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一种梯级水电现货水电价耦合出清方法及系统技术方案

技术编号:39000524 阅读:12 留言:0更新日期:2023-10-07 10:32
本发明专利技术属于电力出清技术领域,公开了一种梯级水电现货水电价耦合出清方法及系统,包括:将水

【技术实现步骤摘要】
一种梯级水电现货水电价耦合出清方法及系统


[0001]本专利技术属于电力出清
,尤其涉及一种梯级水电现货水电价耦合出清方法及系统。

技术介绍

[0002]目前,现货电力市场科学出清对维持电网安全稳定经济高效运行具有重要意义。目前国内外针对传统的以火电为主的电力市场已经有较为成熟的出清方法,但受梯级电站之间复杂的水力电力制约关系影响,传统的出清方法不适用于梯级水电现货市场。如何在出清模型中兼顾购电经济性和资源利用率目标,如何在既定市场出清规则下满足梯级水电之间复杂的非线性运行约束,是梯级水电市场出清亟待解决的关键科学问题和实际工程难题。因此,探索适应于梯级水电机组运行特性的市场出清模型及高效的求解方法十分必要。
[0003]通过上述分析,现有技术存在的问题及缺陷为:
[0004]1)无法考虑梯级电站之间的复杂水力电力制约关系:梯级水电站通常由多个水电站组成,水流在不同电站之间流动,形成复杂的相互制约关系。传统的出清方法无法充分考虑这些制约关系,导致无法准确地评估梯级水电站之间的协调运行问题。
[0005]2)经济性与资源利用率目标的平衡:在梯级水电现货市场中,除了经济性目标外,还需要考虑资源利用率目标,即充分利用水资源并最大限度地提高发电效率。然而,传统的出清方法往往只专注于经济性,无法很好地平衡经济性和资源利用率目标,从而导致在梯级水电市场中无法实现高效的出清。
[0006]3)复杂的非线性运行约束:梯级水电机组的运行受到复杂的非线性约束条件的限制,如水位约束、发电能力约束、水流平衡约束等。传统的出清方法通常基于线性模型,无法很好地处理这些非线性约束条件,导致在梯级水电现货市场中无法满足机组的运行要求。
[0007]因此,需要研究和开发适应于梯级水电机组运行特性的市场出清模型和高效的求解方法,以解决梯级水电市场出清中的关键科学问题和实际工程难题。这些方法应该能够综合考虑经济性和资源利用率目标,并能够处理复杂的非线性运行约束,从而实现梯级水电机组的高效出清和协调运行。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的问题,本专利技术提供了一种梯级水电现货水电价耦合出清方法及系统。
[0009]本专利技术是这样实现的,一种梯级水电现货水电价耦合出清系统,其特征在于,包括:
[0010]数据收集单元:收集与梯级水电现货市场相关的各种数据,包括电力市场价格、水位流量、机组出力;
[0011]数据清洗单元:对收集到的数据进行清洗和预处理,包括去除异常值、填补缺失值、数据平滑;确保数据的准确性和一致性,减少对后续分析和建模的影响;
[0012]特征提取单元:根据具体的问题需求,从原始数据中提取有用的特征;
[0013]特征归一化单元:对提取到的特征进行归一化处理,将其映射到相同的尺度范围内;
[0014]数据集划分单元:将清洗和归一化后的数据集划分为训练集、验证集和测试集;训练集用于模型的参数学习,验证集用于调整模型的超参数和评估模型性能,测试集用于最终的性能评估和验证;
[0015]信号处理单元:对于特定的信号数据,进行进一步的信号处理操作,提取有用的信号特征,减少噪声的影响,并使信号更易于分析和建模。
[0016]本专利技术的另一目的在于提供一种梯级水电现货水电价耦合出清方法,所述梯级水电现货水电价耦合出清方法包括:
[0017]步骤一,将水

电耦合度表示为缺失电量和弃水电量的函数,提出梯级电站间水力电力匹配程度度量方法;
[0018]步骤二,根据购电成本最小化和水

电耦合度最大化,构建水电价耦合出清模型目标函数;
[0019]步骤三,根据机组出力约束、电站出力约束、电网约束和水力类约束,构建水电价耦合出清模型约束条件;
[0020]步骤四,从模型结构分层、搜索空间缩减、时段合并三方面进行模型综合降维;
[0021]步骤五,采用价格排序

改进PSO耦合算法嵌套求解水电价耦合出清模型。
[0022]进一步,所述将水

电耦合度表示为缺失电量和弃水电量的函数:
[0023][0024]式中:t

时段变量,J

参与市场竞价的发电商集合,C
t

t时段的水

电耦合度,E
J,t

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总实发电量,

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总不足电量,

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总弃水电量;
[0025]整个竞价周期的水

电耦合度计算公式如下:
[0026][0027]式中:T

时段集合;C

整个竞价周期的全网水

电耦合度;其他参数意义同上。
[0028]进一步,所述步骤二,包括:
[0029](1)购电成本最小化
[0030]按照经济性原则,水电价耦合出清模型的首要目标是购电成本最小化:
[0031][0032]式中:f1

目标函数1,t

时段变量,T

时段集合,j

与市场竞价的发电商编号,J

参与市场竞价的发电商集合,P
tM

第t个时段的市场出清电价,

第j个发电商第t时段的中标电量;
[0033](2)水

电耦合度最大化
[0034]将水

电耦合度最大化作为水电价耦合出清模型的第二个目标,表达式如下:
[0035][0036]式中:f2‑
目标函数2;E
J,t

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总实发电量;

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总不足电量;

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总弃水电量;其他参数意义同上。
[0037]进一步,所述步骤三,包括:
[0038](1)机组出力约束:
[0039][0040](2)电站出力约束:
[0041][0042](3)电网约束:
[0043][0044](4)水力约束:
[0045][0046]式中:i

机组编号;n
j

第j个发电商的机组集合;p
j,i,t

第j个发电商第i台机组第t时段的中标出力;RU
j,i
、RD
j,i

第j个发电商第i台机组的上爬坡率、下爬坡率;M

机组振动区编号;M
j,i

第j个发电商第i台机组的振动区集合;p
j,i,m...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种梯级水电现货水电价耦合出清系统,其特征在于,包括:数据收集单元:收集与梯级水电现货市场相关的各种数据,包括电力市场价格、水位流量、机组出力;数据清洗单元:对收集到的数据进行清洗和预处理,包括去除异常值、填补缺失值、数据平滑;确保数据的准确性和一致性,减少对后续分析和建模的影响;特征提取单元:根据具体的问题需求,从原始数据中提取有用的特征;特征归一化单元:对提取到的特征进行归一化处理,将其映射到相同的尺度范围内;数据集划分单元:将清洗和归一化后的数据集划分为训练集、验证集和测试集;训练集用于模型的参数学习,验证集用于调整模型的超参数和评估模型性能,测试集用于最终的性能评估和验证;信号处理单元:对于特定的信号数据,进行进一步的信号处理操作,提取有用的信号特征,减少噪声的影响,并使信号更易于分析和建模。2.一种梯级水电现货水电价耦合出清方法,其特征在于,所述梯级水电现货水电价耦合出清方法包括:步骤一,将水

电耦合度表示为缺失电量和弃水电量的函数,提出梯级电站间水力电力匹配程度度量方法;步骤二,根据购电成本最小化和水

电耦合度最大化,构建水电价耦合出清模型目标函数;步骤三,根据机组出力约束、电站出力约束、电网约束和水力类约束,构建水电价耦合出清模型约束条件;步骤四,从模型结构分层、搜索空间缩减、时段合并三方面进行模型综合降维;步骤五,采用价格排序

改进PSO耦合算法嵌套求解水电价耦合出清模型。3.根据权利要求1所述的梯级水电现货水电价耦合出清方法,其特征在于,所述将水

电耦合度表示为缺失电量和弃水电量的函数,按照下式计算:式中:t

时段变量,J

参与市场竞价的发电商集合,C
t

t时段的水

电耦合度,E
J,t

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总实发电量,

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总不足电量,

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总弃水电量;整个竞价周期的水

电耦合度计算公式如下:式中:T

时段集合;C

整个竞价周期的全网水

电耦合度;其他参数意义同上。4.根据权利要求1所述的梯级水电现货水电价耦合出清方法,其特征在于,所述步骤二,包括:(1)购电成本最小化按照经济性原则,水电价耦合出清模型的首要目标是购电成本最小化:
式中:f1‑
目标函数1,t

时段变量,T

时段集合,j

与市场竞价的发电商编号,J

参与市场竞价的发电商集合,P
tM

第t个时段的市场出清电价,

第j个发电商第t时段的中标电量;(2)水

电耦合度最大化将水

电耦合度最大化作为水电价耦合出清模型的第二个目标,表达式如下:式中:f2‑
目标函数2;E
J,t

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总实发电量;

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总不足电量;

参与市场竞价的所有发电商在t时段的总弃水电量;其他参数意义同上。5.根据权利要求1所述的梯级水电现货水电价耦合出清方法,其特征在于,所述步骤三,包括:(1)机组出力约束:(2)电站出力约束:(3)电网约束:(4)水力约束:式中:i

机组编号;n
j

第j个发电商的机组集合;p
j,i,t

第j个发电商第i台机组第t时段
的中标出力;RU
j,i
、RD
j,i

第j个发电商第i台机组的上爬坡率、下爬坡率;M

机组振动区编号;M
j,i

第j个发电商第i台机组的振动区集合;p
j,i,m
、p
j,i,m

第j个发电商第i台机组的第m个振动区的下限、上限;N
j,t

第j个发电商在第t时段的出力上限、出力下限;

第j个发电商第t时段申报的最大出力;L
t

第t时段的电力需求;D

输电断面集合;d

输电断面编号;N
d

断面d的输电极限;J
d

断面d内的发电商集合;Z
j,t

第j个发电商在第t时段末的水位;

第j个发电商在第t时段末的水位上限、下限;Q
j,t

第j个发电商在第t时段的下泄流量;

第j个发电商在第t时段的允许最大下泄流量、允许最小下泄流量;

第j个发电商在第t时段的允许最大发电流量、允许最小发电流量;V
j,t
、V
j,t
‑1‑
第j个发电商在第t时段的末库容、初始库容;R
j,t

第j个发电商在第t时段的入库流量;I
j,t

第j个发电商在第t时段的区间流量;τ
j
‑1‑
第j

1个发电商的出库流达第j个水库中的时间;H
j,t

第j个发电商在第t时段的净发电水头;

第j个发电商在第t时段的下游尾水位;

第j个发电商在第t时段的水头损失;A
j

第j个发电商的出力系数;N
j,t

第j个发电商在第t时段的实发出力;

第j个水库水位库容插值函数;

第j个水库尾水位下泄流量插值函数;

第j个水电站的水头损失方程。6.根据权利要求1所述的梯级水电现货水电价耦合出清方法,其特征在于,所述步骤四,包括:(1)结构分层降维拟将模型结构分层,并采用价格排序

改进PSO耦合算法嵌套求解,外层模型以购电成本最小化为目标,采用经典的价格排序法求解市场出清电价及发电商的非边际中标电量,内层模型以水<...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱燕梅黄炜斌周业荣曾宏张天遥宋廖超马光文
申请(专利权)人:四川大学
类型:发明
国别省市:

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