CN108376296A - 一种支持双向复合报价的电能交易优化出清方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种支持双向复合报价的电能交易优化出清方法和系统，包括：采集电能市场交易主体的申报信息；将申报信息输入预先建立的电能交易模型，进行计算得到出清结果，其中电能交易模型包括社会效益和电能市场交易主体意愿。该方法和系统提供了基于社会效益和电能市场交易主体意愿的电能交易模型，以及采用该电能交易模型进行计算的出清方法和系统，为在采用复合报价的电能市场集中交易环境下，寻找合理边际价格提供了支持。
Description
技术领域
本发明属于电力市场技术领域，具体涉及一种支持双向复合报价的电能交易优化出清方法和系统。
背景技术
电力市场电能交易中，集中竞价是一个国内外经常采用的交易组织方式。在不考虑安全约束和输电线路阻塞的情况下，电力市场电能交易无约束出清通常采用统一边际出清和撮合出清2种方式。统一边际出清，形成边际成本电价，无约束出清后所有成交的发电方和售电方都采用统一的边际电价。撮合出清，则针对发电方和售电方的报价，采用按序高低匹配的方式，逐对出清成交。目前这两种方式都已有成熟的应用。
但分析以上两种集中竞价的无约束出清方式，还存在以下不足：
1)市场交易参与主体的报价信息中的价格信息是单一的，这存在以下不足：市场交易参与主体的报价意愿是有弹性的，从市场心理学的角度，市场交易主体的报价应该是一个报价范围；电力市场交易中理论上往往要求交易各方申报的价格是成本价格，但实际的边际成本难以准确测量，存在一定误差范围。例如发电厂(售电方)报价0.4元/千瓦时，它最希望以该价格或以上价格成交，但在难以达成的情况下，也可以适当低一些，但最低不能低于0.37元/千瓦时，其实该发电厂的边际发电成本可能也就在0.37元/千瓦时～0.4元/千瓦时之间，这时单一价格报价就难以充分体现市场交易主体的意愿和实际成本。在购电方显然也存在相类似的情况。
2)缺乏可用的基于复合报价的优化出清方法。通常的撮合出清和边际出清方式，都是让报价最高的购电方和报价最低的售电方优先出清，这体现了市场公平和尊重交易主体意愿的原则，但不同市场在不同时期的目标是多样的，还可以有其他目标，例如总购电成本最小，或者总社会效益最大。以上各个目标还需要综合考虑，例如可以在确保每个市场交易主体的出清价格都符合该主体原来的申报要求，兼顾总购电成本又达到最小化，或者总社会效益最大化。
发明内容
为克服上述现有技术电能交易参与主体报价缺乏弹性的不足，本发明提出一种支持双向复合报价的电能交易优化出清方法和系统。该方法和系统允许电能市场集中交易主体双向(买方和卖方同时)复合报价(所报的价格不是一个单独的价格，而是一个可以接受的价格范围)参与集中交易，并基于市场主体的双向复合报价信息，建立兼顾市场交易主体意愿和社会效益最大化的目标函数，对电力市场电能集中竞价交易进行出清。
实现上述目的所采用的解决方案为：
一种支持双向复合报价的电能交易优化出清方法，其改进之处在于：
采集电能市场交易主体的申报信息；
将所述申报信息输入预先建立的电能交易模型，进行计算得到出清结果，所述电能交易模型根据社会效益和电能市场交易主体意愿建立。
本发明提供的第一优选技术方案，其改进之处在于，所述申报信息包括：交易类型、申报电量、第一报价和第二报价；
所述交易类型包括：购电申报和售电申报；
当交易类型为购电申报时，所述第一报价为购电意愿参考报价，所述第二报价为购电报价上限；所述申报电量为购电申报的电量；
当交易类型为售电申报时，所述第一报价为售电报价下限，所述第二报价为售电意愿参考报价；所述申报电量为售电申报的电量。
本发明提供的第二优选技术方案，其改进之处在于，所述电能交易模型的目标函数如下式：
F＝α×F1+β×F2
其中，F为目标函数值，F1表示电能市场交易所产生的社会效益，F2表示市场交易主体意愿；α为F1的权重系数，β为F2的权重系数，α+β＝1。
本发明提供的第三优选技术方案，其改进之处在于，所述F1如下式计算：
其中，X表示交易类型为购电申报，Y表示交易类型为售电申报，m为购电申报个数，n为售电申报个数，i为购电申报序号，j为售电申报序号；Z表示统一边际出清价格，QXi表示出清后第i个购电申报Xi的市场交易主体实际获得成交的交易电量，QYj表示出清后第j个售电申报Yj的市场交易主体实际获得成交的交易电量，Xi.u表示第i个购电申报的第二报价，Yj.l表示第j个售电申报的第一报价。
本发明提供的第四优选技术方案，其改进之处在于，所述F2如下式计算：
其中，X表示交易类型为购电申报，Y表示交易类型为售电申报，m为购电申报个数，n为售电申报个数，i为购电申报序号，j为售电申报序号；Z表示统一边际出清价格，QXi表示出清后第i个购电申报Xi的市场交易主体实际获得成交的交易电量，QYj表示出清后第j个售电申报Yj的市场交易主体实际获得成交的交易电量，Xi.l表示第i个购电申报的第一报价，Yj.u表示第j个售电申报的第二报价。
本发明提供的第五优选技术方案，其改进之处在于，所述模型还包括如下式所示的约束条件：
其中，表示任选一个，X表示交易类型为购电申报，Y表示交易类型为售电申报，m为购电申报个数，n为售电申报个数，i为购电申报序号，j为售电申报序号；QXi表示出清后第i个购电申报Xi的市场交易主体实际获得成交的交易电量；QYj表示出清后第j个售电申报Yj的市场交易主体实际获得成交的交易电量；Xi.q表示第i个购电申报Xi的申报电量，Yj.q表示第j个售电申报Yj的申报电量。
本发明提供的第六优选技术方案，其改进之处在于，所述模型还包括如下式所示的约束条件：
其中，Z表示统一边际出清价格；Xi.u表示第i个购电申报的第二报价，Yj.l表示第j个售电申报的第一报价。
一种支持双向复合报价的电能交易优化出清系统，其改进之处在于，包括：数据采集模块和出清计算模块；
所述数据采集模块用于采集电能市场交易主体的申报信息；
所述出清计算模块用于将所述申报信息输入预先建立的电能交易模型，进行计算得到出清结果；
其中，所述电能交易模型根据社会效益和电能市场交易主体意愿建立。
本发明提供的第七优选技术方案，其改进之处在于，所述数据采集模块包括交易类型采集单元、申报电量采集单元、第一报价采集单元和第二报价采集单元；
所述交易类型采集单元用于采集交易类型，所述交易类型包括：购电申报和售电申报；
所述申报电量采集单元用于采集申报电量，所述申报电量表示购电或售电申报的电量；
所述第一报价采集单元用于采集第一报价；
所述第二报价采集单元用于采集第二报价；
当交易类型为购电申报时，所述第一报价为购电意愿参考报价，所述第二报价为购电报价上限；
当交易类型为售电申报时，所述第一报价为售电报价下限，所述第二报价为售电意愿参考报价。
本发明提供的第八优选技术方案，其改进之处在于，还包括模型建立模块；
所述模型建立模块用于根据社会效益和电能市场交易主体意愿建立电能交易模型。
本发明提供的第九优选技术方案，其改进之处在于，所述模型建立模块包括：目标函数构建单元、社会效益单元和市场交易主体意愿单元和约束构建单元；
所述目标函数构建单元用于建立考虑社会效益和电能市场交易主体意愿的目标函数；
所述社会效益单元用于计算目标函数中的社会效益；
所述市场交易主体意愿单元用于计算目标函数中的电能市场交易主体意愿；
所述约束构建单元用于构建电能交易模型的约束。
与最接近的现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
1)本发明针对电能市场交易参与主体的复合报价，提供了基于社会效益和电能市场交易主体意愿的电能交易模型，以及采用该电能交易模型进行计算的出清方法和系统，为在采用复合报价的电能市场集中交易环境下，寻找合理边际价格提供了支持。
2)提供了一种兼顾社会效益最大化和各级市场交易主体意愿的基于复合报价的统一优化出清方法，并且能够在各种不同的市场环境和电力供用电形势下，通过权重系数，灵活调整目标函数，从而适应不同的社会效益和市场交易主体意愿。
附图说明
图1为本发明提供的一种支持双向复合报价的电能交易优化出清方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。
实施例1：
本发明提供的一种支持双向复合报价的电能交易优化出清方法，包括：
步骤1、采集电能市场交易主体的申报信息；
步骤2、将申报信息输入预先建立的电能交易模型，进行计算得到出清结果，其中电能交易模型包括社会效益和电能市场交易主体意愿。
其中，电能交易模型中申报信息包括交易类型、申报电量、第一报价和第二报价，具体为：
把所有交易主体的申报信息划分为购电和售电2类，约定在1次交易中同一个交易主体不能同时提交购电和售电申报。具体的申报信息格式抽象为4元数组(交易类型，申报电量，第一报价，第二报价)，可由(type，q，l，u)形式表述。其中，type表示交易类型，type＝1表示交易类型为购电申报，type＝2表示交易类型为售电申报。q为申报电量，单位为兆瓦时(MWh)，表示购电申报或售电申报的电量。l为第一报价，u为第二报价，单位为元。当交易类型为购电申报时，第一报价为购电意愿参考报价，第二报价为购电报价上限；当交易类型为售电申报时，第一报价为售电报价下限，第二报价为售电意愿参考报价。
当交易类型为购电申报即type＝1时，l及以下的出清价格为交易主体即购电方意愿最高的出清价格；在难以在l及其以下价格出清的情况下，该购电方也可以接受出清价格的上涨，但最高不能超过u，l和u之间，出清价格越高，购电方意愿越低。
当交易类型为售电申报即type＝2时，u及以上的出清价格为交易主体即售电方意愿最高的出清价格；在难以在u及其以上价格出清的情况下，该售电方也可以接受出清价格的下跌，但最低不能低于l，l和u之间，出清价格越低，售电方意愿越低。
电能交易模型的约束包括成交电量约束和成交价格约束。
其中，成交电量约束如下式：
表示任选一个，X表示交易类型为购电申报，Y表示交易类型为售电申报，m为购电申报个数，n为售电申报个数，i为购电申报序号，j为售电申报序号；QXi表示出清后第i个购电申报Xi的市场交易主体实际获得成交的交易电量，未成交则为0；QYj表示出清后第j个售电申报Yj的市场交易主体实际获得成交的交易电量，未成交则为0；Xi.q表示第i个购电申报Xi的申报电量，Yj.q表示第j个售电申报Yj的申报电量。
式(1)表示：对于所有申报购电的市场交易主体来说，如果获得成交，则其成交量不得大于其申报的交易电量；
式(2)表示：对于所有申报售电的市场交易主体来说，如果获得成交，则其成交量不得大于其申报的交易电量；
式(3)表示：对于整个市场来说，所有申报售电的市场交易主体所售出的电量等于所有申报购电的市场交易主体所购买的电量。
成交价格约束如下式：
其中，Z表示统一边际出清价格；Xi.u表示第i个购电申报的第二报价，Yj.l表示第j个售电申报的第一报价。
式(4)表示：对于所有成交的购电交易主体来说，最终的统一出清价格一定不大于该购电交易主体的申报信息的第二报价即购电报价上限，也就是当QXi>0时，Z必定不大于Xi.u；
式(5)表示：对于所有成交的售电交易主体来说，最终的统一出清价格一定不小于该售电交易主体的申报信息的第一报价即售电报价下限，也就是当QYj>0时，Z必定不小于Yj.l；
电能交易模型的目标函数值F如下式计算：
F＝max(α×F1+β×F2) (6)
F由两个部分组成，其中F1表示电能市场交易所产生的社会效益，F2表示市场交易主体意愿；α为F1的权重系数，β为F2的权重系数，α+β＝1。α和β的具体值由相关管理部门和交易组织者确定，当α＝0且β＝1时，目标函数实际是追求市场交易主体意愿最大；当α＝1且β＝0时，目标函数实际是追求社会效益最高。
F1如下式计算：
F2如下式计算：
其中，Xi.l表示第i个购电申报的第一报价，Yj.u表示第j个售电申报的第二报价。
式(6)表示：电能交易模型的目标函数，它主要由社会效益度量和市场交易主体意愿两个部分按一定权重的和组成；
式(7)表示：社会效益度量函数，它主要由购电方产生的社会效益和售电方产生的社会效益之和组成；
式(8)表示：市场交易主体意愿函数，它主要由购电方相比第一报价即购电意愿参考报价的满意度和售电方相比第二报价即售电意愿参考报价的满意度之和组成。
将采集的电能市场交易主体的申报信息输入电能交易模型中，在给定约束条件下，针对目标函数的最大化，基于线性规划、二次规划和一般的非线性规划数学基础，应用相关数学软件包，进行优化计算，得到基于双向复合报价的电能集中交易统一优化出清计算结果。
为便于应用，将式(7)和式(8)代入式(6)，得到下式：
依据约束条件式(3)，式(9)可以进一步简化为：
实际数学软件包应用中，目标函数一般设为min(-F)，它与max(F)等效。
实施例2
结合前述说明，以一次21个电力市场交易主体参与的电能集中交易为例，演示本发明的实施。假定，同一个交易主体不能在1次交易中同时申报购电和售电。
此次集中交易中，21个交易主体的申报信息如表1所示，其中13个交易主体申报了售电量和售电价格，8家交易主体申报了购电量和购电价格。
表1一次集中交易申报数据
获取全部市场交易主体的申报信息，建立电能交易模型，将申报信息输入电能交易模型，并采用社会效益和各级市场交易主体意愿并重的原则，分别设立α＝0.5且β＝0.5，构建目标函数，采用数学软件包，进行优化计算，得到如表2所示的出清结果。
表2一次集中交易统一优化出清结果
统一出清价格398.7元/兆瓦时，总计成交电量15136300兆瓦时，具体在各交易主体之间的成交信息如表2所示。
实施例3
基于同一发明构思，本发明还提供了一种支持双向复合报价的电能交易优化出清系统，由于这些设备解决技术问题的原理与支持双向复合报价的电能交易优化出清方法相似，重复之处不再赘述。
该系统包括：
数据采集模块和出清计算模块；
其中，数据采集模块用于采集电能市场交易主体的申报信息；
出清计算模块用于将申报信息输入预先建立的电能交易模型，进行计算得到出清结果；
其中，电能交易模型根据社会效益和电能市场交易主体意愿建立。
其中，数据采集模块包括交易类型采集单元、申报电量采集单元、第一报价采集单元和第二报价采集单元；
交易类型采集单元用于采集交易类型，交易类型包括：购电申报和售电申报；
申报电量采集单元用于采集申报电量，申报电量表示购电或售电申报的电量；
第一报价采集单元用于采集第一报价；
第二报价采集单元用于采集第二报价；
当交易类型为购电申报时，第一报价为购电意愿参考报价，第二报价为购电报价上限；
当交易类型为售电申报时，第一报价为售电报价下限，第二报价为售电意愿参考报价。
其中，该系统还包括模型建立模块；
模型建立模块用于根据社会效益和电能市场交易主体意愿建立电能交易模型。
其中，模型建立模块包括：目标函数构建单元、社会效益单元和市场交易主体意愿单元和约束构建单元；
目标函数构建单元用于建立考虑社会效益和电能市场交易主体意愿的目标函数；
社会效益单元用于计算目标函数中的社会效益；
市场交易主体意愿单元用于计算目标函数中的电能市场交易主体意愿；
约束构建单元用于构建电能交易模型的约束。
电能交易模型的目标函数如下式：
F＝α×F1+β×F2
其中，F为目标函数值，F1表示电能市场交易所产生的社会效益，F2表示市场交易主体意愿；α为F1的权重系数，β为F2的权重系数，α+β＝1；
F1如下式计算：
F2如下式计算：
其中，X表示交易类型为购电申报，Y表示交易类型为售电申报，m为购电申报个数，n为售电申报个数，i为购电申报序号，j为售电申报序号；Z表示统一边际出清价格，QXi表示出清后第i个购电申报Xi的市场交易主体实际获得成交的交易电量，QYj表示出清后第j个售电申报Yj的市场交易主体实际获得成交的交易电量，Xi.u表示第i个购电申报的第二报价，Yj.l表示第j个售电申报的第一报价，Xi.l表示第i个购电申报的第一报价，Yj.u表示第j个售电申报的第二报价。
电能交易模型约束包括成交电量约束和价格约束。
其中，成交电量约束如下式：
价格约束如下式：
其中，表示任选一个，Xi.q表示第i个购电申报Xi的申报电量，Yj.q表示第j个售电申报Yj的申报电量。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
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。
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。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制,尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。
Claims (11)
1.一种支持双向复合报价的电能交易优化出清方法，其特征在于：
采集电能市场交易主体的申报信息；
将所述申报信息输入预先建立的电能交易模型，进行计算得到出清结果，所述电能交易模型根据社会效益和电能市场交易主体意愿建立。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述申报信息包括：交易类型、申报电量、第一报价和第二报价；
所述交易类型包括：购电申报和售电申报；
当交易类型为购电申报时，所述第一报价为购电意愿参考报价，所述第二报价为购电报价上限；所述申报电量为购电申报的电量；
当交易类型为售电申报时，所述第一报价为售电报价下限，所述第二报价为售电意愿参考报价；所述申报电量为售电申报的电量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电能交易模型的目标函数如下式：
F＝α×F1+β×F2
其中，F为目标函数值，F1表示电能市场交易所产生的社会效益，F2表示市场交易主体意愿；α为F1的权重系数，β为F2的权重系数，α+β＝1。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述F1如下式计算：
其中，X表示交易类型为购电申报，Y表示交易类型为售电申报，m为购电申报个数，n为售电申报个数，i为购电申报序号，j为售电申报序号；Z表示统一边际出清价格，QXi表示出清后第i个购电申报Xi的市场交易主体实际获得成交的交易电量，QYj表示出清后第j个售电申报Yj的市场交易主体实际获得成交的交易电量，Xi.u表示第i个购电申报的第二报价，Yj.l表示第j个售电申报的第一报价。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述F2如下式计算：
其中，X表示交易类型为购电申报，Y表示交易类型为售电申报，m为购电申报个数，n为售电申报个数，i为购电申报序号，j为售电申报序号；Z表示统一边际出清价格，QXi表示出清后第i个购电申报Xi的市场交易主体实际获得成交的交易电量，QYj表示出清后第j个售电申报Yj的市场交易主体实际获得成交的交易电量，Xi.l表示第i个购电申报的第一报价，Yj.u表示第j个售电申报的第二报价。
6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述模型还包括如下式所示的约束条件：
其中，表示任选一个，X表示交易类型为购电申报，Y表示交易类型为售电申报，m为购电申报个数，n为售电申报个数，i为购电申报序号，j为售电申报序号；QXi表示出清后第i个购电申报Xi的市场交易主体实际获得成交的交易电量；QYj表示出清后第j个售电申报Yj的市场交易主体实际获得成交的交易电量；Xi.q表示第i个购电申报Xi的申报电量，Yj.q表示第j个售电申报Yj的申报电量。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述模型还包括如下式所示的约束条件：
其中，Z表示统一边际出清价格；Xi.u表示第i个购电申报的第二报价，Yj.l表示第j个售电申报的第一报价。
8.一种支持双向复合报价的电能交易优化出清系统，其特征在于，包括：数据采集模块和出清计算模块；
所述数据采集模块用于采集电能市场交易主体的申报信息；
所述出清计算模块用于将所述申报信息输入预先建立的电能交易模型，进行计算得到出清结果；
其中，所述电能交易模型根据社会效益和电能市场交易主体意愿建立。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述数据采集模块包括交易类型采集单元、申报电量采集单元、第一报价采集单元和第二报价采集单元；
所述交易类型采集单元用于采集交易类型，所述交易类型包括：购电申报和售电申报；
所述申报电量采集单元用于采集申报电量，所述申报电量表示购电或售电申报的电量；
所述第一报价采集单元用于采集第一报价；
所述第二报价采集单元用于采集第二报价；
当交易类型为购电申报时，所述第一报价为购电意愿参考报价，所述第二报价为购电报价上限；
当交易类型为售电申报时，所述第一报价为售电报价下限，所述第二报价为售电意愿参考报价。
10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括模型建立模块；
所述模型建立模块用于根据社会效益和电能市场交易主体意愿建立电能交易模型。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述模型建立模块包括：目标函数构建单元、社会效益单元和市场交易主体意愿单元和约束构建单元；
所述目标函数构建单元用于建立考虑社会效益和电能市场交易主体意愿的目标函数；
所述社会效益单元用于计算目标函数中的社会效益；
所述市场交易主体意愿单元用于计算目标函数中的电能市场交易主体意愿；
所述约束构建单元用于构建电能交易模型的约束。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810122888.4A CN108376296A (zh) | 2018-02-07 | 2018-02-07 | 一种支持双向复合报价的电能交易优化出清方法和系统 |
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| CN108376296A true CN108376296A (zh) | 2018-08-07 |
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ID=63017624
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| Country | Link |
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| CN (1) | CN108376296A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108985766A (zh) * | 2018-08-28 | 2018-12-11 | 东北大学 | 一种基于区块链技术的电力市场多边交易系统及方法 |
| CN112257945A (zh) * | 2020-10-29 | 2021-01-22 | 江苏电力交易中心有限公司 | 一种基于储能用户的电力出清自动优化方法及系统 |
| CN112750039A (zh) * | 2021-01-18 | 2021-05-04 | 中国南方电网有限责任公司 | 一种耦合复杂水力联系的跨区交易现货市场出清模型 |
-
2018
- 2018-02-07 CN CN201810122888.4A patent/CN108376296A/zh active Pending
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