CN107506855B - 一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，包括以下步骤：1)确定电网中参与电力市场优化调度的发电机组范围；2)建立以调频购买费用最小为目标的独立调频交易出清模型；3)将步骤2)中独立调频交易出清模型的约束条件进行扩展；4)将评估模型中的非线性因素线性化得到电网调频辅助服务交易出清的线性模型；5)采用混合整数线性规划方法求解出清模型。本发明所达到的有益效果：在考虑调频服务最优调用的基础上，将调频容量分配和电网运行安全联合优化，从而在保证电网安全运行的条件下，实现对调频服务的精益化调用；调频辅助服务的出清基于各市场成员的报价进行，有力保障了电力系统的安全运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，属于电力系统调度自动化技术领域。
背景技术
电力系统频率调整是保证电力系统安全稳定运行的重要任务，也是电网辅助服务的重要内容。风电等间歇性能源的大规模并网，以及负荷的结构性波动，增加了电网的调频需求，需要通过精益化调频资源调用方式来保障电力系统的安全运行。
电力行业市场化改革不断深化，推动电力供应从管制方式向市场模式转变。调频辅助服务的市场化运作，能够激励市场成员更加积极主动地提供调频服务，提升调频资源的配置效率，提高调频资源的供应质量，降低调频资源的购买成本，对于保障电网的安全经济运行具有重要的意义。
调频辅助服务的市场化会成为电力工业的发展方向，不同阶段的电力市场需要与之相适应的调频辅助服务交易出清方法。目前国内计划电量与市场交易双轨运行，发电侧竞价是一种有限竞价模式，电力工业处于市场化改革过渡期。
由于国内能量市场的缺少，在目前没有主能量市场的情况下，调频市场单独组织的模式是确定的，过渡期电力市场下的调频辅助服务适宜采用独立交易出清的方式。然而，AGC机组的调频容量、调节速率与发电基值点之间关系密切，调频服务与电能的耦合性非常强，两者在物理上不能完全割裂开。调频辅助服务独立交易出清存在出清结果在电网中难以实际执行的问题。尤其是国内电网运行时的安全问题通常较为严峻，调频市场出清下的调频机组运行状态，存在难以满足电网安全约束的风险。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，能够同时考虑国内电网的市场化条件和调频资源的物理特性，在保障电网安全运行的基础上，实现对调频服务的精益化调用。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，包括以下步骤：
1)确定电网中参与电力市场优化调度的发电机组范围，按照发电机组是否具备AGC调节能力，将参与优化调度的发电机组划分为调频机组和计划机组；
2)获取所有调频机组的调频辅助服务报价，结合系统调频需求约束、机组调频运行约束，建立以调频购买费用最小为目标的独立调频交易出清模型，实现调频辅助服务的多时段整体优化；
3)将步骤2)中独立调频交易出清模型的约束条件进行扩展，根据实际电网的物理模型和经济模型，结合系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束，建立考虑电能运行约束的调频辅助服务交易优化模型，实现发电机组有功出力与调频辅助服务的联合优化；
4)将评估模型中的非线性因素线性化，在步骤2)与3)所述的出清模型中，只有电网安全约束的表达为非线性形式，将电网安全约束进行线性化，得到电网调频辅助服务交易出清的线性模型；
5)调频出清基于集中出清、边际定价的组织方式，采用混合整数线性规划方法求解出清模型，计算出调频机组在各时段提供的调频量，以及系统调频需求约束的影子价格，各时段的影子价格即为调频市场的出清边际价格，过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清结束。
前述的一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，所述步骤2)中出清模型所包含的出清时段数目，根据出清要求灵活配置，在电力现货市场调频辅助服务出清时，采用最新的电网模型和运行参数，实现日前、日内、实时多个市场周期的调频辅助服务交易出清。
前述的一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，在所述步骤2)中机组的调频辅助服务报价根据电力市场规则要求，选择采用容量价格，或采用性能价格，或同时包含容量价格和性能价格。
前述的一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，所述步骤2)中的独立调频交易出清模型为：目标函数：
约束条件：
其中，T表示时段总数；I为发电机组总数；Ci为调频机组i的调频报价；Ri,t为调频机组i在时段t提供的调频量；Rt为系统在时段t的调频需求量；Fi,t为发电机组i在时段t是否提供调频服务的状态变量；Ri,max和Ri,min分别为发电机组i调频的上限和下限；Δi为机组i每时段爬坡速率的最大值。
前述的一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，所述步骤3)中优化模型的约束条件增加如下：
其中，Pi,t为发电机组i在时段t的有功出力；Dt为系统在时段t的负荷需求量；Pi,max和Pi,min分别为发电机组i有功出力的上限和下限；
和pij 分别表示支路ij的潮流上下限，pij为支路ij的潮流。
前述的一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，在所述步骤4)中，电网安全约束的线性化方法是建立出清周期内电网各时段的拓扑关系，进而得到各节点注入功率对各支路的灵敏度，以此将电网安全约束进行线性化。
前述的一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，将电网安全约束进行线性化具体表达为：
式中：M为电网计算节点集合；di,t为节点负荷功率；Si,j,t为节点i的注入功率对支路ij的灵敏度。
本发明所达到的有益效果：
1)方法基于过渡期电力市场的特点，综合考虑影响调频出清结果实际执行的各类因素，提出了兼容市场化条件和资源物理特性的协同出清方法，符合我国调频市场发展的客观情况。
2)建立了考虑电能运行约束的调频辅助服务交易优化模型，在考虑调频服务最优调用的基础上，将调频容量分配和电网运行安全联合优化，从而在保证电网安全运行的条件下，实现对调频服务的精益化调用。
3)调频辅助服务的出清基于各市场成员的报价进行，采取集中出清、边际定价的组织方式，公平决策调频资源的调用顺序，能够激励市场成员更加主动地提供调频服务，有力保障了电力系统的安全运行。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
这里的施案例包含了采用本发明方法的一个日前市场调频辅助服务的交易出清过程，它的特征、目的和优点可以从实施例的说明中看出。
在日前市场调频辅助服务交易出清过程中，根据系统调频需求、短期系统负荷预测曲线、短期母线负荷预测曲线、网络拓扑、调频机组发电能力和报价等信息，综合考虑调频需求约束、系统平衡约束、电网安全约束和机组运行约束，建立优化出清模型，获得日前的调频辅助服务出清结果。日前调频辅助服务出清范围为次日96个时段(00:15-24:00)的调频机组调频量，并获得各时段的调频出清边际价格。
相对于现有技术中的内容来说，本发明的方法具有以下特点和功能：
1)方法基于过渡期电力市场的特点，综合考虑影响调频出清结果实际执行的各类因素，提出了兼容市场化条件和资源物理特性的协同出清方法，符合我国调频市场发展的客观情况。
2)建立了考虑电能运行约束的调频辅助服务交易优化模型，在考虑调频服务最优调用的基础上，将调频容量分配和电网运行安全联合优化，从而在保证电网安全运行的条件下，实现对调频服务的精益化调用。
3)调频辅助服务的出清基于各市场成员的报价进行，采取集中出清、边际定价的组织方式，公平决策调频资源的调用顺序，能够激励市场成员更加主动地提供调频服务，有力保障了电力系统的安全运行。
具体地，本方法包括以下步骤：
1)确定电网中参与电力市场优化调度的发电机组范围，按照发电机组是否具备AGC调节能力，将参与优化调度的发电机组划分为调频机组和计划机组；
2)获取所有调频机组的调频辅助服务报价，结合系统调频需求约束、机组调频运行约束，建立以调频购买费用最小为目标的独立调频交易出清模型，实现调频辅助服务的多时段整体优化。在这里出清模型所包含的出清时段数目，根据出清要求灵活配置，在电力现货市场调频辅助服务出清时，采用最新的电网模型和运行参数，实现日前、日内、实时多个市场周期的调频辅助服务交易出清。
机组的调频辅助服务报价根据电力市场规则要求，选择采用容量价格，或采用性能价格，或同时包含容量价格和性能价格。
具体地，独立调频交易出清模型为：目标函数：
约束条件：
其中，T表示时段总数；I为发电机组总数；Ci为调频机组i的调频报价；Ri,t为调频机组i在时段t提供的调频量；Rt为系统在时段t的调频需求量；Fi,t为发电机组i在时段t是否提供调频服务的状态变量；Ri,max和Ri,min分别为发电机组i调频的上限和下限；Δi为机组i每时段爬坡速率的最大值。
3)将步骤2)中独立调频交易出清模型的约束条件进行扩展，根据实际电网的物理模型和经济模型，结合系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束，建立考虑电能运行约束的调频辅助服务交易优化模型，实现发电机组有功出力与调频辅助服务的联合优化。
优化模型的约束条件增加如下：
其中，Pi,t为发电机组i在时段t的有功出力；Dt为系统在时段t的负荷需求量；Pi,max和Pi,min分别为发电机组i有功出力的上下限；
和pij 分别表示支路ij的潮流上下限，pij为支路ij的潮流。
4)将评估模型中的非线性因素线性化，在步骤2)与3)所述的出清模型中，只有电网安全约束的表达为非线性形式，将电网安全约束进行线性化，得到电网调频辅助服务交易出清的线性模型。
电网安全约束的线性化方法是建立出清周期内电网各时段的拓扑关系，进而得到各节点注入功率对各支路的灵敏度，以此将电网安全约束进行线性化。本实施例中将电网安全约束进行线性化具体表达为：
式中：M为电网计算节点集合；di,t为节点负荷功率；Si,j,t为节点i的注入功率对支路ij的灵敏度。
5)调频出清基于集中出清、边际定价的组织方式，采用混合整数线性规划方法求解出清模型，计算出调频机组在各时段提供的调频量，以及系统调频需求约束的影子价格，各时段的影子价格即为调频市场的出清边际价格，过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清结束。
本发明能够动态地考虑过渡期电力市场下电网对调频资源实际调用的各种限制条件，在保障电网安全运行的前提下，以调频资源的总购买成本最小化为目标配置调频资源，获得日前调频辅助服务出清结果。对出清结果进行分析，受运行方式变化及负荷波动影响，调频出清边际价格在不同时段间出现波动，同时因断面输送能力的限制，部分报价较低的调频机组在市场中未中标，而部分报价较高的调频机组在市场出清中标。虽然系统的调频资源总购买成本相对于独立调频出清结果稍有上升，但该出清结果在电网实际运行中可以被成功调用。
本方法充分考虑影响调频出清结果实际执行的各类因素，采用了考虑电能运行约束的调频辅助服务交易优化模型，实现了过渡期电力市场下调频辅助服务与电能市场的解耦，以及调频容量分配与电网运行安全联合优化，最终获得更加合理的调频辅助服务出清结果，有助于提高电网运行的安全性和经济性。该方法不需要大量人力的参与，计算速度可以满足实际应用的需要，有效地解决了传统的调频辅助服务出清需要大量人力，依靠经验，效率低，难以有效考虑电网安全约束的弊病，具有广泛的推广前景。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，包括以下步骤：
1)确定电网中参与电力市场优化调度的发电机组范围，按照发电机组是否具备AGC调节能力，将参与优化调度的发电机组划分为调频机组和计划机组；
2)获取所有调频机组的调频辅助服务报价，结合系统调频需求约束、机组调频运行约束，建立以调频购买费用最小为目标的独立调频交易出清模型，实现调频辅助服务的多时段整体优化，
独立调频交易出清模型为：
目标函数：
约束条件：
其中，T表示时段总数；I为发电机组总数；Ci为调频机组i的调频报价；Ri,t为调频机组i在时段t提供的调频量；Rt为系统在时段t的调频需求量；Fi,t为发电机组i在时段t是否提供调频服务的状态变量；Ri,max和Ri,min分别为发电机组i调频的上限和下限；Δi为机组i每时段爬坡速率的最大值；
3)将步骤2)中独立调频交易出清模型的约束条件进行扩展，根据实际电网的物理模型和经济模型，结合系统平衡约束、机组运行约束、电网安全约束，建立考虑电能运行约束的调频辅助服务交易优化模型，实现发电机组有功出力与调频辅助服务的联合优化，优化模型的约束条件增加如下：
其中，Pi,t为发电机组i在时段t的有功出力；Dt为系统在时段t的负荷需求量；Pi,max和Pi,min分别为发电机组i有功出力的上下限；
和pij 分别表示支路ij的潮流上下限，pij为支路ij的潮流；
4)将评估模型中的非线性因素线性化，在步骤2)与3)所述的出清模型中，只有电网安全约束的表达为非线性形式，将电网安全约束进行线性化，得到电网调频辅助服务交易出清的线性模型；
5)调频出清基于集中出清、边际定价的组织方式，采用混合整数线性规划方法求解出清模型，计算出调频机组在各时段提供的调频量，以及系统调频需求约束的影子价格，各时段的影子价格即为调频市场的出清边际价格，过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清结束。
2.根据权利要求1所述的一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，所述步骤2)中出清模型所包含的出清时段数目，根据出清要求灵活配置，在电力现货市场调频辅助服务出清时，采用最新的电网模型和运行参数，实现日前、日内、实时多个市场周期的调频辅助服务交易出清。
3.根据权利要求1所述的一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，在所述步骤2)中机组的调频辅助服务报价根据电力市场规则要求，选择采用容量价格，或采用性能价格，或同时包含容量价格和性能价格。
4.根据权利要求1所述的一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，在所述步骤4)中，电网安全约束的线性化方法是建立出清周期内电网各时段的拓扑关系，进而得到各节点注入功率对各支路的灵敏度，以此将电网安全约束进行线性化。
5.根据权利要求4所述的一种过渡期电力市场下的调频辅助服务交易出清方法，其特征是，将电网安全约束进行线性化具体表达为：
式中：M为电网计算节点集合；di,t为节点负荷功率；Si,j,t为节点i的注入功率对支路ij的灵敏度。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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