一种电力现货市场出清方法及系统与流程

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1.本发明属于电力自动化领域，涉及一种电力现货市场出清方法及系统。

背景技术：

2.新能源机组以及储能具有低边际成本的特性。在新能源以及储能采用申报“量-价”阶梯曲线参与电力现货市场时，通常申报较低的价格，以达到最大消纳新能源以及配置系统灵活性调节资源的目的。这使得电力现货市场运行中，较多的市场主体申报相同的价格(地板价、天花板价格)；在电力现货市场模拟运行过程中，出现过机组申报相同报价的情形。
3.目前电力交易调度机构使用的主流电力现货市场出清软件，采用安全约束经济调度(sced)算法进行出清。该算法考虑电网运行约束、机组运行约束，以社会福利最大为目标，安排市场参与主体的中标电力，并确定市场参与主体的中标价格。基于安全约束经济调度的电力现货市场出清算法，本质上是线性规划算法，采用单纯形法、对偶单纯形法进行求解，市场主体申报相同的价格，使得求解时出现多解，同报价的市场参与主体的中标电力存在差异，给市场参与主体带来困惑。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种电力现货市场出清方法及系统，该方法及系统能够使得同报价市场主体中标电力相同。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.本发明一方面，本发明提供了一种电力现货市场出清方法，包括：
7.确定各市场参与主体的报价容量段长度；
8.调用电网运行约束及市场参与主体运行约束求解预先建立的目标函数，获得电力现货市场出清结果；按照电力现货市场出清结果对资源组合状态为运行且非固定出力的市场参与主体按照所述报价容量段长度安排中标电力，其中，所述目标函数以社会福利最大化为目标；所述目标函数中包括市场参与主体分段中标电力的二次项。
9.本发明所述电力现货市场出清方法进一步的改进在于：
10.市场参与主体i在t时段报价段l的报价容量段长度interval(i,l,t)为：
11.interval(i,l,t)＝powerblked(i,l,t)-powerblkst(i,l,t)(10)
12.其中，powerblked(i,l,t)及powerblkst(i,l,t)分别为市场参与主体i在t时段报价段l的首端容量及末端容量。
13.所述电网运行约束及市场参与主体运行约束包括电力平衡约束、旋转备用约束、市场参与主体输出功率上下限约束、市场参与主体出力与分段出力约束、市场参与主体爬坡、滑坡约束、电网安全约束和市场参与主体固定出力约束。
14.所述电力平衡约束为：
[0015][0016]
其中，pd(t)为t时的系统负荷，i为市场参与主体的数目。
[0017]
所述旋转备用约束为：
[0018][0019][0020]
其中，为市场参与主体i在t时提供的上旋转备用，为系统t时的上旋转备用需求，ri(t)为市场参与主体i在t时提供的下旋转备用，pr(t)为系统t时的下旋转备用需求，i为市场参与主体的数目。
[0021]
所述市场参与主体输出功率上下限约束为：
[0022][0023]
其中，及pi分别表示市场参与主体i输出功率的上下限。
[0024]
所述市场参与主体出力与分段出力约束为：
[0025][0026]
其中，pli(i,l,t)表示市场参与主体i在t时段报价段l的中标电力。
[0027]
所述市场参与主体爬坡、滑坡约束为：
[0028]-δi≤pi(t)-pi(t-1)≤δi(7)
[0029]
其中，δi为市场参与主体i每时段可加减负荷的最大值。
[0030]
所述对资源组合状态为运行且非固定出力的市场参与主体按照报价容量段长度安排中标电力之后还包括：
[0031]
以社会福利最大为目标，考虑电网运行约束及市场参与主体运行约束，以所述中标电力为初始点，通过线性规划算法求解安全约束经济调度模型，得市场参与主体的定价。
[0032]
本发明二方面，本发明提供了一种电力现货市场出清系统，包括：
[0033]
确定模块，用于确定各市场参与主体的报价容量段长度；
[0034]
安排模块，用于调用电网运行约束及市场参与主体运行约束求解预先建立的目标函数，获得电力现货市场出清结果；按照电力现货市场出清结果对资源组合状态为运行且非固定出力的市场参与主体按照所述报价容量段长度安排中标电力，其中，所述目标函数以社会福利最大化为目标；所述目标函数中包括市场参与主体分段中标电力的二次项。
[0035]
本发明具有以下有益效果：
[0036]
本发明所述的电力现货市场出清方法及系统在具体操作时，通过在目标函数中引入二次项，在满足系统运行约束、市场参与主体运行约束条件下，在不增加日前现货市场的出清计算规模的前提下，衔接日前市场出清的资源组合优化以及定价业务流程，使得同报价市场主体中标电力相同，操作简单、方便，实用性极强。
附图说明
[0037]
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0038]
图1为本发明的流程图；
[0039]
图2为实施例二中未采用同报价处理时，#1、#2机组96个时段的中标出力示意图；
[0040]
图3为实施例二中经过同报价处理环节后，#1、#2机组96个时段的中标出力示意图；
[0041]
图4为本发明的系统结构图。
具体实施方式
[0042]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
[0043]
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0044]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0045]
实施例一
[0046]
参考图1，本发明所述的电力现货市场出清方法包括：
[0047]
1)以社会福利最大为目标，考虑电网运行约束及市场参与主体运行约束，通过混合整数规划，确定市场参与主体的资源组合方式；
[0048]
具体的，以社会福利最大化为目标，建立的目标函数为：
[0049][0050]
其中，ci(pi(t))为市场参与主体i在t时的运行成本，t为系统调度期间的时段数，i为市场参与主体的个数，pi(t)为市场参与主体i在t时的有功功率，si为市场参与主体i的开机费用，ui(t)为市场参与主体i在t时的状态，ui(t)＝1表示运行状态，ui(t)＝0表示停运状态。
[0051]
电网运行约束包括电力平衡约束及旋转备用约束；
[0052]
电力平衡约束为：
[0053][0054]
其中，pd(t)为t时的系统负荷。
[0055]
旋转备用约束为：
[0056][0057][0058]
其中，为市场参与主体i在t时提供的上旋转备用，为系统t时的上旋转备用需求，ri(t)为市场参与主体i在t时提供的下旋转备用，pr(t)为系统t时的下旋转备用需求。
[0059]
所述市场参与主体运行约束包括市场参与主体输出功率上下限约束、市场参与主体出力与分段出力约束、市场参与主体爬坡、滑坡约束、电网安全约束和市场参与主体固定出力约束；
[0060]
所述市场参与主体输出功率上下限约束为：
[0061][0062]
其中，及pi分别表示市场参与主体i输出功率的上下限。
[0063]
所述市场参与主体出力与分段出力约束为：
[0064][0065]
其中，pli(i,l,t)表示市场参与主体i在t时段报价段l的中标电力。
[0066]
所述市场参与主体爬坡、滑坡约束为：
[0067]-δi≤pi(t)-pi(t-1)≤δi(7)
[0068]
其中，δi为市场参与主体i每时段可加减负荷的最大值。
[0069]
所述电网安全约束为
[0070][0071]
其中，p
l
及分别表示支路l的潮流功率及其上限。
[0072]
所述市场参与主体固定出力约束为
[0073]
市场参与主体在预设时段内按照给定发电计划运行，在该预设时段内该市场参与主体不参与经济调度计算。
[0074]
pi(t)＝pi(t)(9)
[0075]
2)对于同报价pr，计算各市场参与主体的报价容量段长度interval(i,l,t)，其中，
[0076]
interval(i,l,t)＝powerblked(i,l,t)-powerblkst(i,l,t)(10)
[0077]
其中，powerblked(i,l,t)及powerblkst(i,l,t)分别为市场参与主体i在t时段报价段l的首端容量及末端容量。
[0078]
3)以社会福利最大为目标，并在目标函数中引入市场参与主体分段中标电力的二次项，考虑电网运行约束及市场参与主体运行约束，出清市场参与主体的中标电力，对资源组合状态为运行且非固定出力的市场参与主体按照报价容量段长度安排中标电力；
[0079]
其中，引入市场参与主体分段中标电力的二次项后的目标函数为：
[0080][0081]
约束条件如式(2)至式(9)所示；
[0082]
原理介绍：考虑如下的二次规划规划问题：
[0083]
目标函数为：
[0084][0085]
其中，x1及x2为优化变量，a及b分别为优化变量x1、x2的二次项系数。
[0086]
约束条件为
[0087]
x1+x2＝1(13)
[0088]
构造拉格朗日函数为：
[0089][0090]
其中，λ为拉格朗日乘子。
[0091]
按照最优化理论，式(12)取得最优解的充分必要条件是满足kkt条件，即：
[0092][0093][0094][0095]
由式(15)及式(16)，得
[0096][0097]
由式(18)可以看出二次规划问题的最优解与目标函数的二次项系数成反比，当目标函数中优化变量的二次项系数相等，则该优化变量的最优解也相等。
[0098]
由式(11)可知，同报价的市场参与主体的interval(i,l,t)相同，因此其分段中标电力pli(i,l,t)也相同。
[0099]
4)以社会福利最大为目标，考虑电网运行约束及市场参与主体运行约束，以步骤3)中标电力为初始点，通过线性规划算法求解安全约束经济调度模型，得市场参与主体的定价。
[0100]
min[c(i,t)](19)
[0101]
约束如式(2)、式(3)式(4)、式(5)、式(6)、式(7)、式(8)及式(9)所示。
[0102]
需要说明的是，本发明通过在目标函数中引入二次项，在满足系统运行约束、市场参与主体运行约束条件下，在不增加日前现货市场的出清计算规模的前提下，衔接日前市场出清的资源组合优化以及定价业务流程，使得同报价市场主体中标电力相同。
[0103]
实施例二
[0104]
在某省电力现货市场模拟试运行中，两台燃煤机组注册的经济参数相同，如表1所示，在某日报价相同首段报价申报电力920mw，电价-200元/兆瓦时，具体报价如表2所示。
[0105]
表1
[0106]
机组最大出力最小出力厂用电爬坡率滑坡率#110304000.04612.3612.36#210304000.04612.3612.36
[0107]
表2
[0108][0109]
在#1、#2机组报价相同的情况下，在不考虑按报价容量段比例分配中标电力时，出清程序以最小发电费用为目标、满足物理约束情况下进行优化出清，当机组所有经济数据完全一致的情况下，出现了多解，使得机组出力出现随机安排，出清结果中#1、#2中标电力差异较大，中标电力曲线如图2所示。
[0110]
采用该日的出清输入数据，在出清流程中增加了出力同报价的中标电力处理环节后，#1、#2机组的中标曲线如图3所示。
[0111]
实施例三
[0112]
参考图4，本发明所述的电力现货市场出清系统包括：
[0113]
确定模块1，用于确定各市场参与主体的报价容量段长度；
[0114]
安排模块2，用于调用电网运行约束及市场参与主体运行约束求解预先建立的目标函数，获得电力现货市场出清结果；按照电力现货市场出清结果对资源组合状态为运行且非固定出力的市场参与主体按照所述报价容量段长度安排中标电力，其中，所述目标函数以社会福利最大化为目标；所述目标函数中包括市场参与主体分段中标电力的二次项；
[0115]
求解模块3，用于以社会福利最大为目标，考虑电网运行约束及市场参与主体运行约束，以所述中标电力为初始点，通过线性规划算法求解安全约束经济调度模型，得市场参与主体的定价。
[0116]
实施例四
[0117]
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述电力现货市场出清方
法的步骤，其中，所述存储器可能包含内存，例如高速随机存储器，也可能还包括非易失性存储器，例如，至少一个磁盘存储器等；处理器、网络接口、存储器通过内部总线互相连接，该内部总线可以是工业标准体系结构总线、外设部件互连标准总线、扩展工业标准结构总线等，总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。存储器用于存放程序，具体地，程序可以包括程序代码、所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。
[0118]
实施例五
[0119]
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述电力现货市场出清方法的步骤，具体地，所述计算机可读存储介质包括但不限于例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器可以包括随机存储存储器(ram)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器可以包括只读存储器(rom)、硬盘、闪存、光盘、磁盘等。
[0120]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0121]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0122]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0123]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0124]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：

1.一种电力现货市场出清方法，其特征在于，包括：确定各市场参与主体的报价容量段长度；调用电网运行约束及市场参与主体运行约束求解预先建立的目标函数，获得电力现货市场出清结果；按照电力现货市场出清结果对资源组合状态为运行且非固定出力的市场参与主体按照所述报价容量段长度安排中标电力，其中，所述目标函数以社会福利最大化为目标；所述目标函数中包括市场参与主体分段中标电力的二次项。2.根据权利要求1所述的电力现货市场出清方法，其特征在于，市场参与主体i在t时段报价段l的报价容量段长度interval(i,l,t)为：interval(i,l,t)＝powerblked(i,l,t)-powerblkst(i,l,t)(10)其中，powerblked(i,l,t)及powerblkst(i,l,t)分别为市场参与主体i在t时段报价段l的首端容量及末端容量。3.根据权利要求1所述的电力现货市场出清方法，其特征在于，所述电网运行约束及市场参与主体运行约束包括电力平衡约束、旋转备用约束、市场参与主体输出功率上下限约束、市场参与主体出力与分段出力约束、市场参与主体爬坡、滑坡约束、电网安全约束和市场参与主体固定出力约束。4.根据权利要求3所述的电力现货市场出清方法，其特征在于，所述电力平衡约束为：其中，p
d
(t)为t时的系统负荷，i为市场参与主体的数目。5.根据权利要求3所述的电力现货市场出清方法，其特征在于，所述旋转备用约束为：所述旋转备用约束为：其中，为市场参与主体i在t时提供的上旋转备用，为系统t时的上旋转备用需求，r
i
(t)为市场参与主体i在t时提供的下旋转备用，p
r
(t)为系统t时的下旋转备用需求，i为市场参与主体的数目。6.根据权利要求3所述的电力现货市场出清方法，其特征在于，所述市场参与主体输出功率上下限约束为：其中，及p
i
分别表示市场参与主体i输出功率的上下限。7.根据权利要求3所述的电力现货市场出清方法，其特征在于，所述市场参与主体出力与分段出力约束为：其中，pli(i,l,t)表示市场参与主体i在t时段报价段l的中标电力。8.根据权利要求3所述的电力现货市场出清方法，其特征在于，所述市场参与主体爬
坡、滑坡约束为：-δ
i
≤p
i
(t)-p
i
(t-1)≤δ
i
(7)其中，δ
i
为市场参与主体i每时段可加减负荷的最大值。9.根据权利要求1所述的电力现货市场出清方法，其特征在于，所述对资源组合状态为运行且非固定出力的市场参与主体按照报价容量段长度安排中标电力之后还包括：以社会福利最大为目标，考虑电网运行约束及市场参与主体运行约束，以所述中标电力为初始点，通过线性规划算法求解安全约束经济调度模型，得市场参与主体的定价。10.一种电力现货市场出清系统，其特征在于，包括：确定模块(1)，用于确定各市场参与主体的报价容量段长度；安排模块(2)，用于调用电网运行约束及市场参与主体运行约束求解预先建立的目标函数，获得电力现货市场出清结果；按照电力现货市场出清结果对资源组合状态为运行且非固定出力的市场参与主体按照所述报价容量段长度安排中标电力，其中，所述目标函数以社会福利最大化为目标；所述目标函数中包括市场参与主体分段中标电力的二次项。

技术总结

本发明公开了一种电力现货市场出清方法及系统，包括：确定各市场参与主体的报价容量段长度；以社会福利最大化为目标建立目标函数，在目标函数中引入市场参与主体分段中标电力的二次项，考虑电网运行约束及市场参与主体运行约束，对资源组合状态为运行且非固定出力的市场参与主体按照所述报价容量段长度安排中标电力，该方法及系统能够使得同报价市场主体中标电力相同。体中标电力相同。体中标电力相同。