CN104281915A - 一种可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法。该方法包括：确定评估指标，建立层次分析结构模型；构造两两比较判断矩阵；层次单层排序及一致性检验；进行层次总排序的一致性检验；建立可中断负荷选择评估模型；采用线性规划算法，选择出最优的可中断负荷。具体步骤见摘要附图。本发明解决了实际电力公司选择可中断负荷参与备用市场的评估问题，有利于鼓励用户参与需求侧响应。

Description

一种可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法

技术领域

本发明属于电力系统需求侧管理技术领域，尤其涉及一种可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法。

背景技术

备用是辅助服务的重要组成部分，对维持电力系统的安全可靠运行具有举足轻重的作用。目前，许多国家的电力市场已将备用服务从电能量交易中分离出来，建立了独立竞价的备用市场，如北欧电力市场、澳大利亚国家电力市场、美国新英格兰电力市场和美国得州ERCOT电力市场等。特别是一些电力市场例如澳大利亚电力市场、北欧电力市场，允许可中断负荷参与备用服务的市场竞争。

目前，我国的电力市场竞争仅限于发电侧的电能量市场，有关如何用市场的手段来运营备用市场的研究也更多地集中在发电侧，即主要讨论发电商参与的备用服务市场的问题，虽然也有对双侧开放市场中能量与备用容量的联合优化问题的讨论，但仍需要对发电商和可中断负荷同时参与的备用服务市场的优化运营等问题进行深人研究。

可中断负荷对解决系统短时缺电、保证电网安全稳定运行有着积极的作用。特别是在我国目前电力供求紧张、电源备用容量不足的情况下，将可中断负荷作为一种备用资源，对于在电力市场环境下增加需求侧弹性、确保电网安全可靠供电、削弱市场力、降低备用购买成本以及优化电力资源配置，更具有重要的现实意义和应用价值。因此，有必要将可中断负荷纳入竞争的备用市场中。

可中断负荷参与备用市场一般通过以下2种形式：一种是电网公司与用户签订可中断负荷合同，在这种方式下，如何制定用户的补偿费用是合同的关键；另一种是可中断负荷直接参与备用市场的竞价进行出清。电力市场环境下的可中断负荷参与备用的优化问题多数是基于后一种方式，本专利中采用可中断负荷直接参与备用市场的竞价模式。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，解决电网公司无法对参与备用市场的可中断负荷进行综合评价的问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是，一种可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：确定评估指标，建立层次分析结构模型；

步骤2：构造两两比较判断矩阵；

步骤3：层次单层排序及一致性检验；

步骤4：进行层次总排序的一致性检验；

步骤5：建立可中断负荷选择评估模型；

步骤6：采用线性规划算法，选择出最优的可中断负荷。

进一步地，在步骤1中，所述评估指标包括可中断负荷的报价、负荷大小、响应时间及可中断持续时间。

进一步地，在步骤2中，所述构造两两比较判断矩阵的操作包括：

建立递阶层次结构后，进一步确定一个上层y(除底层外)所支配的下一层若干元素x₁,x₂,...,x_m关于这个y的排序权重p₁,p₂,...,p_m，其常常表示为百分数，即满足0≤p_i≤1，且设受上层元素y支配的m个元素为x₁,x₂,...,x_m，对于i,j＝1,2,...,m，以a_ij表示x_i与x_j关于y的影响比值。于是得到矩阵

式中：A为x₁,x₂,...,x_m关于y两两比较的判断矩阵，简称判断矩阵，其中a_ij的值采用9标度法确定。

进一步地，在步骤3中，所述层次单层排序及一致性检验的操作包括：求解判断矩阵A的特征根λ_max：

Aw＝λ_maxw   (2)

式中：w为λ_max所对应的特征向量，w归一化后即为该层相应指标对于上层某指标相对重要性排序权重值，并对A进行一致性检验。

进一步地，在步骤4中，所述进行层次总排序的一致性检验的操作包括：计算同一层次所有指标对于最高层对重要性的排序权重值，从高到低逐层进行层次总排序的一致性检验。计算判断矩阵是大的特征根及其对应的特征向量，根据递阶关系得到最高层指标权重系数。于是得到综合评估公式：

$y_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{x}_i---\left(\text{3}\right)$

将不同可中断负荷的各个指标评估以后，按式(3)可算出综合评估值。

进一步地，在步骤5中，所述建立可中断负荷选择评估模型的操作包括：构建目标函数，其是参与备用的可中断负荷的贡献最大化，数学表达式为：

$E=\max \underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}y\left(j\right)=\max \underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_j(x_{1j},x_{2j},x_{3j},x_{\text{4j}})$

s.t.x_imin≤x_ij≤x_imax(1≤i≤4)   (4)

$Q_{\min }\≤\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{2j}\≤Q_{\max }$

式中：E为选择n个可中断负荷参与备用市场的贡献综合评估值；y(j)为贡献综合评估值；x_1j,x_2j,x_3j,x_4j分别为第j个可中断负荷的报价、负荷大小、响应时间及可中断持续时间。5个约束条件分别表示：可中断负荷报价的上下限；可中断负荷参与备用市场的负荷大小上下限；可中断负荷响应时间的上下限；可中断负荷可停电持续时间的上下限；备用市场所需备用容量的上下限。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法中可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法流程图；

图2为本发明可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法中可中断负荷综合评估层次结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

根据本发明实施例，如图1-图2所示，提供了一种可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法。

本实施例的一种可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，包括：

步骤1：确定评估指标，建立层次分析结构模型，评估指标包括可中断负荷的报价、负荷大小、响应时间及可中断持续时间，可中断负荷综合评估层次结构示意图见图2，显示层次结构与各项指标的从属关系。

步骤2：构造两两比较判断矩阵。建立递阶层次结构后，进一步确定一个上层y(除底层外)所支配的下一层若干元素x₁,x₂,...,x_m关于这个y的排序权重p₁,p₂,...,p_m，其常常表示为百分数，即满足0≤p_i≤1，且设受上层元素y支配的m个元素为x₁,x₂,...,x_m，对于i,j＝1,2,...,m，以a_ij表示x_i与x_j关于y的影响比值。于是得到矩阵

式中：A为x₁,x₂,...,x_m关于y两两比较的判断矩阵，简称判断矩阵，其中a_ij的值采用9标度法确定。

步骤3：层次单层排序及一致性检验。

求解判断矩阵A的特征根λ_max：

Aw＝λ_maxw   (2)

式中：w为λ_max所对应的特征向量，w归一化后即为该层相应指标对于上层某指标相对重要性排序权重值，并对A进行一致性检验。

步骤4：进行层次总排序的一致性检验。计算同一层次所有指标对于最高层对重要性的排序权重值，从高到低逐层进行层次总排序的一致性检验。计算判断矩阵是大的特征根及其对应的特征向量，根据递阶关系得到最高层指标权重系数。于是得到综合评估公式：

$y_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{x}_i---\left(\text{3}\right)$

将不同可中断负荷的各个指标评估以后，按式(3)可算出综合评估值。

步骤5：建立可中断负荷选择评估模型。构建目标函数，其是参与备用的可中断负荷的贡献最大化，数学表达式为：

$E=\max \underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}y\left(j\right)=\max \underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_j(x_{1j},x_{2j},x_{3j},x_{\text{4j}})$

s.t.x_imin≤x_ij≤x_imax(1≤i≤4)   (4)

$Q_{\min }\≤\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{2j}\≤Q_{\max }$

式中：E为选择n个可中断负荷参与备用市场的贡献综合评估值；y(j)为贡献综合评估值；x_1j,x_2j,x_3j,x_4j分别为第j个可中断负荷的报价、负荷大小、响应时间及可中断持续时间。5个约束条件分别表示：可中断负荷报价的上下限；可中断负荷参与备用市场的负荷大小上下限；可中断负荷响应时间的上下限；可中断负荷可停电持续时间的上下限；备用市场所需备用容量的上下限。

步骤6：采用线性规划算法，选择出最优的可中断负荷。

综上所述，本发明上述实施例的一种可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，包括：确定评估指标，建立层次分析结构模型；构造两两比较判断矩阵；层次单层排序及一致性检验；进行层次总排序的一致性检验；建立可中断负荷选择评估模型；采用线性规划算法，选择出最优的可中断负荷。该可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，可以为实际电力公司选择可中断负荷参与备用市场提供支持。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，其特征在于，包括：

步骤1：确定评估指标，建立层次分析结构模型；

步骤2：构造两两比较判断矩阵；

步骤3：层次单层排序及一致性检验；

步骤4：进行层次总排序的一致性检验；

步骤5：建立可中断负荷选择评估模型；

步骤6：采用线性规划算法，选择出最优的可中断负荷。

2.根据权利要求1所述的可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，其特征在于，在步骤1中，所述评估指标包括可中断负荷的报价、负荷大小、响应时间及可中断持续时间。

3.根据权利要求1所述的可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，其特征在于，在步骤2中，所述构造两两比较判断矩阵的操作，具体包括：建立递阶层次结构后，进一步确定一个上层y(除底层外)所支配的下一层若干元素x₁,x₂,...,x_m关于这个y的排序权重p₁,p₂,...,p_m，其常常表示为百分数，即满足0≤p_i≤1，且设受上层元素y支配的m个元素为x₁,x₂,...,x_m，对于i,j＝1,2,...,m，以a_ij表示x_i与x_j关于y的影响比值。于是得到矩阵

式中：A为x₁,x₂,...,x_m关于y两两比较的判断矩阵，简称判断矩阵，其中a_ij的值采用9标度法确定。

4.根据权利要求1所述的可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，其特征在于，在步骤3中，所述层次单层排序及一致性检验的操作，具体包括：求解判断矩阵A的特征根λ_max：

Aw＝λ_maxw   (2)

式中：w为λ_max所对应的特征向量，w归一化后即为该层相应指标对于上层某指标相对重要性排序权重值，并对A进行一致性检验。

5.根据权利要求1-4所述的可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，其特征在于，在步骤4中，所述进行层次总排序的一致性检验的操作，具体包括：计算同一层次所有指标对于最高层对重要性的排序权重值，从高到低逐层进行层次总排序的一致性检验。计算判断矩阵是大的特征根及其对应的特征向量，根据递阶关系得到最高层指标权重系数。于是得到综合评估公式：

$y_i=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{w}_i{x}_i---\left(\text{3}\right)$

将不同可中断负荷的各个指标评估以后，按式(3)可算出综合评估值。

6.根据权利要求5所述的可中断负荷参与电力系统备用市场的评估方法，其特征在于，在步骤5中，所述建立可中断负荷选择评估模型的操作，具体包括：构建目标函数，其是参与备用的可中断负荷的贡献最大化，数学表达式为：

$E=\max \underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}y\left(j\right)=\max \underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{y}_j(x_{1j},x_{2j},x_{3j},x_{\text{4j}})$

s.t.x_imin≤x_ij≤x_imax(1≤i≤4)   (4)

$Q_{\min }\≤\underset{j=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_{2j}\≤Q_{\max }$

式中：E为选择n个可中断负荷参与备用市场的贡献综合评估值；y(j)为贡献综合评估值；x_1j,x_2j,x_3j,x_4j分别为第j个可中断负荷的报价、负荷大小、响应时间及可中断持续时间。5个约束条件分别表示：可中断负荷报价的上下限；可中断负荷参与备用市场的负荷大小上下限；可中断负荷响应时间的上下限；可中断负荷可停电持续时间的上下限；备用市场所需备用容量的上下限。