CN110649598A - 一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法及系统 - Google Patents

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CN110649598A CN201910860933.0A CN201910860933A CN110649598A CN 110649598 A CN110649598 A CN 110649598A CN 201910860933 A CN201910860933 A CN 201910860933A CN 110649598 A CN110649598 A CN 110649598A
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Abstract

本发明公开了一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法及系统，该方法包括以下步骤：S1.获取电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据；S2.构建现货交易出清模型，优化计算，确定发电计划；S3.根据发电计划、电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据，确定节点电价；S4.判断节点电价是否满足现货交易策略；是，进行步骤S5；否，进行步骤S6；S5.输出虚拟电厂调节策略，在现货交易时，按照此策略进行调节节点电价；S6.通过虚拟电厂控制系统，改变发电负荷大小。本发明利用区域内用户侧的分布式能源设施，构成较大调节能力的虚拟电厂，从而对节点电价进行调节，满足售电公司电力现货交易策略。

Description

一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法及系统
技术领域
本发明属于电力交易领域，具体涉及一种计及区域内虚拟电厂调节节点电 价的方法及系统。
背景技术
目前，广东电力现货市场已开展按日试结算，现货市场结算按照节点电价 结算，节点电价是指在满足各类设备和资源的运行特性和约束条件的情况下， 在某一节点增加单位负荷需求时的边际成本，即代表在某时间、某地点消费多 一度电所需要增加的成本。电力市场各参与成员制定的交易策略依赖于对节点 电价的预测，节点电价预测的准确性对电力市场参与成员至关重要，如何动态 的调节节点电价使其动态的满足售电公司和用电企业前期制定的交易策略使 其达到较好的收益，现有技术中还没有有效的解决方案。
随着现货市场即将正式开展，节电电价的准确预测对售电公司制定交易策 略至关重要，即使最精准的预测技术也有产生偏差的时刻，售电公司前期制定 的策略就会由较大收益变为巨大损失。现有技术还未有针对节点电价调节的方 案方法。
申请号CN201811329843.0的专利申请公开了一种考虑风电并网传输裕度 价值的节点电价计算方法，该发明提出考虑风电并网的线路潮流传输裕度价值， 并融于节点电价中，使得含风电的节点电价包含能耗、网损、阻塞以及线路传 输裕度四个分量，有别于常规的节点电价，其通常仅包含前三个部分，该节点 电价能充分体现风电的价值，同时提高系统风险管理能力。主要涉及风电并网 情况下的节点电价计算方法，未涉及到如何去影响调节节点电价。
虚拟电厂是一种通过先进信息通信技术和软件系统，实现DG(分布式电 源)、储能系统、可控负荷、电动汽车等DER(分布式能源)的聚合和协调优 化，以作为一个特殊电厂参与电力市场和电网运行的电源协调管理系统。所述 DG指分布式发电设备，如太阳能发电、风力发电、微型燃气轮机、柴油发电 机、燃料电池、生物质能发电、余热余气发电等分布式发电设施。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有针对节点电价相关的技术与方法，大 多讲述了在现货市场背景下如何最优求解节电电价，考虑一些其他因素时节点 电价如何计算，例如考虑风电并网情况下节点电价的求解，并未涉及到如何调 节节点电价。
为了解决上述技术问题，本发明介绍了一种利用区域虚拟电厂调节节点电 价的方法，使节点电价可以按制定的交易策略变化，保障售电公司的收益。
本发明提供的一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法，包括以下步 骤：
S1.获取电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据；
S2.构建现货交易出清模型，优化计算，确定发电计划；
S3.根据发电计划、电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据，确定节 点电价；
S4.判断节点电价是否满足现货交易策略；是，进行步骤S5；否，进行步 骤S6；
S5.输出虚拟电厂调节策略，在现货交易时，按照此策略进行调节节点电 价；
S6.通过虚拟电厂控制系统，改变发电负荷大小。
步骤S6后，进行步骤S1。
其中，所述发电计划包括机组组合和发电曲线。
步骤S2中：
现货交易出清目标函数为：
Figure BDA0002199735590000031
式中：Ci,t(Pi,t)为机组发电费用；
Figure BDA0002199735590000032
为机组启动费用；M为惩罚因子；
Figure BDA0002199735590000033
为线路潮流约束越限量；
Figure BDA0002199735590000034
为断面潮流约束越限量。
步骤S3中：
节点电价计算公式：
Figure RE-GDA0002240269900000035
式中：λt为系统的能量价格；
Figure RE-GDA0002240269900000036
为阻塞价格；为分别为正向、反向线路潮流约束对应的影子价格；
Figure RE-GDA0002240269900000038
分别为 正向、反向断面潮流约束对应的影子价格；Gl-k、Gs-k分别为节点对线路、断 面的灵敏度。
作为优选技术方案，步骤S2包括：获取市场成员申报数据以及电网运行边 界条件，采用安全约束机组组合、安全约束经济调度，按照所述现货市场出清 目标函数进行优化计算，出清，得到发电计划。
所述市场成员申报数据包括：发电企业申报机组的运行参数数据、售电公 司负荷数据、电力用户负荷需求数据；其中，所述机组运行参数包含以下机组 运行约束：机组出力上下限约束、机组爬坡约束、机组最小连续开停时间约束 和机组最大启停次数约束。
所述电网运行边界条件包括：系统负荷平衡约束、线路潮流约束、断面潮 流约束、系统正备用容量约束、系统负备用容量约束和清洁能源消纳约束。
本发明还提供一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的系统，包括：
数据获取模块，获取电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据；
发电计划确定模块，构建现货交易出清模型，优化计算，确定发电计划；
节点电价确定模块，根据发电计划、电网运行边界条件和用电企业外购负 荷数据，确定节点电价；
节点电价判断模块，判断节点电价是否满足现货交易策略；
虚拟电厂调节策略输出模块，当节点电价满足现货交易策略时，输出虚拟 电厂调节策略，在现货交易时，按照此策略进行调节节点电价；
负荷调节模块，当节点电价不满足现货交易策略时，通过虚拟电厂控制系 统，改变发电负荷大小，即调节用电企业外购负荷。
作为优选技术方案，现货交易出清目标函数为：
Figure BDA0002199735590000041
式中：Ci,t(Pi,t)为机组发电费用；
Figure BDA0002199735590000042
为机组启动费用；M为惩罚因子；
Figure BDA0002199735590000043
为线路潮流约束越限量；
Figure BDA0002199735590000044
为断面潮流约束越限量；
节点电价计算公式：
Figure RE-GDA0002240269900000045
式中：λt为系统的能量价格；为阻塞价格；
本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括执行指令，当电子设备的处 理器执行所述执行指令时，所述处理器执行上述计及区域内虚拟电厂调节节点 电价的方法。
本发明还提供一种电子设备，包括处理器以及存储有执行指令的存储器， 当所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令时，所述处理器执行上述计 及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法。
本发明一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法，利用区域内用户侧 的分布式能源设施，构成较大调节能力的虚拟电厂，从而对节点电价进行调节， 满足售电公司电力现货交易策略。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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地介绍，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为本发明实施例中提供的计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法流 程图；
图2为本发明实施例中提供的计及区域内虚拟电厂调节节点电价的系统示 意图；
图3为本发明的一实施例中，区域部分配电网络示意图。
图4为本发明实施例中提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及 相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施 例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。
如图1所示，本发明的一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法，包 括以下步骤：
S1.获取电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据。
S2.构建现货交易出清模型，优化计算，确定发电计划：获取市场成员申报 数据以及电网运行边界条件，采用安全约束机组组合、安全约束经济调度，按 照所述现货市场出清目标函数进行优化计算，出清，得到发电计划(包括机组 组合和发电曲线)；
现货交易出清目标函数为：
Figure BDA0002199735590000061
式中：Ci,t(Pi,t)为机组发电费用；
Figure BDA0002199735590000062
为机组启动费用；M为惩罚因子；
Figure BDA0002199735590000063
为线路潮流约束越限量；
Figure BDA0002199735590000064
为断面潮流约束越限量；
市场成员申报数据包括：发电企业申报机组的运行参数数据、售电公司负 荷数据、电力用户负荷需求数据；其中，所述机组运行参数包含以下机组运行 约束：机组出力上下限约束、机组爬坡约束、机组最小连续开停时间约束和机 组最大启停次数约束；
电网运行边界条件包括：系统负荷平衡约束、线路潮流约束、断面潮流约 束、系统正备用容量约束、系统负备用容量约束和清洁能源消纳约束。
S3.根据发电计划、电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据，确定节 点电价；
节点电价计算公式：
Figure RE-GDA0002240269900000065
式中：λt为系统的能量价格；
Figure RE-GDA0002240269900000066
为阻塞价格；
Figure BDA0002199735590000067
为分别为正向、反向线路潮流约束对应的影子价格；
Figure BDA0002199735590000068
分 别为正向、反向断面潮流约束对应的影子价格；Gl-k、Gs-k分别为节点对线路、 断面的灵敏度。
S4.判断节点电价是否满足现货交易策略；是，进行步骤S5；否，进行步 骤S6；
S5.输出虚拟电厂调节策略，在现货交易时，按照此策略进行调节节点电 价；
S6.通过虚拟电厂控制系统，改变发电负荷大小，即，虚拟电厂控制系统 利用区域内用户侧的分布式能源设施，调节用电企业外购负荷。
如图2所示，本发明的一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的系统， 包括：
数据获取模块10，获取电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据；
发电计划确定模块20，构建现货交易出清模型，优化计算，确定发电计划；
节点电价确定模块30，根据发电计划、电网运行边界条件和用电企业外购 负荷数据，确定节点电价；
节点电价判断模块40，判断节点电价是否满足现货交易策略；
虚拟电厂调节策略输出模块50，当节点电价满足现货交易策略时，输出虚 拟电厂调节策略，在现货交易时，按照此策略进行调节节点电价；
负荷调节模块60，当节点电价不满足现货交易策略时，通过虚拟电厂控制 系统，改变发电负荷大小，即调节用电企业外购负荷。
以下，对本发明的技术方案进行进一步具体阐明：
本发明的计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法，包括现货市场出清模 型、节点电价计算公式、虚拟电厂等效模型、虚拟电厂调节节电电价方法。
现货市场出清模型：
现货市场的出清是基于市场成员申报信息以及电网运行边界条件，采用安 全约束机组组合(SCUC)、安全约束经济调度(SCED)程序按照现货市场出清目 标函数进行优化计算，出清得到日前市场交易结果。
简单而言，就是在保证电网安全的前提下，优先调用系统中报价最为便宜 的机组，直至满足负荷需求。
出清得到发电计划(机组组合与发电曲线)，进而获取节点电价。
市场成员申报信息包含发电企业申报机组运行参数信息、售电公司/电力 大用户负荷需求信息。
电网运行边界条件包含以下电网运行约束：系统负荷平衡约束、线路潮流 约束、断面潮流约束、系统正备用容量约束、系统负备用容量约束、清洁能源 消纳约束等。
机组运行参数包含以下机组运行约束：机组出力上下限约束、机组爬坡约 束、机组最小连续开停时间约束、机组最大启停次数约束等。
现货市场出清目标函数为
Figure BDA0002199735590000081
式中：Ci,t(Pi,t)：机组发电费用；
Figure BDA0002199735590000082
机组启动费用；M：惩罚因子，为一个 很大的正数，如果约束越限(SL>0)，将给目标函数值带来很大的惩罚；线路潮流约束越限量；
Figure BDA0002199735590000084
断面潮流约束越限量 节点电价计算公式：
Figure RE-GDA0002240269900000085
公式中：λt：系统的能量价格；
Figure RE-GDA0002240269900000086
阻塞价格；
Figure RE-GDA0002240269900000087
线路、断面潮流约束(正向、反向)对应的影子价格； Gl-k、Gs-k：节点对线路/断面的灵敏度；影子价格：某一条约束松弛一个单 位后(1MW)，目标函数(总发电费用)的减少量。
虚拟电厂作用时，其作用效果可等价为用电企业外购负荷的变化。
步骤一：统计区域内用户用电信息、DG出力范围、储能容量与充放电功率、可 控负荷的调节范围、电动汽车容量与充放电功率。
步骤二：不参与虚拟电厂调节的用户其外购负荷按照其需求制定。参与虚拟电 厂调节的用户其初始外购负荷按照其正常生产时需要的外购负荷制定，当需要 对节点电价进行调节时，虚拟电厂作用，所涉及到的设备对应的加减负荷在相 应用户的外购负荷进行扣除或增加。
虚拟电厂调节节电电价方法：
步骤一：输入电网运行边界条件、发电企业发电计划、用电企业外购负荷，通 过现货交易模拟出清系统，确定发电计划，进而计算出节点电价。
步骤二：判断当前状态下的节点电价是否满足现货交易策略，若满足，输出虚 拟电厂调节策略，在现货交易时，按照此策略进行调节节点电价，若不满足， 进行下一步骤。
步骤三：调节虚拟电厂控制系统，改变发电负荷大小，并循环以上步骤。
虚拟电厂作用时，用电企业的外购负荷发生变化，基于负荷的空间与时间的变化，对应出清模型中发电机组及其发电曲线均会变化，电网的断面、潮流对负 荷的影响也会改变，最终使系统能量价格与阻塞价格变化，从而改变节点电价。
下面结合一个实施案例和附表，对本发明进一步详细说明。
售电公司A根据某日5:00～6:00时间段的价格预测及代理用户电量情况制 定现货交易策略，如表1所示：
表1某日6:00时刻售电公司A交易情况表
Figure BDA0002199735590000091
由于某些原因(例如市场用电一方申报数据普遍偏低)，日前市场出清价 与预测出现偏差，与实时市场预测价格一致，此时，可根据区域供用电网络状 态，调动虚拟电厂，调节节点电价以满足前期交易策略。以下结合图3进行具 体说明。
L1、L2负荷群在5:00～6:00需外购电量均为300MWH，此时，调用调节虚 拟电厂，使其满足电力现货交易策略：
步骤一：在不改变用户用电量的情况下，增加L1负荷群中分布式发电设 施的发电量，减少了L1负荷群用户的外购负荷。同时增加L2负荷群用户的外 购负荷，例如减少分布式能源设施发电量、电动汽车提前充电等。调节策略制 定后确定各负荷群的外购电量。
步骤二：将确定好的用户外购电量、电网运行边界条件、发电机组参数输 入现货交易模拟出清系统，计算出节点电价。
步骤三：判断当前状态下的节点电价是否满足现货交易策略，若满足，输 出虚拟电厂调节策略，在现货交易时，按照此策略进行调节节点电价，若不满 足，循环以上步骤直至满足。
利用虚拟电厂调节时，调节幅度可从小到大逐渐改变，不断迭代循环使区 域节点电价降低到350元/MWH以下，在总外购负荷不变的情况下，降低越多， 售电公司收益越多，降低到320元/MWH时，完全满足售电公司前期制定的收益 策略。
图4是本发明实施例提供的一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法 的装置的结构示意图。在硬件层面，该服务器包括处理器701以及存储有执行 指令的存储器702，可选地还包括内部总线703及网络接口704。其中，存储 器702可能包含内存7021，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory， RAM)，也可能还包括非易失性存储器7022(non-volatile memory)，例如至少 1个磁盘存储器等；处理器701、网络接口704和存储器702可以通过内部总 线703相互连接，该内部总线703可以是ISA(Industry StandardArchitecture， 工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互 连标准)总线或EISA(Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结 构)总线等；所述内部总线703可以分为地址总线、数据总线、控制总线等， 为便于表示，图4中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种 类型的总线。当然，该服务器还可能包括其他业务所需要的硬件。当处理器701 执行存储器702存储的执行指令时，处理器701执行本发明任意一个实施例中 所述的方法，并至少用于执行：在一种可能实现的方式中，处理器从非易失性 存储器中读取对应的执行指令到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应 的执行指令，以在逻辑层面上形成计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法的 装置。处理器执行存储器所存放的执行指令，以通过执行的执行指令实现本发明任一实施例中提供的计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法。
处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中， 上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的 指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是 数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、 分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻 辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器 等。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，包括执行指令，当电子 设备的处理器执行所述执行指令时，所述电子设备执行本发明任意一个实施例 中提供的方法。该电子设备具体可以是如图4计及区域内虚拟电厂调节节点电 价的方法的装置备所示；执行指令计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法是 所对应计算机程序。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法或计算机程序 产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或软件和硬件 相结合的形式。
本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似 的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。 尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较 简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
还需要说明的是，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、商品或者设备不仅 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、商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、商品或者 设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所 作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.获取电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据；
S2.构建现货交易出清模型，优化计算，确定发电计划；
S3.根据发电计划、电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据，确定节点电价；
S4.判断节点电价是否满足现货交易策略；是，进行步骤S5；否，进行步骤S6；
S5.输出虚拟电厂调节策略，在现货交易时，按照此策略进行调节节点电价；
S6.通过虚拟电厂控制系统，改变发电负荷大小。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改变发电负荷大小为：虚拟电厂控制系统利用区域内用户侧的分布式能源设施，调节用电企业外购负荷。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S6后，进行步骤S1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发电计划包括机组组合和发电曲线。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中：
现货交易出清目标函数为：
Figure FDA0002199735580000011
式中：Ci,t(Pi,t)为机组发电费用；
Figure FDA0002199735580000012
为机组启动费用；M为惩罚因子；
Figure FDA0002199735580000013
为线路潮流约束越限量；
Figure FDA0002199735580000021
为断面潮流约束越限量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2中：
节点电价计算公式：
Figure RE-FDA0002240269890000022
式中：λt为系统的能量价格；
Figure RE-FDA0002240269890000023
为阻塞价格；
Figure RE-FDA0002240269890000024
为分别为正向、反向线路潮流约束对应的影子价格；
Figure RE-FDA0002240269890000025
分别为正向、反向断面潮流约束对应的影子价格；Gl-k、Gs-k分别为节点对线路、断面的灵敏度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤S2包括：获取市场成员申报数据以及电网运行边界条件，采用安全约束机组组合、安全约束经济调度，按照所述现货市场出清目标函数进行优化计算，出清，得到发电计划。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，
所述市场成员申报数据包括：发电企业申报机组的运行参数数据、售电公司负荷数据、电力用户负荷需求数据；其中，所述机组运行参数包含以下机组运行约束：机组出力上下限约束、机组爬坡约束、机组最小连续开停时间约束和机组最大启停次数约束。
所述电网运行边界条件包括：系统负荷平衡约束、线路潮流约束、断面潮流约束、系统正备用容量约束、系统负备用容量约束和清洁能源消纳约束。
9.一种计及区域内虚拟电厂调节节点电价的系统，其特征在于，包括：
数据获取模块，获取电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据；
发电计划确定模块，构建现货交易出清模型，优化计算，确定发电计划；
节点电价确定模块，根据发电计划、电网运行边界条件和用电企业外购负荷数据，确定节点电价；
节点电价判断模块，判断节点电价是否满足现货交易策略；
虚拟电厂调节策略输出模块，当节点电价满足现货交易策略时，输出虚拟电厂调节策略，在现货交易时，按照此策略进行调节节点电价；
负荷调节模块，当节点电价不满足现货交易策略时，通过虚拟电厂控制系统，改变发电负荷大小，即调节用电企业外购负荷。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，
现货交易出清目标函数为：
Figure RE-FDA0002240269890000031
式中：Ci,t(Pi,t)为机组发电费用；
Figure RE-FDA0002240269890000032
为机组启动费用；M为惩罚因子；
Figure RE-FDA0002240269890000033
为线路潮流约束越限量；为断面潮流约束越限量；
节点电价计算公式：
Figure RE-FDA0002240269890000035
式中：λt为系统的能量价格；
Figure RE-FDA0002240269890000036
为阻塞价格；
为分别为正向、反向线路潮流约束对应的影子价格；分别为正向、反向断面潮流约束对应的影子价格；Gl-k、Gs-k分别为节点对线路、断面的灵敏度。
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