CN108683192A

CN108683192A - 一种电力现货市场的出清方法、系统、设备及存储介质

Info

Publication number: CN108683192A
Application number: CN201810677124.1A
Authority: CN
Inventors: 罗钢; 白杨; 张轩; 陈雨果
Original assignee: Guangdong Power Grid Co Ltd; Electric Power Dispatch Control Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: Guangdong Power Grid Co Ltd; Electric Power Dispatch Control Center of Guangdong Power Grid Co Ltd
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2018-10-19
Anticipated expiration: 2038-06-27
Also published as: CN108683192B

Abstract

本发明公开了一种电力现货市场的出清方法，先通过建立直流潮流约束模型，根据直流潮流约束模型计算获得发电机组的出力计划参数，得到电力现货市场出清优化的初步结果，再通过对出力计划参数进行交流安全校核计算，得到各支路的潮流值，并根据各潮流值修正直流潮流约束模型，在直流潮流约束模型的基础上提高了求解精度，而相比于直接应用交流潮流约束计算，将直流潮流约束计算得到的出力计划参数进行交流安全校核计算更加快捷，因此本发明提供的方法兼顾了求解精度和计算速度，相比于现有技术更加满足实际工程应用需求的电力现货市场出清优化。本发明还公开一种电力现货市场的出清系统、设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

Description

一种电力现货市场的出清方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及电力调度技术领域，特别是涉及一种电力现货市场的出清方法、系统、设备及计算机可读存储介质。

背景技术

电力现货市场是电力市场体系的重要环节，对于电力市场的有序运行起到了基础性的支撑作用，也是协调市场交易与系统安全的关键所在。电力现货市场的时间范围包括系统实时运行日前一天至实时运行之间。电力现货市场采用集中竞价、统一出清的交易方式，有利于促进市场的充分竞争，并发挥市场机制的价格形成功能。电力现货市场的出清需要以考虑安全约束的优化调度软件为支持，优化决策发电机组的开停机方案和出力水平。

电力现货市场出清优化算法的重要特点是考虑电网安全约束，实现发电计划与电网安全的联合优化。发电计划本身是一个复杂的大规模的混合整数规划问题，并且包含时段间的耦合约束。引入电网约束后，问题变得更加复杂，机组发电计划优化要求满足电网约束，而电网约束必须通过机组出力计划才能计算出支路潮流，两者之间形成互为因果的关系，增加了问题求解的难度。另外，从工程计算的复杂性和计算效率考虑，也需要将两者解耦。因此通常采用分解原理，将电网安全分析和发电计划优化过程分解开，并在市场出清模型中将电网安全以约束的形式再将两者协调起来。

对于电网安全约束的建模，存在交流潮流模型和直流潮流模型两种建模形式。交流潮流约束模型可以考虑电网节点的无功和电压情况，准确计算输电线路的潮流值。但从数学的角度，交流潮流约束属于非线性优化问题，计算规模巨大，求解时间长，不适合大规模电网的工程应用。

直流潮流约束对交流潮流约束进行了一定程度的简化，实现了优化模型的线性化，计算速度快，适合大规模电网的工程应用。但是，直流潮流约束模型只考虑了有功功率因素，无法考虑网损与节点电压情况，计算出来的潮流结果存在误差。在市场出清优化算法中直接采用直流潮流约束，一方面潮流结果难以准确反映电网的安全性，导致市场出清结果存在电网过载运行的风险；另一方面，电网安全分析和发电计划优化两者之间的潮流结果往往存在较大误差，导致市场出清的分解迭代算法无法有效收敛。

在电力现货市场出清优化过程中，如何在求解精度和计算速度之间寻求平衡，实现满足实际工程应用需求的电力现货市场出清优化，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力现货市场的出清方法、系统、设备及计算机可读存储介质，用于在电力现货市场出清优化过程中，在求解精度和计算速度之间寻求平衡，实现满足实际工程应用需求的电力现货市场出清优化。

为解决上述技术问题，本发明提供一种电力现货市场的出清方法，包括：

建立直流潮流约束模型；

根据所述直流潮流约束模型计算获得发电机组的出力计划参数；

对所述出力计划参数进行交流安全校核计算，得到各支路的潮流值；

根据各所述潮流值修正所述直流潮流约束模型。

可选地，所述建立基于直流灵敏度的直流潮流约束模型，具体包括：

计算各所述支路的直流灵敏度；

确定目标函数及约束条件；

依据所述直流灵敏度、所述目标函数及所述约束条件，建立所述直流潮流约束模型。

可选地，所述目标函数具体为：

所述约束条件具体包括：

P_i,t+R_i,t≤P_i,maxu_i,t

P_i,t≥P_i,minu_i,t

P_i,t-P_i,t-1≤Δ_i(1-y_i,t)+P_i,maxy_i,t

P_i,t-1-P_i,t≤Δ_i(1-z_i,t)+P_i,maxz_i,t

u_i,t-u_i,t-1＝y_i,t-z_i,t

y_i,t+z_i,t≤1

其中，所述I为发电机组数，所述T为电力现货市场所含时段数，所述C_i,t为机组i在t时的发电成本，所述ST_i,t为机组i在t时段的启动成本，所述SD_i,t为机组i在t时段的停机成本；所述P_i,t为机组i在t时段的出力值，所述D_t为t时段的系统总负荷；所述R_i,t为机组i在t时段提供的备用，所述R_t为t时段的系统备用需求；所述P_i,max为机组i发电出力的上限，所述P_i,min为机组i发电出力的下限，所述u_i,t为0/1变量，且所述u_i,t为1时表示机组i在t时段处于开机状态，所述u_i,t为0时表示机组i在t时段处于关机状态；所述Δ_i为机组i每时段爬坡量的最大值，所述y_i,t为0/1变量且所述y_i,t为1时表示机组i在t时段开机，所述z_i,t为0/1变量且所述y_i,t为1时表示机组i在t时段关机；所述M为电网计算节点；所述p_ij 为支路ij的潮流下限，所述为支路ij的潮流上限，所述l_i,t为节点负荷功率，所述S_ij,t为节点i的注入功率对支路ij的直流灵敏度。

可选地，所述根据各所述潮流值修正所述直流潮流约束模型，具体包括：

比较各所述支路的潮流值与各所述支路的输电限值，判断是否存在潮流越限；

如果是，则将交流安全校核潮流结果以增量潮流约束的形式加入所述直流潮流约束模型，并对所述出力计划参数进行迭代计算；

如果否，则输出所述出力计划参数。

可选地，所述将交流安全校核潮流结果以增量潮流约束的形式加入所述直流潮流约束模型，具体为：

以增量潮流约束式替换原始潮流约束式

其中，所述增量潮流约束式为：

其中，所述M为电网计算节点；所述p_ij 为支路ij的潮流下限，所述为支路ij的潮流上限，所述l_i,t为节点负荷功率，所述S_ij,t为节点i的注入功率对支路ij的直流灵敏度；所述p_ij,t为支路ij在t时段的交流安全校核潮流结果，所述为机组i在t时段的参考出力值。

可选地，所述支路包括输电断面与输电线路。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种电力现货市场的出清系统，包括：

建模单元，用于建立直流潮流约束模型；

直流计算单元，用于根据所述直流潮流约束模型计算获得发电机组的出力计划参数；

交流校核单元，用于对所述出力计划参数进行交流安全校核计算，得到各支路的潮流值；

反馈单元，用于根据各所述潮流值修正所述直流潮流约束模型。

可选地，所述反馈单元根据各所述潮流值修正所述直流潮流约束模型，具体包括：

如果是，则将交流安全校核潮流结果以增量潮流约束的形式输入所述建模单元以加入所述直流潮流约束模型，并使所述直流计算单元对所述出力计划参数进行迭代计算；

如果否，则输出所述出力计划参数。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种电力现货市场的出清设备，包括：

存储器，用于存储指令，所述指令包括上述任意一项所述电力现货市场的出清方法的步骤；

处理器，用于执行所述指令。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述电力现货市场的出清方法的步骤。

本发明所提供的电力现货市场的出清方法，先通过建立直流潮流约束模型，根据直流潮流约束模型计算获得发电机组的出力计划参数，得到电力现货市场出清优化的初步结果，再通过对出力计划参数进行交流安全校核计算，得到各支路的潮流值，并根据各潮流值修正直流潮流约束模型，在直流潮流约束模型的基础上提高了求解精度，而相比于直接应用交流潮流约束计算，将直流潮流约束计算得到的出力计划参数进行交流安全校核计算更加快捷，因此本发明提供的方法兼顾了求解精度和计算速度，相比于现有技术更加满足实际工程应用需求的电力现货市场出清优化。本发明还提供一种电力现货市场的出清系统、设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种电力现货市场的出清方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种步骤S10的具体实施方式的流程图；

图3为本发明实施例提供的另一种电力现货市场的出清方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种电力现货市场的出清系统的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种电力现货市场的出清设备的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电力现货市场的出清方法、系统、设备及计算机可读存储介质，用于在电力现货市场出清优化过程中，在求解精度和计算速度之间寻求平衡，实现满足实际工程应用需求的电力现货市场出清优化。

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，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种电力现货市场的出清方法的流程图。如图1所示，电力现货市场的出清方法包括：

S10：建立直流潮流约束模型。

S11：根据直流潮流约束模型计算获得发电机组的出力计划参数。

S12：对出力计划参数进行交流安全校核计算，得到各支路的潮流值。

S13：根据各潮流值修正直流潮流约束模型。

在具体实施中，先以现有技术中的直流潮流模型的建模形式建立直流潮流约束模型，根据直流潮流约束模型进行计算获得各发电机组的出力计划参数，生成基础的发电机组的出力分配方案。直流潮流约束模型只考虑了有功功率因素，无法考虑网损与节点电压情况，计算出的潮流结果可能存在误差。因此将直流潮流约束模型的计算结果代入交流潮流约束模型中，进行交流安全校核计算，得到各支路的潮流值，并以此修正直流潮流约束模型，并在修正后继续进行计算获得新的发电机组的出力计划参数。

需要说明的是，支路可以包括输电断面与输电线路。

本发明实施例提供的电力现货市场的出清方法，先通过建立直流潮流约束模型，根据直流潮流约束模型计算获得发电机组的出力计划参数，得到电力现货市场出清优化的初步结果，再通过对出力计划参数进行交流安全校核计算，得到各支路的潮流值，并根据各潮流值修正直流潮流约束模型，在直流潮流约束模型的基础上提高了求解精度，而相比于直接应用交流潮流约束计算，将直流潮流约束计算得到的出力计划参数进行交流安全校核计算更加快捷，因此本发明提供的方法兼顾了求解精度和计算速度，相比于现有技术更加满足实际工程应用需求的电力现货市场出清优化。

图2为本发明实施例提供的一种步骤S10的具体实施方式的流程图。如图2所示，在上述实施例的基础上，在另一实施例中，步骤S10具体包括：

S20：计算各支路的直流灵敏度。

S21：确定目标函数及约束条件。

S22：依据直流灵敏度、目标函数及约束条件，建立直流潮流约束模型。

在具体实施中，先计算各支路的直流灵敏度，再确定目标函数及约束条件，以此建立直流潮流约束模型。一般可以以发电成本最低为目标函数，以电力现货市场供需平衡、机组实际出力不超出机组出力能力为约束条件。

一种直流潮流约束模型具体如下：

目标函数：

约束条件：

P_i,t+R_i,t≤P_i,maxu_i,t

P_i,t≥P_i,minu_i,t

P_i,t-P_i,t-1≤Δ_i(1-y_i,t)+P_i,maxy_i,t

P_i,t-1-P_i,t≤Δ_i(1-z_i,t)+P_i,maxz_i,t u_i,t-u_i,t-1＝y_i,t-z_i,t

y_i,t+z_i,t≤1

其中，I为发电机组数，T为电力现货市场所含时段数，C_i,t为机组i在t时的发电成本，ST_i,t为机组i在t时段的启动成本，SD_i,t为机组i在t时段的停机成本；P_i,t为机组i在t时段的出力值，D_t为t时段的系统总负荷；R_i,t为机组i在t时段提供的备用，R_t为t时段的系统备用需求；P_i,max为机组i发电出力的上限，P_i,min为机组i发电出力的下限，u_i,t为0/1变量，且u_i,t为1时表示机组i在t时段处于开机状态，u_i,t为0时表示机组i在t时段处于关机状态；Δ_i为机组i每时段爬坡量的最大值，y_i,t为0/1变量且y_i,t为1时表示机组i在t时段开机，z_i,t为0/1变量且y_i,t为1时表示机组i在t时段关机；M为电网计算节点；p_ij 为支路ij的潮流下限，为支路ij的潮流上限，l_i,t为节点负荷功率，S_ij,t为节点i的注入功率对支路ij的直流灵敏度。

通过以机组发电成本与启停成本之和的最小值作为目标函数，不仅考虑到机组发电成本，还考虑到机组启停成本，更加符合实际情况。而在约束条件中，除了机组实际出力受机组处理能力限制外，还考虑到机组的启停状态，也更加符合实际需要。

图3为本发明实施例提供的另一种电力现货市场的出清方法的流程图。如图3所示，在上述实施例的基础上，在另一实施例中，步骤S13具体包括：

S30：比较各支路的潮流值与各支路的输电限值，判断是否存在潮流越限，如果是，则进入步骤S31；如果否，则进入步骤S32。

S31：将交流安全校核潮流结果以增量潮流约束的形式加入直流潮流约束模型，并对出力计划参数进行迭代计算。

S32：输出出力计划参数。

在具体实施中，计算电网中所有输电断面和输电线路的潮流，并将潮流结果与输电限值进行比较，判断是否有潮流越限，如果有，则将交流安全校核潮流结果以增量潮流约束的形式加入直流潮流约束模型，并对出力计划参数进行迭代计算；如果没有，则迭代计算结束。需要说明的是，可以认为在步骤S31中将交流安全校核潮流结果以增量潮流约束的形式加入直流潮流约束模型后，返回步骤S10。

将交流安全校核潮流结果以增量潮流约束的形式加入直流潮流约束模型具体为：以增量潮流约束式替换原始潮流约束式

其中，增量潮流约束式为：

其中，M为电网计算节点；p_ij 为支路ij的潮流下限，为支路ij的潮流上限，l_i,t为节点负荷功率，S_ij,t为节点i的注入功率对支路ij的直流灵敏度；p_ij,t为支路ij在t时段的交流安全校核潮流结果，为机组i在t时段的参考出力值。

通过将交流安全校核得到的有功功率差值加入原始潮流约束式中，对直流潮流约束模型进行调整，减小直流潮流模型的误差。

上文详述了电力现货市场的出清方法对应的各个实施例，在此基础上，本发明还公开了与上述方法对应的电力现货市场的出清系统。

图4为本发明实施例提供的一种电力现货市场的出清系统的结构示意图。如图4所示，电力现货市场的出清系统包括：

建模单元401，用于建立直流潮流约束模型；

直流计算单元402，用于根据直流潮流约束模型计算获得发电机组的出力计划参数；

交流校核单元403，用于对出力计划参数进行交流安全校核计算，得到各支路的潮流值；

反馈单元404，用于根据各潮流值修正直流潮流约束模型。

在上述实施例基础上，在另一实施例中，反馈单元404根据各潮流值修正直流潮流约束模型，具体包括：

比较各支路的潮流值与各支路的输电限值，判断是否存在潮流越限；

如果是，则将交流安全校核潮流结果以增量潮流约束的形式输入建模单元以加入直流潮流约束模型，并使直流计算单元对出力计划参数进行迭代计算；

如果否，则输出出力计划参数。

由于系统部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

图5为本发明实施例提供的一种电力现货市场的出清设备的结构示意图。如图5所示，该电力现货市场的出清设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)510(例如，一个或一个以上处理器)和存储器520，一个或一个以上存储应用程序533或数据532的存储介质530(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器520和存储介质530可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质530的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对计算装置中的一系列指令操作。更进一步地，处理器510可以设置为与存储介质530通信，在电力现货市场的出清设备500上执行存储介质530中的一系列指令操作。

电力现货市场的出清设备500还可以包括一个或一个以上电源540，一个或一个以上有线或无线网络接口550，一个或一个以上输入输出接口550，和/或，一个或一个以上操作系统531，例如Windows Server^TM，Mac OS X^TM，Unix^TM,Linux^TM，FreeBSD^TM等等。

上述图1至图3所描述的电力现货市场的出清中的步骤由电力现货市场的出清设备基于该图5所示的结构实现。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的电力现货市场的出清设备及计算机可读存储介质的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法、系统、设备及计算机可读存储介质，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，功能调用装置，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本发明所提供的一种电力现货市场的出清方法、系统、设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims

1.一种电力现货市场的出清方法，其特征在于，包括：

建立直流潮流约束模型；

根据各所述潮流值修正所述直流潮流约束模型。

2.根据权利要求1所述的出清方法，其特征在于，所述建立基于直流灵敏度的直流潮流约束模型，具体包括：

计算各所述支路的直流灵敏度；

确定目标函数及约束条件；

3.根据权利要求2所述的出清方法，其特征在于，所述目标函数具体为：

所述约束条件具体包括：

P_i,t+R_i,t≤P_i,maxu_i,t

P_i,t≥P_i,minu_i,t

P_i,t-P_i,t-1≤Δ_i(1-y_i,t)+P_i,maxy_i,t

P_i,t-1-P_i,t≤Δ_i(1-z_i,t)+P_i,maxz_i,t

u_i,t-u_i,t-1＝y_i,t-z_i,t

y_i,t+z_i,t≤1

4.根据权利要求1所述的出清方法，其特征在于，所述根据各所述潮流值修正所述直流潮流约束模型，具体包括：

如果否，则输出所述出力计划参数。

5.根据权利要求4所述的出清方法，其特征在于，所述将交流安全校核潮流结果以增量潮流约束的形式加入所述直流潮流约束模型，具体为：

以增量潮流约束式替换原始潮流约束式

其中，所述增量潮流约束式为：

6.根据权利要求1所述的出清方法，其特征在于，所述支路包括输电断面与输电线路。

7.一种电力现货市场的出清系统，其特征在于，包括：

建模单元，用于建立直流潮流约束模型；

8.根据权利要求7所述的出清系统，其特征在于，所述反馈单元根据各所述潮流值修正所述直流潮流约束模型，具体包括：

如果否，则输出所述出力计划参数。

9.一种电力现货市场的出清设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储指令，所述指令包括权利要求1至6任意一项所述电力现货市场的出清方法的步骤；

处理器，用于执行所述指令。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任意一项所述电力现货市场的出清方法的步骤。