CN108388968A - 基于预招标偏差电量平衡机制的发电计划滚动调整方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种基于预招标偏差电量平衡机制的发电计划滚动调整方法，包括：招标采用增加单位发电量的卖电报价和减少单位发电量的买电报价；如果预测到当月实际用电需求超过合同电量时，则优先安排卖电报价低的机组增发电量，反之则优先安排买电报价高的机组减发电量；根据次日负荷预测情况和各机组月度合同电量实际完成进度，按照各机组月度发电计划完成率一致的原则进行次日电量的预分解，再按照各机组发电曲线形状与系统负荷曲线形状一致的原则进行电力的预分解，通过优化模型得到日前发电计划；当实际负荷需求大于日前发电计划时，则增加出力，反之则降低出力；最后分别按预招标中的卖电报价和买电报价进行结算。

Description

基于预招标偏差电量平衡机制的发电计划滚动调整方法

技术领域

本发明属于电力系统技术领域，尤其涉及一种基于预招标偏差电量平衡机制的发电计划滚动调整方法。

背景技术

根据国外成熟电力市场的运行实践，尽管在市场模式和具体交易机制的设计方面存在明显差异，但是均通过中长期交易和现货交易的相互配合，提高电力市场的运行效率。其中，中长期交易主要用以规避现货市场的价格波动风险，而现货交易更加贴近电网的运行实际并反映实时或接近实时的电力供需情况，发现更为真实有效的价格信号，进而指导中长期合同签订，以及引导电源投资、电网规划及用户选址等。

我国的电力市场建设尚处于起步阶段，受技术条件、市场意识、配套政策等诸多因素的制约，电力现货市场难以在短时间内建立。未来几年内，我国绝大部分地区仍将处于以年度和月度电量交易为主的市场建设过渡阶段。以年度和月度电量交易为主的市场中，受负荷预测偏差、机组非计划停运、可再生能源出力不确定性、电网运行约束等客观因素的制约，电力调度机构需要对发电机组的原有月度发电计划不断进行调整，以保障系统的供需平衡，也即所谓的偏差电量平衡机制。

长期以来，各地主要采用偏差滚动调整的电量平衡机制。具体而言，发电企业的月度发电计划分为基数电量和市场电量两种成分。月度发电计划执行完毕后，首先根据对应交易用户的当月实际用电量，结算发电企业的市场电量，发电企业的其余上网电量作为基数电量结算。当发电企业之间基数电量的完成进度存在偏差时，电力调度机构对发电企业后续月份的基数电量计划进行调整，以保障发电企业之间基数电量年度完成率的均衡一致。

上述偏差滚动调整方式下，电力调度机构对发电企业的月度发电计划进行调整时，可以弱化当月合同电量的约束，将偏差电量滚动到后续月份进行处理，因而具有较高的调度灵活性；但是对市场主体而言，调整后的月度发电计划如果与其月度合同电量存在很大偏差，将影响其正常的生产计划安排，并引起生产成本及发电收益的改变，市场主体之间存在合同执行进度的公平性问题。尤其是随着市场电量规模的不断扩大，可用于滚动调整的基数电量将会不足，在一些市场电量占比较高的省份，已经出现部分发电企业合同电量完成进度偏快，部分发电企业合同电量完成进度偏慢，在年底受各类运行约束的限制，电力调度机构无法保障发电企业之间基数电量年度完成率均衡一致的问题。

简而言之，传统的滚动调整偏差模式虽然给予了电力调度机构更多的灵活性，但弱化了合同电量的约束，不利于市场主体的公平竞争，并且无法衡量偏差调整的成本，需要一种适应电力市场发展需要的偏差电量平衡机制及相应的发电计划滚动调整方法。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种基于预招标偏差电量平衡机制的发电计划滚动调整方法，包括：

步骤一：对月度发电计划采用预招标偏差电量平衡机制，招标要求“只报价、不报量”，分为机组在既有合同电量基础上增加单位发电量的卖电报价和减少单位发电量的买电报价；

步骤二：如果预测到当月实际用电需求超过合同电量时，则优先安排卖电报价低的机组增发电量，并相应调高其月度发电计划目标；如果预测到当月系统实际用电需求小于合同电量时，则优先安排买电报价高的机组减发电量，并相应调低其月度发电计划目标；

步骤三：根据系统次日负荷预测情况和各机组月度合同电量实际完成进度，按照各机组月度发电计划完成率一致的原则进行次日电量的预分解，再按照各机组发电曲线形状与系统负荷曲线形状一致的原则进行电力的预分解，最后考虑机组运行约束和电网运行约束，在允许的偏差范围内，通过优化模型得到机组次日各时段的日前发电计划；

步骤四：当系统实际负荷需求大于日前发电计划时，根据各机组上调能力的大小共同增加出力；当系统实际负荷需求小于日前发电计划时，根据各机组下调能力的大小共同降低出力；

步骤五：在月度发电计划执行完毕后，对机组提供的增发服务电量或减发服务电量分别按预招标中的卖电报价和买电报价进行结算；市场主体因自身原因产生的偏差电量根据系统增发服务和减发服务的综合成本进行定价。

所述月度发电计划以平衡服务成本F最小化为目标：

式中，分别为机组i的增发服务报价和减发服务报价；Q_—分别为分配给机组i的增发服务电量和减发服务电量；N为机组总数目；

所述月度发电计划包括下列约束条件：

1)平衡服务电量总量约束

式中，为系统月度负荷需求预测数据；Q_i为机组i的月度合同电量；

2)增发服务和减发服务电量的上下限约束

分别为机组i的当月发电能力上限和必发电量下限；

3)机组剩余天数发电量的上下限约束

分别为机组i的最大出力上限和最小出力下限；Q_i为机组i已经完成的合同电量，r为当月剩余天数。

所述步骤三具体包括：

按照各机组月度发电计划完成率一致的原则进行次日电量的预分解，具体公式如下：

式中，为机组i次日预分解电量；D^tomorrow为系统次日总用电量需求预测；K_i为机组i的月度发电计划占比，其计算公式如下：

基于上述所确定的各机组次日预分解电量考虑次日各时段的负荷预测情况，按照各机组发电曲线形状与系统负荷曲线形状一致的原则确定机组次日各时段的预分解电力，具体公式如下：

式中，为机组i在次日第t时段的预分解电力；L_t为系统次日t各时段的负荷预测，为机组次日预分解电量占比，其计算公式如下：

所述日前发电计划以各机组出力调整绝对值之和最小为目标，对各机组的日前发电计划进行优化，目标函数的表达式如下：

式中，P_i,t为优化后的机组i在第t时段的日前发电计划；

所述日前发电计划的约束条件包括：

1)机组最大、最小出力约束

P_i ^min≤P_i,t≤P_i ^max

2)系统功率平衡约束

3)机组日发电量约束

式中，δ为允许的电量执行偏差率；

4)电网潮流约束

f_l ^min≤f_l,t≤f_l ^max

式中，分别为线路l的潮流上限和潮流下限；f_l,t为线路l在第t时段的流过的潮流。

所述各机组上调能力和下调能力的计算公式如下：

式中，分别为机组i在第t时段的上调能力和下调能力；

计算机组各时段的上调系数和下调系数

式中，分别为机组i在t时段的上调系数和下调系数；

如果系统在t时段的实际负荷需求L_i,’_t大于日前发电计划，则各机组理想出力值的计算公式如下：

如果系统在t时段的实际负荷需求小于日前发电计划，则各机组理想出力值的计算公式如下：

以各机组出力调整绝对值之和最小为目标，对各机组的日内发电计划进行优化，目标函数的表达式如下：

式中，P′_i，t为优化后的机组i在第t时段的日内发电计划；

日内发电计划的约束条件为

1)机组最大、最小出力约束

P_i ^min≤P′_i,t≤P_i ^max

2)系统功率平衡约束

3)电网潮流约束

f_l ^min≤f′_l,t≤f_l ^max

式中，f′_l,t为日内运行过程中线路l在第t时段的流过的潮流。

本发明的有益效果是：以市场主体的月度合同电量约束为前提，根据发电企业提供的增发服务报价和减发服务报价，首先按照经济性原则进行月度发电计划的滚动修正，然后考虑系统负荷预测偏差和机组、电网运行约束进行日前发电计划的优化及日内发电计划的调整，不仅实现了月度偏差电量调整成本的最小化，而且偏差电量可以当月结清，不影响机组后续月份的发电计划，避免了传统滚动调整偏差机制下因合同电量执行进度差异引起的公平性问题。

附图说明

图1是本发明提供的一种基于预招标偏差电量平衡机制的发电计划滚动修正流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对实施例作详细说明。

如图1所示，本发明提供一种基于预招标偏差平衡机制的发电计划滚动调整方法，包括以下步骤：

步骤一：偏差平衡服务预招标。预招标偏差电量平衡机制在各类月度交易结束后、交易执行前开展，采取“只报价、不报量”的方式，分为增发服务预招标及减发服务预招标。其中，增发服务预招标指机组在既有合同电量基础上增加单位发电量的卖电报价；减发服务预招标指机组在既有合同电量基础上减少单位发电量的买电报价，也即购买其他机组进行电量替发的报价。

步骤二：月度发电计划滚动修正。月内运行过程中，当调度机构预测系统当月实际用电需求超过已经签订的合同电量时，调度机构优先安排卖电报价低的机组增发电量，相应调高其月度发电计划目标，其他机组仍执行原定月度发电计划；当调度机构预测当月系统实际用电需求小于已经签订的合同电量时，调度机构优先安排买电报价高的机组减发电量，相应调低其月度发电计划目标，其他机组仍执行原定月度发电计划。

步骤三：日前发电计划优化。各机组月度发电计划目标修正完毕后，根据系统次日负荷预测情况和各机组月度合同电量实际完成进度，按照等合同完成率(各机组月度发电计划完成率一致)的原则进行次日电量的预分解，再按照等调峰率(各机组发电曲线形状与系统负荷曲线形状一致)的原则进行电力的预分解，最后考虑机组运行约束和电网运行约束，在允许的偏差范围内，通过优化模型得到机组次日各时段的发电计划，也即日前发电计划。

步骤四：日内发电计划调整。日前发电计划是根据提前一天的负荷预测情况制定，不可避免地与实际的负荷需求存在预测偏差，因此，在日内运行过程中，需要根据实际负荷需求对日前发电计划进行调整。为保障调节速度，按照等比例调节原则进行发电计划调整，即当系统实际负荷需求大于日前发电计划时，根据各机组上调能力的大小共同增加出力；当系统实际负荷需求小于日前发电计划时，根据各机组下调能力的大小共同降低出力。

步骤五：偏差结算。月度发电计划执行完毕后，机组提供的增发服务电量，按其在增发服务预招标中的卖电报价进行结算；机组提供的减发服务电量，按其在减发服务预招标中的买电报价结算。市场主体因自身原因产生的偏差电量(如机组非故障停运、用户实际用电量超过或少于交易合同约定电量)，根据系统增发服务和减发服务的综合成本进行定价。

1月度发电计划滚动修正模型

在预招标偏差电量平衡机制中，首先需要根据系统月度负荷需求预测数据的变化，滚动修正各机组的月度发电计划目标，再进行日前发电计划的优化和日内发电计划的调整。

1.1目标函数

月度发电计划修正模型以平衡服务成本最小化为目标，每日对各机组的月度发电计划目标进行滚动修正，目标函数的具体数学表达式如下：

式中，分别为机组i的增发服务报价和减发服务报价；分别为分配给机组i的增发服务电量和减发服务电量；N为机组总数目。

1.2约束条件

1)平衡服务电量总量约束

式中，为系统月度负荷需求预测数据；Q_i为机组i的月度合同电量。

2)增发服务和减发服务电量的上下限约束

分别为机组i的当月发电能力上限和必发电量下限。

3)机组剩余天数发电量的上下限约束

分别为机组i的最大出力上限和最小出力下限；Q_i为机组i已经完成的合同电量，r为当月剩余天数。

2日前发电计划优化模型

各机组月度发电计划目标修正完毕后，根据系统次日负荷预测情况和各机组月度合同电量实际完成进度，按照等合同完成率(各机组月度发电计划完成率一致)的原则进行次日电量的预分解，再按照等调峰率(各机组发电曲线形状与系统负荷曲线形状一致)的原则进行电力的预分解，最后考虑机组运行约束和电网运行约束，在允许的偏差范围内，通过优化模型得到机组次日各时段的发电计划，也即日前发电计划。

按照等合同完成率原则确定机组次日预分解电量，具体公式如下：

式中，为机组i次日预分解电量；D^tomorrow为系统次日总用电量需求预测；K_i为机组i的月度发电计划占比，其计算公式如下：

基于上述所确定的各机组次日预分解电量考虑次日各时段的负荷预测情况，按照等调峰率的原则确定机组次日各时段的预分解电力，具体公式如下：

式中，为机组i在次日第t时段的预分解电力；L_t为系统次日t各时段的负荷预测，为机组次日预分解电量占比，其计算公式如下：

根据上述方法确定的机组次日各时段的预分解电力，可能无法满足机组运行约束及电网运行约束的要求，需要通过优化模型进行调整。

2.1目标函数

日前发电计划优化模型以各机组出力调整(以预分解电力作为基准)绝对值之和最小为目标，对各机组的日前发电计划进行优化，目标函数的表达式如下：

式中，P_i,t为优化后的机组i在第t时段的日前发电计划。

2.2约束条件

1)机组最大、最小出力约束

P_i ^min≤P_i,t≤P_i ^max

2)系统功率平衡约束

3)机组日发电量约束

式中，δ为允许的电量执行偏差率(以预分解电量作为基准)

4)电网潮流约束

f_l ^min≤f_l,t≤f_l ^max

式中，分别为线路l的潮流上限和潮流下限；f_l,t为线路l在第t时段的流过的潮流。潮流求解采用直流潮流模型。

3日内发电计划调整模型

日前发电计划是根据提前一天的负荷预测情况制定，不可避免地与实际的负荷需求存在预测偏差，因此，在日内运行过程中，需要根据实际负荷需求对日前发电计划进行调整。为保障调节速度，按照等比例调节原则进行发电计划调整，即当系统实际负荷需求大于日前发电计划时，根据各机组上调能力的大小共同增加出力；当系统实际负荷需求小于日前发电计划时，根据各机组下调能力的大小共同降低出力。

机组各时段上调能力和下调能力的计算公式如下：

式中，分别为机组i在第t时段的上调能力和下调能力。

根据机组各时段的上调能力和下调能力，计算各时段的上调系数和下调系数

式中，分别为机组i在t时段的上调系数和下调系数。

如果系统在t时段的实际负荷需求L_i,’_t大于日前发电计划，则各机组理想出力值的计算公式如下：

如果系统在t时段的实际负荷需求小于日前发电计划，则各机组理想出力值的计算公式如下：

上述根据各机组调节能力大小确定的日内理想出力值，可能无法满足电网运行约束，需要通过优化模型进行调整。

3.1目标函数

模型以各机组出力调整(以理想出力作为基准)绝对值之和最小为目标，对各机组的日内发电计划进行优化，目标函数的表达式如下：

式中，P′_i,t为优化后的机组i在第t时段的日内发电计划。

3.2约束条件

1)机组最大、最小出力约束

P_i ^min≤P′_i,t≤P_i ^max

2)系统功率平衡约束

3)电网潮流约束

f_l ^min≤f′_l,t≤f_l ^max

式中，f′_l,t为日内运行过程中线路l在第t时段的流过的潮流。潮流求解采用直流潮流模型。

上述实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于预招标偏差电量平衡机制的发电计划滚动调整方法，其特征在于，包括：

步骤一：对月度发电计划采用预招标偏差电量平衡机制，招标要求“只报价、不报量”，分为机组在既有合同电量基础上增加单位发电量的卖电报价和减少单位发电量的买电报价；

步骤二：如果预测到当月实际用电需求超过合同电量时，则优先安排卖电报价低的机组增发电量，并相应调高其月度发电计划目标；如果预测到当月系统实际用电需求小于合同电量时，则优先安排买电报价高的机组减发电量，并相应调低其月度发电计划目标；

步骤三：根据系统次日负荷预测情况和各机组月度合同电量实际完成进度，按照各机组月度发电计划完成率一致的原则进行次日电量的预分解，再按照各机组发电曲线形状与系统负荷曲线形状一致的原则进行电力的预分解，最后考虑机组运行约束和电网运行约束，在允许的偏差范围内，通过优化模型得到机组次日各时段的日前发电计划；

步骤四：当系统实际负荷需求大于日前发电计划时，根据各机组上调能力的大小共同增加出力；当系统实际负荷需求小于日前发电计划时，根据各机组下调能力的大小共同降低出力；

步骤五：在月度发电计划执行完毕后，对机组提供的增发服务电量或减发服务电量分别按预招标中的卖电报价和买电报价进行结算；市场主体因自身原因产生的偏差电量根据系统增发服务和减发服务的综合成本进行定价。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述月度发电计划以平衡服务成本F最小化为目标：

式中，分别为机组i的增发服务报价和减发服务报价；Q_—分别为分配给机组i的增发服务电量和减发服务电量；N为机组总数目；

所述月度发电计划包括下列约束条件：

1)平衡服务电量总量约束

式中，为系统月度负荷需求预测数据；Q_i为机组i的月度合同电量；

2)增发服务和减发服务电量的上下限约束

分别为机组i的当月发电能力上限和必发电量下限；

3)机组剩余天数发电量的上下限约束

分别为机组i的最大出力上限和最小出力下限；Q_i为机组i已经完成的合同电量，r为当月剩余天数。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

按照各机组月度发电计划完成率一致的原则进行次日电量的预分解，具体公式如下：

式中，为机组i次日预分解电量；D^tomorrow为系统次日总用电量需求预测；K_i为机组i的月度发电计划占比，其计算公式如下：

基于上述所确定的各机组次日预分解电量考虑次日各时段的负荷预测情况，按照各机组发电曲线形状与系统负荷曲线形状一致的原则确定机组次日各时段的预分解电力，具体公式如下：

式中，为机组i在次日第t时段的预分解电力；L_t为系统次日t各时段的负荷预测，为机组次日预分解电量占比，其计算公式如下：

所述日前发电计划以各机组出力调整绝对值之和最小为目标，对各机组的日前发电计划进行优化，目标函数的表达式如下：

式中，P_i,t为优化后的机组i在第t时段的日前发电计划；

所述日前发电计划的约束条件包括：

1)机组最大、最小出力约束

P_i ^min≤P_i,t≤P_i ^max

2)系统功率平衡约束

3)机组日发电量约束

式中，δ为允许的电量执行偏差率；

4)电网潮流约束

f_l ^min≤f_l,t≤f_l ^max

式中，分别为线路l的潮流上限和潮流下限；f_l,t为线路l在第t时段的流过的潮流。

4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述各机组上调能力和下调能力的计算公式如下：

式中，分别为机组i在第t时段的上调能力和下调能力；

计算机组各时段的上调系数和下调系数

式中，分别为机组i在t时段的上调系数和下调系数；

如果系统在t时段的实际负荷需求L_i,’_t大于日前发电计划，则各机组理想出力值的计算公式如下：

如果系统在t时段的实际负荷需求小于日前发电计划，则各机组理想出力值的计算公式如下：

以各机组出力调整绝对值之和最小为目标，对各机组的日内发电计划进行优化，目标函数的表达式如下：

式中，P′_i,t为优化后的机组i在第t时段的日内发电计划；

日内发电计划的约束条件为

1)机组最大、最小出力约束

P_i ^min≤P_i,′_t≤P_i ^max

2)系统功率平衡约束

3)电网潮流约束

f_l ^min≤f_l,′_t≤f_l ^max

式中，f_l,t’为日内运行过程中线路l在第t时段的流过的潮流。