CN109978398A - 一种电力中长期交易合同电量分解方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力中长期交易合同电量分解方法，包括S1：根据合同电量和负荷电量，建立合同电量优化分解模型；S2：针对所述模型，给出一种工程实用合同电量分解算法，对合同电量进行分解，得到不考虑电量滚动情形的分解结果；S3：对S2分解结果进行自耦修正与互耦修正，获得考虑电量滚动情形的分解结果。本发明方案能够使分解结果满足调度的需求，即各机组不同时段的电量分配尽可能均衡，同时兼顾检修、热电联产等特殊情况并且在实际发电情况与计划有所偏差时进行修正。
Description
技术领域
本发明属于电力市场领域，具体涉及一种采用电量优化分解模型和基于该模型的工程实用算法的电力中长期交易合同电量分解方法。
背景技术
电力中长期交易合同电量的分解是电力交易中心的主要任务之一。例如，省电网在年初制定发电计划时，需要根据月负荷预测曲线、机组检修计划、热电联产等因素将年合同电量划分为月份。同时，每月发电计划也需要分解为一天甚至一段时间。高质量的合同电能分解方案可以大大降低后续日调度的难度，是电网经济调度和节能发电调度的基础，因此具有重要的意义。此外，在发电计划的实际实施中，需要根据实际发电量与计划发电量的偏差对分解方案进行修正，以使电力合同偏差最小。
近年来有大量对定义表征机组电量分解均衡性的指标，通过对该指标的优化来求解机组月度发电计划的研究，但该方法所建立的模型较为复杂，计算量较大，且当实际发电情况与计划有所偏差时，模型中的电量约束无法自动实现，数学上形成不可行问题。
合同电量分解计划是指年度合同电量在各月度分配,以及月度合同分配电量在各日和时段的分配。一般在年末将年合同电量向各月分解，通过市场(或计划)方式,确定各电厂下一年度合同电量后，将电量向各月分解,确定各月合同(计划)电量。在每个月月末将月合同电量向各日分解，将发电厂下个月的合同电量向各日分解。
发明内容
发明目的：针对现有技术中的不足，本发明提供的电力中长期交易合同电量分解方法，可以使分解结果满足调度的需求，即各机组不同时段的电量分配尽可能均衡，并且在实际发电情况与计划有所偏差时进行修正。
技术方案：为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种电力中长期交易合同电量分解方法，包括以下步骤：
S1：根据合同电量和负荷电量，建立合同电量优化分解模型；
S2：针对所述模型，给出一种工程实用合同电量分解算法，对合同电量进行分解，得到不考虑电量滚动情形的分解结果；
S3：对S2分解结果进行自耦修正与互耦修正，获得考虑电量滚动情形的分解结果。
进一步的，步骤S1中，建立合同电量优化分解模型，包括如下步骤：
S1-1：根据完成进度、完成进度的平均值和补偿系数，构建合同电量优化分解模型的目标函数；
目标函数的公式为：
其中，F为总体的优化目标函数；kit为机组的完成进度；kt为机组完成进度的平均值；cit为补偿系数；i为机组编号，i＝1，...N；t时间单元变量，t＝1，...T；T为要分解的时间单元个数；N为机组总数；
S1-2：根据合同电量、负荷电量、最小上网电量和最大上网电量，制定合同电量优化分解模型的约束条件；包括时间单元负荷电量约束、机组总合同电量约束和最小、最大上网电量约束。
更进一步的，机组的完成进度的计算公式为：
其中，为机组的完成进度；T为要分解的时间单元个数；t和t0为时间段变量；i为机组变量；Wi为机组i的年度合同电量；Mit为机组i在t时间单元的最大上网电量；Wit为机组i在t时间单元分解到的合同电量；
机组平均完成进度计算公式为：
其中，kt为机组完成进度的平均值；N为机组总数。
更进一步的，步骤S1-2中，时间单元负荷电量约束公式为：
其中，Qt为t时间单元的总负荷电量；
机组总合同电量约束公式为：
其中，Wi为机组i的总合同电量；
最小、最大上网电量约束公式为：
mit≤Wit≤Mit；
其中，mit为机组i在t时间单元的最小上网电量；Mit为机组i在t时间单元内的最大上网电量。
进一步的，步骤S2包括如下步骤：
S2-1：初始化参数，包括机组一个时间单元最大、最小上网电量、机组总合同电量、时间单元以及一个时间单元总负荷电量；其中，初始化时间单元公式为t＝1；
S2-2：进行第一阶段求解，即求解时间单元t内各机组最少应分解的电量，保证各机组获得最少应分解的电量；
一个时间单元内各机组最少应分解的电量公式为：
其中，eit为机组i在时间单元t内的最小分解电量；mit为机组i在时间单元t内的最小上网电量；Mit为机组i在时间单元t内的最大上网电量；Wi为机组i的总合同电量；Wit为机组i在t时间单元内分得的电量；
S2-3：进行第二阶段求解，即求解时间单元内的可分解合同电量减去在步骤S2-2中已经分配给各个机组的部分，剩余量按照比率分配给各个机组；
各个机组的一个时间单元内分配的电量计算公式为：
其中，Qt为时间单元t内总负荷电量；k′it为一个时间单元内的可分解合同电量减去在步骤S2-2中已经分配给各个机组的部分，剩余量分配的比率；
一个时间单元内的可分解合同电量减去在步骤S2-2中已经分配给各个机组的部分，剩余量分配的比率公式为：
S2-4：判断t＝T-1是否成立，若否，则更新时间单元参数为t+1，并返回步骤S2-2；若是，则判断是否存在机组的实际发电量与计划发电量不同；若是，则进入S3；若否，则结束。
进一步的，步骤S3中包括如下步骤：
S3-1：初始化参数即时间单元t的值；
初始化时间单元t的值公式为：
t＝t′；
其中，t′为实际发电量与计划发电量出现偏差月份的后一个时间单元；
S3-2：对机组i在某时间单元实际发电量与计划电量的偏差进行自耦修正；其自耦修正公式为：
式中，Wit为机组i在t′时间单元内的计划电量；ΔWit′-1为机组i出现偏差的时间单元的偏差量；为第一次自耦修正后机组i在时间单元t的电量，其中t＝t′，...T；n为修正次数，第一次修正时n＝1；
S3-3：对自耦修正导致的各个时间单元内负荷电量约束的偏差进行互耦修正；互耦修正的公式为：
式中，Qt为时间单元t的总负荷电量；为第一次自耦修正后时间单元t的总负荷电量，为第一次互耦修正后机组i在t时间单元的电量；i为机组编号，i＝1，...N；
第一次自耦修正后时间单元t的总负荷电量公式为：
S3-4：对互耦修正导致的各机组总合同电量的偏差进行自耦修正；修正公式为：
式中，为第二次自耦修正后机组i在时间单元t的电量，i＝1，...N，t＝t′+1...T；为第一次互耦修正后机组i在时间单元t之后的所有时间单元总电量与计划电量之差；
第一次互耦修正后机组i在时间单元t之后的所有时间单元总电量与计划电量之差的公式为：
S3-5：对自耦修正导致的各个时间单元内负荷电量约束的偏差进行互耦修正；修正的公式为：
式中，第二次自耦修正后时间单元t的总负荷电量；i＝1，2，...，N；t＝t′+1...T。
S3-6：更新时间单元参数为t+1，判断t＝T-1是否成立，若否，返回步骤S3-4，若是，则结束修正。
更进一步的，步骤S3-6中直到所有时间单元全部修正完是指t＝T-1时。
有益效果：与现有技术相比，本发明能够解决电量分解及滚动的实际问题，所得结果满足调度人员的需求因此具有较强的工程实用价值。接下来的工作计划在电量分解过程中，除了考虑机组完成进度的均衡这一优化目标外，也能同时对系统经济性、节能性以及安全性等目标进行协调优化。
附图说明
图1为电力中长期交易合同电量分解方法流程图；
图2为建立合同电量优化分解模型的方法流程图；
图3为合同电量分解算法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
如图1所示，一种电力中长期交易合同电量分解方法，包括以下步骤：
S1：根据合同电量和负荷电量，建立合同电量优化分解模型；
如图2所示，建立合同电量优化分解模型的方法包括以下步骤：
S1-1：根据完成进度、完成进度的平均值和补偿系数，构建合同电量优化分解模型的目标函数；
目标函数的公式为：
式中，F为总体的优化目标函数；kit为机组的完成进度；kt为机组完成进度的平均值；cit为补偿系数，补偿系数的大小由决策者决定；i为机组编号，i＝1，...N；t时间单元变量，t＝1，...T；T为要分解的时间单元个数；N为机组总数。
机组的完成进度的计算公式为：
式中，为机组的完成进度；T为要分解的时间单元个数；t和t0为时间段变量；i为机组变量；Wi为机组i的年度合同电量；Mit为机组i在t时间单元的最大上网电量；Wit为机组i在t时间单元分解到的合同电量；
机组完成进度的平均值计算公式为：
式中，kt为机组完成进度的平均值；N为机组总数。
S1-2：根据合同电量、负荷电量、最小上网电量和最大上网电量，制定合同电量优化分解模型的约束条件。
所述约束条件包括一个时间单元负荷电量约束；机组总合同电量约束；最小、最大上网电量约束；
一个时间单元负荷电量约束公式为：
式中，Qt为t时间单元的总负荷电量；
机组总合同电量约束公式为：
式中，Wi为机组i的总合同电量；
最小、最大上网电量约束公式为：
mit≤Wit≤Mit (6)；
式中，mit为机组i在t时间单元的最小上网电量；Mit为机组i在t时间单元内的最大上网电量。
S2：针对步骤S1中建立的合同电量优化分解模型，给出一种工程实用合同电量分解算法，对合同电量进行分解，得到不考虑电量滚动情形的分解结果；
如图3所示，合同电量分解算法包括以下步骤：
S2-1：初始化参数，包括机组一个时间单元最大、最小上网电量、机组总合同电量、时间单元以及一个时间单元总负荷电量；
初始化时间单元公式为t＝1。
S2-2：进行第一阶段求解，即求解时间单元t内各机组最少应分解的电量，保证各机组获得最少应分解的电量；
一个时间单元内各机组最少应分解的电量公式为：
式中，eit为机组i在时间单元t内的最小分解电量；mit为机组i在时间单元t内的最小上网电量；Mit为机组i在时间单元t内的最大上网电量；Wi为机组i的总合同电量；Wit为机组i在t时间单元分解到的合同电量。
S2-3：进行第二阶段求解，即求解时间单元t内的可分解合同电量减去在步骤S2-2中已经分配给各个机组的部分，剩余量按照比率分配给各个机组；
各个机组的一个时间单元内分配的电量计算公式为：
式中，Qt为时间单元t内总负荷电量；k′it为一个时间单元内的可分解合同电量减去在步骤S2-2中已经分配给各个机组的部分，剩余量分配的比率；
一个时间单元内的可分解合同电量减去在步骤S2-2中已经分配给各个机组的部分，剩余量分配的比率公式为：
S2-4：判断t＝T-1是否成立，若否，则更新时间单元参数为t+1，并返回步骤S2-2；若是，则判断是否存在机组的实际发电量与计划发电量不同；若是，则进入步骤S3；若否，则结束。
S3：对S2分解结果进行自耦修正与互耦修正，获得考虑电量滚动情形的分解结果。
S3-1：初始化参数即时间单元t的值；
初始化时间单元t的值公式为：
t＝t′ (10)；
式中，t′为实际发电量与计划发电量出现偏差月份的后一个时间单元。
S3-2：对机组i在某时间单元实际发电量与计划电量的偏差进行自耦修正；
自耦修正的公式为：
式中，Wit为机组i在t′时间单元内的计划电量；ΔWit′-1为机组i出现偏差的时间单元的偏差量；为第一次自耦修正后机组i在时间单元t的电量，其中，t＝t′，...，T；n为修正次数，第一次修正时n＝1。
S3-3：对自耦修正导致的各个时间单元内负荷电量约束的偏差进行互耦修正；互耦修正的公式为：
式中，Qt为时间单元t的总负荷电量；为第一次自耦修正后时间单元t的总负荷电量，为第一次互耦修正后机组i在t时间单元的电量；i为机组编号，i＝1，...N；
第一次自耦修正后时间单元t的总负荷电量公式为：
S3-4：对互耦修正导致的各机组总合同电量的偏差进行自耦修正；公式为：
式中，为第二次自耦修正后机组i在时间单元t的电量，i＝1，...N，t＝t′+1，...T；为第一次互耦修正后机组i在时间单元t之后的所有时间单元总电量与计划电量之差；
第一次互耦修正后机组i在时间单元t之后的所有时间单元总电量与计划电量之差的公式为：
S3-5：对自耦修正导致的各个时间单元内负荷电量约束的偏差进行互耦修正；修正的公式为：
式中，第二次自耦修正后时间单元t的总负荷电量；i＝1，...N，t＝t′+1，...T。
S3-6：更新时间单元参数为t+1，判断t＝T-1是否成立，若否，返回步骤S3-4；若是，则结束修正。
为能清楚的说明本发明方案的技术特点，下面优选实例，对本发明方案进行详细阐述。应说明的是：以下详细描述了本发明的一个具体实例，但并不用于限制本发明。尽管参照前述实例对本发明进行了详细的说明，对本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
算例分析：IEEE RTS-96的24节点系统构造算例，来说明模型和算法的适应性，本例中将星期合同电量向日分解，各机组数据如表1所示。
表1
| 机组 | 容量/MW | 合同电量/(MW·h) |
| 1 | 192 | 16128 |
| 2 | 192 | 16128 |
| 3 | 300 | 20160 |
| 4 | 591 | 44680 |
| 5 | 215 | 19866 |
| 6 | 155 | 15624 |
| 7 | 400 | 41664 |
| 8 | 400 | 30000 |
| 9 | 300 | 25200 |
| 10 | 660 | 55400 |
机组各日最小、最大上网电量如表2所示，日期表示星期中的第几天。
表2
| 日期 | 机组 | 受限量/h | 原因 |
| 1 | 1 | 10 | 检修 |
| 1 | 9 | 12 | 水电电量受限 |
| 2 | 5 | 5 | 供暖 |
| 4 | 10 | 8 | 燃料受限 |
| 7 | 8 | 15 | 检修 |
表2中受限量表示该日利用小时数必须减去的时长；受限原因可多种多样，如检修、水电电量受限、热电联产的机组供暖等。
系统各日负荷电量如表3所示。
表3
不考虑修正的分解结果如表4所示。
表4
从表4可以看到,各机组在各日所分得的合同电量之和等于其待分解合同电量；各日各机组分得的合同电量之和等于该日总负荷电量；合理考虑了检修，如机组1在第一天检修，分解的电量不超过该日最大上网电量；在各个时间单元，各机组的负荷率均与平均负荷率接近。所得结果与求解优化模型的计算结果非常接近，从而满足分解方案最优性的要求。
假设每台机组每个时段的实际发电量与计划发电量有±5％以内的随机偏差，进行修正后的电量如表5所示。
表5
从表5看出，经过自耦修正与互耦修正后，各机组在各日所分得的合同电量之和依旧等于其待分解合同电量，各日各机组分得的合同电量之和依旧等于该日总负荷电量，即总合同电量约束和总负荷电量约束全部满足。
Claims (7)
1.一种电力中长期交易合同电量分解方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：根据合同电量和负荷电量，建立合同电量优化分解模型；
S2：针对所述模型，给出一种工程实用合同电量分解算法，对合同电量进行分解，得到不考虑电量滚动情形的分解结果；
S3：对S2分解结果进行自耦修正与互耦修正，获得考虑电量滚动情形的分解结果。
2.根据权利要求1所述的一种电力中长期交易合同电量分解方法，其特征在于，步骤S1中，建立合同电量优化分解模型，包括如下步骤：
S1-1：根据完成进度、完成进度的平均值和补偿系数，构建合同电量优化分解模型的目标函数；
目标函数的公式为：
其中，F为总体的优化目标函数；kit为机组的完成进度；kt为机组完成进度的平均值；cit为补偿系数；i为机组编号，i＝1，...N；t时间单元变量，t＝1，...T；T为要分解的时间单元个数；N为机组总数；
S1-2：根据合同电量、负荷电量、最小上网电量和最大上网电量，制定合同电量优化分解模型的约束条件；包括时间单元负荷电量约束、机组总合同电量约束和最小、最大上网电量约束。
3.根据权利要求2所述的一种电力中长期交易合同电量分解方法，其特征在于，机组的完成进度的计算公式为：
其中，为机组的完成进度；T为要分解的时间单元个数；t和t0为时间段变量；i为机组变量；Wi为机组i的年度合同电量；Mit为机组i在t时间单元的最大上网电量；Wit为机组i在t时间单元分解到的合同电量；
机组平均完成进度计算公式为：
其中，kt为机组完成进度的平均值；N为机组总数。
4.根据权利要求2所述的一种电力中长期交易合同电量分解方法，其特征在于，步骤S1-2中，时间单元负荷电量约束公式为：
其中，Qt为t时间单元的总负荷电量；
机组总合同电量约束公式为：
其中，Wi为机组i的总合同电量；
最小、最大上网电量约束公式为：
mit≤Wit≤Mit；
其中，mit为机组i在t时间单元的最小上网电量；Mit为机组i在t时间单元内的最大上网电量。
5.根据权利要求1所述的一种电力中长期交易合同电量分解方法，其特征在于，步骤S2包括如下步骤：
S2-1：初始化参数，包括机组一个时间单元最大、最小上网电量、机组总合同电量、时间单元以及一个时间单元总负荷电量；其中，初始化时间单元公式为t＝1；
S2-2：进行第一阶段求解，即求解时间单元t内各机组最少应分解的电量，保证各机组获得最少应分解的电量；
一个时间单元内各机组最少应分解的电量公式为：
其中，eit为机组i在时间单元t内的最小分解电量；mit为机组i在时间单元t内的最小上网电量；Mit为机组i在时间单元t内的最大上网电量；Wi为机组i的总合同电量；Wit为机组i在t时间单元内分得的电量；
S2-3：进行第二阶段求解，即求解时间单元内的可分解合同电量减去在步骤S2-2中已经分配给各个机组的部分，剩余量按照比率分配给各个机组；
各个机组的一个时间单元内分配的电量计算公式为：
其中，Qt为时间单元t内总负荷电量；k′it为一个时间单元内的可分解合同电量减去在步骤S2-2中已经分配给各个机组的部分，剩余量分配的比率；
一个时间单元内的可分解合同电量减去在步骤S2-2中已经分配给各个机组的部分，剩余量分配的比率公式为：
S2-4：判断t＝T-1是否成立，若否，则更新时间单元参数为t+1，并返回步骤S2-2；若是，则判断是否存在机组的实际发电量与计划发电量不同；若是，则进入S3；若否，则结束。
6.根据权利要求1所述的一种电力中长期交易合同电量分解方法，其特征在于，步骤S3中包括如下步骤：
S3-1：初始化参数即时间单元t的值；
初始化时间单元t的值公式为：
t＝t′；
其中，t′为实际发电量与计划发电量出现偏差月份的后一个时间单元；
S3-2：对机组i在某时间单元实际发电量与计划电量的偏差进行自耦修正；其自耦修正公式为：
式中，Wit为机组i在t′时间单元内的计划电量；ΔWit′-1为机组i出现偏差的时间单元的偏差量；为第一次自耦修正后机组i在时间单元t的电量，其中t＝t′，...T；n为修正次数，第一次修正时n＝1；
S3-3：对自耦修正导致的各个时间单元内负荷电量约束的偏差进行互耦修正；互耦修正的公式为：
式中，Qt为时间单元t的总负荷电量；为第一次自耦修正后时间单元t的总负荷电量，z＝1；为第一次互耦修正后机组i在t时间单元的电量；i为机组编号，i＝1，...N；
第一次自耦修正后时间单元t的总负荷电量公式为：
S3-4：对互耦修正导致的各机组总合同电量的偏差进行自耦修正；修正公式为：
式中，为第二次自耦修正后机组i在时间单元t的电量，i＝1，...N，t＝t′+1...T；为第一次互耦修正后机组i在时间单元t之后的所有时间单元总电量与计划电量之差；
第一次互耦修正后机组i在时间单元t之后的所有时间单元总电量与计划电量之差的公式为：
S3-5：对自耦修正导致的各个时间单元内负荷电量约束的偏差进行互耦修正；修正的公式为：
式中，第二次自耦修正后时间单元t的总负荷电量；i＝1，2，...，N；t＝t′+1...T。
S3-6：更新时间单元参数为t+1，判断t＝T-1是否成立，若否，返回步骤S3-4，若是，则结束修正。
7.根据权利要求6所述的一种电力中长期交易合同电量分解方法，其特征在于：步骤S3-6中直到所有时间单元全部修正完是指t＝T-1时。
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