一种基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法技术

本发明专利技术公开了一种基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法，结合可靠性期权，构建发电商的收入模型。基于收入模型，对不同电源类型在所有场景下进行净利润计算，得到每种电源类型在所有场景下的净利润。基于发电商对于不同电源类型的风险偏好，确定净利润最低场景的个数及权重，结合得到的净利润，计算得到加权净利润作为发电容量的投资依据，更新不同发电机组的装机容量。将更新后的装机容量作为已知参数带入上一步的收入模型实现迭代，直至各发电机组的装机容量趋于稳定。模型中发电商结合自身的收益情况和风险偏好确定投资决策，从而得到期权机制下电力系统长期均衡的电源结构，对未来市场化下电网公司进行电网规划、调度、运行具有重要意义。行具有重要意义。行具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法


[0001]本专利技术属于电力系统优化分析领域，尤其涉及一种基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法。

技术介绍

[0002]运行成本接近于零的新能源快速发展，导致在现有基于边际成本定价的能量市场方式下发电机组无法通过能量市场收入回收固定成本，从而抑制发电机组的投资甚至造成现有发电机组的退役。容量机制作为能量市场的补充，在未来新能源为主体的新型电力系统中将发挥重要作用，目前国内外各地电力市场都在探究设计不同的容量机制。为了弥补现有两种主流容量机制的不足，可靠性期权这种金融工具愈发引起业界注意，目前已在意大利、爱尔兰和新英格兰等地被实践。
[0003]现有专利缺少可靠性期权下的电源结构模型研究，传统电源结构规划问题大部分都是基于集中优化得到均衡电源结构，而非通过市场化的手段。通过集中优化以实现全社会福利最大或总成本最小，然而实际的电源投资建设并非由一个集中的机构进行统一规划，更多取决于发电商的自发行为，与现实情况存在差异；此外，少数基于发电商投资行为的研究也未考虑不同主体之间的风险偏好和差异化投资决策，因此无法很好地衡量不同场景对发电商投资决策的影响即不同发电商对每个场景的看重程度。
[0004]专利技术专利CN 106374536 A提出的新能源接入条件下电力容量市场的低碳电源投资决策方法可视为本专利技术的相近方案。然而，除了容量机制不同，相比本专利技术提出的方法，近似专利没有考虑不确定性导致的多场景对于发电商风险的影响；同时近似方案中当待决策机组的综合利润为正时就投资，没有考虑机组退役的情况。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术目的是提供一种基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法，以解决难以问题。
[0006]为解决上述问题，本专利技术的技术方案为：
[0007]一种基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法，包括如下步骤：
[0008]S1：结合可靠性期权，构建发电商的收入模型，其中，收入模型包括在能量市场售电的收入和签订可靠性期权所带来的收入和支出的兑付；
[0009]S2：基于收入模型，对不同电源类型在所有场景下进行收入计算，并减去相应的固定成本和运行成本，得到每种电源类型在所有场景下的净利润；
[0010]S3：基于发电商对于不同电源类型的风险偏好，确定净利润最低场景的个数及权重，结合步骤S2的净利润，计算得到加权净利润，作为发电容量的投资依据，以此更新不同发电机组的装机容量；将更新后的装机容量作为已知参数带入步骤S2中的收入模型，并重复步骤S2至S3实现迭代，直至各发电机组的装机容量趋于稳定。
[0011]其中，步骤S1进一步包括步骤S1.1，具体为：
[0012]构建电力市场参与主体的参数与变量的定义函数；
[0013]其中，电力市场的参与主体包括发电机组和用户；
[0014]对于发电机组，参数包括装机容量，发电机组的出力曲线、燃料价格、新建单位容量的投资成本，以及不同电源类型的风险偏好；
[0015]变量包括新建或退役的装机容量、售电获得的能量收入、签订可靠性期权的能量收入、每个场景下的总成本和净利润；
[0016]对于用户，参数为负荷曲线。
[0017]其中，步骤S1进一步包括步骤S1.2，具体为：
[0018]基于收入模型，在所有场景下，构建能量市场售电收入计算函数，以对不同电源类型的发电机组在全年通过售电获得的收入进行计算，函数计算公式为：
[0019][0020]其中，g指代不同电源的发电机组类型，R
energy,g
为发电机组g在能量市场售电的收入，T为全年的小时数，Q
g,t
为发电机组g在t时刻的发电量，P
t
为t时刻能量市场的电价，H为全年发生停电的时刻，VOLL为停电发生时能量市场的电价，即用户愿意为避免停电而支付的费用。
[0021]其中，步骤S1进一步包括步骤S1.3，具体为：
[0022]基于收入模型，构建可靠性期权下的收入计算函数，以对发电商签订可靠性期权产生的收入进行计算，函数计算公式为：
[0023][0024]其中，R
option,g
为发电机组g在可靠性期权下的收入，为电源类型g的签约容量，P
option
为签约容量的单价，SP为期权的行权价格。
[0025]其中，步骤S2进一步包括步骤S2.1，具体为：
[0026]根据能量市场售电收入计算函数和可靠性期权收入计算函数，构建不同场景下的总收入计算函数，函数计算公式为：
[0027][0028]其中，R
g,drf
为发电机组g在场景d、r、f下的总收入，d、r、f为具体场景下的三种不确定性因素，分别为负荷、新能源出力和燃料价格，D、R、F分别为所有的负荷、新能源出力、燃料价格的场景集合；
[0029]进一步地，遍历每次迭代下的场景，可以计算得到发电机组的签约容量和用户支付的签约容量的单价，具体如下：
[0030][0031][0032]其中，C
g
为发电机组g的装机容量，A
g
为发电机组g的可用率，G
conv
为传统的发电机组，N
D
×
N
R
×
N
F
为所有的场景数，G
res
为新能源的发电机组；和P
option
在同一次迭代下均相同。
[0033]其中，步骤S2进一步包括步骤S2.2，具体为：
[0034]构建不同场景下不同电源的成本计算函数，以计算总成本，总成本包括固定成本和运行成本，函数计算公式为：
[0035][0036]其中，E
g,drf
为发电机组g在场景drf下的总成本，C
g
×
FC
g
为装机容量的投资成本，FC
g
为单位容量的年化固定成本，VC
g,f
∑
t∈T
Q
g,drf,t
为发电机组g的运行成本，VC
g,f
为发电机组g在燃料价格f下的单位运行成本。
[0037]其中，步骤S2进一步包括步骤S2.3，具体为：
[0038]根据总收入计算函数和成本计算函数，构建不同场景下的净利润计算函数，函数计算公式为：
[0039][0040]其中，步骤S3进一步包括步骤S3.1，具体为：
[0041]基于发电商对于不同电源类型的风险偏好，构建净利润风险组合计算函数，以获取加权平均净利润，函数计算公式为：
[0042][0043]其中，NP
g,i
为发电机组g在第i次迭代下的加权平均净利润，a
g
、η
g
分别为权重，反映了发电商的风险偏好，为所有场景下的平均净利润，为最坏场景下的平均净利润，η...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：结合可靠性期权，构建发电商的收入模型，其中，所述收入模型包括在能量市场售电的收入和签订可靠性期权所带来的收入和支出的兑付；S2：基于所述收入模型，对不同电源类型在所有场景下进行收入计算，并减去相应的固定成本和运行成本，得到每种电源类型在所有场景下的净利润；S3：基于发电商对于不同电源类型的风险偏好，确定净利润最低场景的个数及权重，结合所述步骤S2的净利润，计算得到加权净利润，作为发电容量的投资依据，以此更新不同发电机组的装机容量；将更新后的装机容量作为已知参数带入所述步骤S2中的所述收入模型，并重复所述步骤S2至S3实现迭代，直至各发电机组的装机容量趋于稳定，得到长期均衡的电源结构。2.根据权利要求1所述的基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括步骤S1.1，具体为：构建电力市场参与主体的参数与变量的定义函数；其中，电力市场的参与主体包括发电机组和用户；对于发电机组，参数包括装机容量，发电机组的出力曲线、燃料价格、新建单位容量的投资成本，以及不同电源类型的风险偏好；变量包括新建或退役的装机容量、售电获得的能量收入、签订可靠性期权的能量收入、每个场景下的总成本和净利润；对于用户，参数为负荷曲线。3.根据权利要求2所述的基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括步骤S1.2，具体为：基于所述收入模型，在所有场景下，构建能量市场售电收入计算函数，以对不同电源类型的发电机组在全年通过售电获得的收入进行计算，函数计算公式为：其中，g指代不同电源的发电机组类型，R
energy，g
为发电机组g在能量市场售电的收入，T为全年的小时数，Q
g，t
为发电机组g在t时刻的发电量，P
t
为t时刻能量市场的电价，H为全年发生停电的时刻，VOLL为停电发生时能量市场的电价，即用户愿意为避免停电而支付的费用。4.根据权利要求3所述的基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括步骤S1.3，具体为：基于所述收入模型，构建可靠性期权下的收入计算函数，以对发电商签订可靠性期权产生的收入进行计算，函数计算公式为：其中，R
option，g
为发电机组g在可靠性期权下的收入，为电源类型g的签约容量，P
option
为签约容量的单价，SP为期权的行权价格。5.根据权利要求4所述的基于可靠性期权的电源结构长期均衡方法，其特征在于，所述
步骤S2进一步包括步骤S2.1，具体为：根据所述能量市场售电收入计算函数和所述可靠性期权收入计算函数，构建不同场景下的总收入计算函数，函数计算公式为：其中，R
g，drf
为发电机组g在场景d、r、f下的总收入，d、r、f为具体场景下的三种不确定性因素，分别为负荷、新能源出力和燃料价格，D、R、F分别为所有的负荷、新能源出力、燃料价格的场景集合；进一步地，遍历每次迭代下的场景，可...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘爱强，董真，陈思捷，严正，瞿晖，徐澄科，米翰宁，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：