负荷示意图如图2所示。可转移负荷是指在一个调度周期内(如一天)总用电量不变，但用电特性灵活，各时段用电量可灵活调节，如电动汽车换电站、储能以及工商业用户的部分负荷等，可转移负荷示意图如图3所示。
[0004]在电力系统运行的过程中，机组的随机故障、负荷及新能源出力预测误差等不确定因素会影响系统的稳定性。为了保证电力系统安全可靠运行，需要预留一定备用容量应对以上不确定因素。由于发电机组具有较好的响应能力，通常作为备用容量的主要来源，但无论是高负荷期间让发电机预留备用不响应负荷的用电需求，还是低负荷期间使其短期增开机组、低负载率运行提供备用，对系统和发电侧都是不经济甚至不可靠的。此时，若是考虑由柔性负荷为系统提供备用容量，会大幅度降低系统运行成本。系统备用可以由发电机组提供，也可以通过调节柔性负荷让出备用功率。备用市场可以根据发电机组或柔性负荷提供的系统备用成本，灵活配置发电机与柔性负荷备用，实现资源高效配置。
[0005]在早期的日前备用市场，仅考虑发电侧提供备用，且备用市场独立于电能量市场运营。基于日前电能量市场出清结果，发电侧综合考虑备用服务成本与其经济和社会价值，根据备用服务定价模型优化备用价格。随着备用市场的日趋完善，柔性负荷也逐步参与提供系统备用，发电机组和柔性负荷用户依据自身的成本及经营策略分别进行报价参与备用市场投标，在交易机构确定备用容量分配之后，发电机组和柔性负荷用户分别进行出清。但以上仅就备用市场进行分析，未考虑与电能量市场结合的情况。综上，现有研究考虑了机组和柔性负荷参与的电能量和备用辅助服务的联合出清，但大多未能综合考虑上下备用不足带来的风险。此外，考虑可再生能源和负荷不确定性的电能量与备用辅助服务联合出清研
究较少。这些预测值的不确定性对市场出清结果有一定的影响，综合考虑它们将大大增强市场抵御不确定风险的能力。
[0006]考虑电能量市场和备用市场联合出清时，发电侧可基于自身的发电成本、启动成本及备用调度成本的报价函数进行报价，柔性负荷用户基于用电效益及备用调度成本，在日前上报不同时段的可调容量及价格，由交易机构按照购电成本最小化原则，在满足一定的系统约束条件下进行出清，用户得到的电价等于出清后的系统边际电价。基于节点边际电价的现货市场以每个节点向用户供电的边际成本来确定节点电价，节点电价这种定价方式向用户提供经济信号，促进市场的充分竞争，对系统建设具有积极促进作用。
[0007]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域普通技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供日前电能量与备用辅助服务联合出清方法，通过基于风险成本模型和日前电能量和备用市场联合出清模型构建的鲁棒优化模型，能够为市场决策者找到系统内最差情景下的最优出清方案，为市场抵抗不确定性的风险提供了更完善的参考决策。
[0009]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0010]本专利技术公开了日前电能量与备用辅助服务联合出清方法，包括如下步骤，
[0011]获取参数数据；
[0012]将所述参数数据输入预先构建的计及净负荷不确定性的鲁棒优化模型，得到最差场景下的最优出清方案；
[0013]其中，所述鲁棒优化模型基于风险成本模型和日前电能量和备用市场联合出清模型构建；所述风险成本模型包括考虑机组故障和净负荷预测误差的上备用风险成本模型，以及考虑负荷非计划退出和净负荷预测误差的下备用风险成本模型；所述日前电能量和备用市场联合出清模型以系统运行成本最小化为目标进行构建。
[0014]进一步的，所述风险成本模型的表达式如下：
[0015][0016]其中，A(R
t
)为风险成本；为下备用风险成本；为上备用风险成本。
[0017]进一步的，所述风险成本模型的约束条件包括系统功率平衡约束、机组最小开停机时间约束、机组备用能力约束和线路潮流约束。
[0018]进一步的，所述下备用风险成本模型的表达式如下：
[0019][0020]其中，为下备用风险成本；C
G
为单位机组容量退出成本；为时刻t的系统下备用缺额期望值。
[0021]进一步的，所述上备用风险成本的表达式如下：
[0022][0023]其中，为上备用风险成本，C
L
为单位失负荷成本；为时刻t的系统上备用
缺额期望值。
[0024]进一步的，所述日前电能量和备用市场联合出清模型的目标函数minf如下：
[0025][0026]其中，C(P
i,t
)为常规机组i在时刻t的发电成本报价函数；为常规机组i在时刻t上备用容量的中标状态变量；分别为常规机组i在时刻t下备用容量的中标状态变量；为可转移负荷k在时刻t上备用容量的中标状态变量；为可转移负荷k在时刻t下备用容量的中标状态变量；为常规机组i在上备用市场中的报价函数；为常规机组i在下备用市场中的报价函数；为可中断负荷j在上备用市场中的报价函数；为可转移负荷k在上备用市场中的报价函数；为可转移负荷k在下备用市场中的报价函数；S
i
为常规机组i的启动成本；为常规机组i在时刻t的启停状态变量；Ω
SL
为可转移负荷集合；Ω
IL
为可中断负荷集合；Ω
T
为统计时间集合；Ω
G
为所有机组的集合。
[0027]进一步的，所述常规机组i在时刻t的发电成本报价函数C(P
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.日前电能量与备用辅助服务联合出清方法，其特征是，包括如下步骤，获取参数数据；将所述参数数据输入预先构建的计及净负荷不确定性的鲁棒优化模型，得到最差场景下的最优出清方案；其中，所述鲁棒优化模型基于风险成本模型和日前电能量和备用市场联合出清模型构建；所述风险成本模型包括考虑机组故障和净负荷预测误差的上备用风险成本模型，以及考虑负荷非计划退出和净负荷预测误差的下备用风险成本模型；所述日前电能量和备用市场联合出清模型以系统运行成本最小化为目标进行构建。2.根据权利要求1所述的日前电能量与备用辅助服务联合出清方法，其特征是，所述风险成本模型的表达式如下：其中，A(R
t
)为风险成本；为下备用风险成本；为上备用风险成本。3.根据权利要求2所述的日前电能量与备用辅助服务联合出清方法，其特征是，所述风险成本模型的约束条件包括系统功率平衡约束、机组最小开停机时间约束、机组备用能力约束和线路潮流约束。4.根据权利要求2所述的日前电能量与备用辅助服务联合出清方法，其特征是，所述下备用风险成本模型的表达式如下：其中，为下备用风险成本；C
G
为单位机组容量退出成本；为时刻t的系统下备用缺额期望值。5.根据权利要求2所述的日前电能量与备用辅助服务联合出清方法，其特征是，所述上备用风险成本的表达式如下：其中，为上备用风险成本，C
L
为单位失负荷成本；为时刻t的系统上备用缺额期望值。6.根据权利要求2所述的日前电能量与备用辅助服务联合出清方法，其特征是，所述日前电能量和备用市场联合出清模型的目标函数minf如下：其中，C(P
i,t
)为常规机组i在时刻t的发电成本报价函数；为常规机组i在时刻t上备用容量的中标状态变量；分别为常规机组i在时刻t下备用容量的中标状态变量；为可转移负荷k在时刻t上备用容量的中标状态变量；为可转移负荷k在时刻t下备用容量的中标状态变量；为常规机组i在上备用市场中的报价函数；为常规机组i在下备用市场中的报价函数；为可中断负荷j在上备用市场中的报价函数；为可转
移负荷k在上备用市场中的报价函数；为可转移负荷k在下...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨子，郝丽丽，杨娜，王正风，高卫恒，邵逸君，征程，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：