CN109242657A - 一种考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，包括如下步骤：获取日前市场出清所需的原始数据；根据原始数据，对系统统一边际出清模型确定社会福利最大化的目标函数及约束条件；建立风火联合发电商利润最大的目标函数；采用粒子群算法计算满足约束条件的社会福利最大化目标函数的出清电量及出清价格，进而对风火联合发电商利润最大的目标函数进行求解，得到最优风火联合竞价方案；根据最优风火联合竞价方案，在电力市场中进行投标。该方法可以用于指导风电商在电力市场中的竞价行为，提高风电商的利润。
Description
技术领域
本发明涉及电力市场，尤其涉及一种考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法。
背景技术
2015年，9号文件正式下发，以期构建“公平、开放、有序、竞争”的电力市场体系，标志着我国新一轮电力市场改革的开始，同时，近年来，全球环境问题与能源问题日益突出，可再生能源在国内外受到广泛关注并迅速发展。风力发电由于建设成本较高和间歇性等特点，经济技术性不如传统的火电机组，因此目前无法自主参与电力市场，各国通过制定补贴机制政策来扶持其发展，现有的电力市场中，电力市场管理者全额收购风电，风电机组不参与竞价，仅作为价格接受者来参与电力市场。
随着风电技术的逐步成熟和成本下降，为了实现市场优化资源配置，风电商自主参与市场与其他常规机组竞价。电力市场管理者为了维持市场的稳定和系统运行的可靠性，参与电力市场投标的发电商出现出力偏差时，市场管理者将对其进行惩罚，由于风电出力的随机性和不确定性，风电在参与市场投标时面临着市场风险，从而影响风电商的收益。如何应对市场的投标偏差惩罚，来提高风电商的收益，是风电商急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，该方法可以用于指导风电商在电力市场中的竞价行为，提高风电商的利润。
为实现上述目的，一种考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取日前市场出清所需的原始数据；
根据所述原始数据，对系统统一边际出清模型确定社会福利最大化的目标函数及约束条件；
建立风火联合发电商利润最大的目标函数；
采用粒子群算法对所述风火联合发电商利润最大的目标函数进行求解，其中出清电量及出清价格由带约束条件的社会福利最大化求解得出，得到最优风火联合竞价方案；
根据所述最优风火联合竞价方案，在电力市场中进行投标。
优选地，所述原始数据包括各发电商火电机组的燃料成本函数、机组出力上下限、机组爬坡调节上下限、负荷值及风电预测值。
优选地，所述约束条件包括功率平衡约束、发电机组出力约束及发电机组出力调节约束。
优选地，所述功率平衡约束为市场需求量和发电商供应量相等。
优选地，所述发电机组出力约束表达式为：
其中，为发电商f的机组出力下限，为发电商f的机组出力上限。
优选地，所述发电机组出力调节约束表达式为：
为发电商f的机组出力下调上限，为发电商f的机组出力上调上限，为发电商f在时段t-1的出清电量。
优选地，所述风火联合发电商利润最大的目标函数的表达式为：
Max f＝max(C1-C2)
其中，C1为风火联合发电商在日前市场收益，C2为风火联合发电商的偏差惩罚和常规机组燃煤成本，t为时间段序号，s为风电场景序号；λt为日前市场在时段t的出清价格，为风火联合发电商在时段t的日前市场出清容量，下标wn表示风火联合发电商；ρs为场景s发生的概率，为场景s下风火联合发电商在时段t的偏差惩罚和火电机组燃煤成本。
优选地，所述风火联合发电商在时段t的偏差惩罚和火电机组燃煤成本的计算表达式如下：
其中，为场景s下风电场在时段t的实际出力，Qnmax为与风电商联合竞价的火电机组出力上限，fup为少投偏差结算价格，fdown为多投偏差结算价格，Cost[x]为与风电商联合竞价的火电机组燃料成本函数。
优选地，所述最优风火联合竞价方案的竞价函数为
其中，Pft为发电商f在时段t的竞价函数，αft为市场发电商f在时段t竞价函数的截距，bft为斜率，为发电商f在时段t的出清电量。
实施本发明具有如下有益效果：本发明提供的考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，该方法根据市场出清所需的原始数据，建立出清模型确定社会福利最大化的目标函数及约束条件，同时建立风火联合发电商利润最大的目标函数，采用粒子群算法计算满足所述约束条件的社会福利最大化目标函数的出清电量及出清价格，进而对风火联合发电商利润最大的目标函数进行求解，x得到最优风火联合竞价方案；根据所述最优风火联合竞价方案，在电力市场中进行投标。该方法中的出清模型考虑了功率平衡约束、发电机组出力约束及发电机组出力调节约束，风火联合发电商利润最大的目标函数考虑了风火联合发电商在不同时段的偏差惩罚和火电机组燃煤成本。因此该方法可以让风电商在参入电力市场投标时，充分考虑了风电出力的随机性和不确定性，火电机组对风电的出力调节，从而降低风电的出力偏差惩罚，提高其收益，增加风电商在电力市场中的竞争力，促进风电在电力市场中的消纳。
附图说明
图1是本实施例提供的一种考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，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。
本发明实施例提供一种考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，具体地，如图1所示，该风火联合竞价方法包括：
步骤一：获取日前市场出清所需的原始数据，包括各发电商火电机组的燃料成本函数、机组出力上下限、机组爬坡调节上下限、负荷值、风电预测值等；
步骤二：采用系统统一边际出清建立日前市场出清模型，采用供需函数均衡理论，目标函数为社会福利最大化，其表达式为：
其中，JISOt为时段t的社会福利值，cjt为市场需求商j在时段t的线性逆需求函数的截距，djt为斜率，为市场需求商j在时段t的需求量；αft为市场发电商f在时段t竞价函数的截距，bft为斜率，为发电商f在时段t的出清电量；
其约束条件表达式为：
功率平衡约束，即市场需求量和发电商供应量相等；
发电机组出力约束，为发电商f的机组出力下限，为发电商f的机组出力上限；
发电机组出力调节约束，为发电商f的机组出力下调上限，为发电商f的机组出力上调上限，为发电商f在时段t-1的出清电量。
日前出清价格 g表示出力为达到约束上下限的机组。
步骤三：建立考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价模型，目标函数为风火联合发电商利润最大，其表达式为：
Max f＝max(C1-C2)
目标函数主要包括两部分，其中C1为风火联合发电商在日前市场收益，C2为风火联合发电商的偏差惩罚和常规机组燃煤成本，t为时间段序号，s为风电场景序号；λt为日前市场在时段t的出清价格，日前市场按照系统统一边际方式出清，为风火联合发电商在时段t的日前市场出清容量，下标wn表示风火联合发电商；ρs为场景s发生的概率，为场景s下风火联合发电商在时段t的偏差惩罚和火电机组燃煤成本；
根据实际风电出力的大小，可以分为三种情况K1、K2、K3，分别对应三种不同的表达式：
其中，为场景s下风电场在时段t的实际出力，Qnmax为与风电商联合竞价的火电机组出力上限，fup为少投偏差结算价格，fdown为多投偏差结算价格，Cost[x]为与风电商联合竞价的火电机组燃料成本函数。
其中，风电场景可由场景生成模型得到，基于风电预测值，在考虑预测误差的情况下，采用蒙特卡洛算法进行抽样，再利用后退场景削减法进行筛选，从而来模拟实际风电出力情况。
步骤四：采用粒子群算法对上述模型进行求解，得到最优风火联合竞价方案，最优竞价方案为风火联合利润最大时的竞价函数，日前市场中发电商主体的竞价函数为一次线性函数，即其中，Pft为发电商f在时段t的竞价函数；风火联合竞价模型中，αft为变量，风火联合利润最大时对应的风火联合发电商主体的Pwn＝αwn+bwnQwn，则为最优竞价函数。
步骤五：风火联合发电商根据最优竞价方案参与电力市场竞价，来追求最大利润。
实施本发明具有如下有益效果：本发明提供的考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，该方法根据市场出清所需的原始数据，建立出清模型确定社会福利最大化的目标函数及约束条件，同时建立风火联合发电商利润最大的目标函数，采用粒子群算法计算满足所述约束条件的社会福利最大化目标函数的出清电量及出清价格，进而对风火联合发电商利润最大的目标函数进行求解，得到最优风火联合竞价方案；根据所述最优风火联合竞价方案，在电力市场中进行投标。该方法中的出清模型考虑了功率平衡约束、发电机组出力约束及发电机组出力调节约束，风火联合发电商利润最大的目标函数考虑了风火联合发电商在不同时段的偏差惩罚和火电机组燃煤成本。因此该方法可以让风电商在参入电力市场投标时，充分考虑了风电出力的随机性和不确定性，火电机组对风电的出力调节，从而降低风电的出力偏差惩罚，提高其收益，增加风电商在电力市场中的竞争力，促进风电在电力市场中的消纳。
虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。
Claims (9)
1.一种考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取日前市场出清所需的原始数据；
根据所述原始数据，对系统统一边际出清模型确定社会福利最大化的目标函数及约束条件；
建立风火联合发电商利润最大的目标函数；
采用粒子群算法对所述风火联合发电商利润最大的目标函数进行求解，其中出清电量及出清价格由带约束条件的社会福利最大化求解得出，得到最优风火联合竞价方案；
根据所述最优风火联合竞价方案，在电力市场中进行投标。
2.如权利要求1所述的考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，其特征在于，所述原始数据包括各发电商火电机组的燃料成本函数、机组出力上下限、机组爬坡调节上下限、负荷值及风电预测值。
3.如权利要求1所述的考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，其特征在于，所述约束条件包括功率平衡约束、发电机组出力约束及发电机组出力调节约束。
4.如权利要求3所述的考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，其特征在于，所述功率平衡约束为市场需求量和发电商供应量相等。
5.如权利要求3所述的考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，其特征在于，所述发电机组出力约束表达式为：
其中，为发电商f的机组出力下限，为发电商f在时段t的出清电量，为发电商f的机组出力上限。
6.如权利要求3所述的考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，其特征在于，所述发电机组出力调节约束表达式为：
为发电商f的机组出力下调上限，为发电商f的机组出力上调上限，为发电商f在时段t的出清电量，为发电商f在时段t-1的出清电量。
7.如权利要求1所述的考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，其特征在于，所述风火联合发电商利润最大的目标函数的表达式为：
Max f＝max(C1-C2)
其中，C1为风火联合发电商在日前市场收益，C2为风火联合发电商的偏差惩罚和常规机组燃煤成本，t为时间段序号，s为风电场景序号；λt为日前市场在时段t的出清价格，为风火联合发电商在时段t的日前市场出清容量，下标wn表示风火联合发电商；ρs为场景s发生的概率，为场景s下风火联合发电商在时段t的偏差惩罚和火电机组燃煤成本。
8.如权利要求7所述的考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，其特征在于，所述风火联合发电商在时段t的偏差惩罚和火电机组燃煤成本的计算表达式如下：
其中，为场景s下风电场在时段t的实际出力，Qnmax为与风电商联合竞价的火电机组出力上限，fup为少投偏差结算价格，fdown为多投偏差结算价格，Cost[x]为与风电商联合竞价的火电机组燃料成本函数。
9.如权利要求1所述的考虑风电投标偏差惩罚的风火联合竞价方法，其特征在于，所述最优风火联合竞价方案的竞价函数为
其中，Pft为发电商f在时段t的竞价函数，αft为市场发电商f在时段t竞价函数的截距，bft为斜率，为发电商f在时段t的出清电量。
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