CN110676843A - 发电量分配方法、装置、计算机设备及存储介质 - Google Patents

发电量分配方法、装置、计算机设备及存储介质 Download PDF

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CN110676843A CN201910908783.6A CN201910908783A CN110676843A CN 110676843 A CN110676843 A CN 110676843A CN 201910908783 A CN201910908783 A CN 201910908783A CN 110676843 A CN110676843 A CN 110676843A
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    • H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers

Abstract

本申请公开了一种发电量分配方法、装置、计算机设备及存储介质，涉及电力市场技术领域，该发电量分配方法，用于为电网系统包括的多个节点分配发电量，包括：获取各个节点对应的发电侧的售电报价；获取各个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量；基于各个节点对应的售电报价、购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量；其中，目标函数为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数。本申请实施例中，当用电侧的购电总价与发电侧的发电总成本趋于一致时，可以认为用电侧支付的购电总价是合理的，相应的该购电总价对应的分配给各个节点的发电量也是合理的。

Description

发电量分配方法、装置、计算机设备及存储介质
技术领域
本申请涉及电力市场技术领域，特别是涉及一种发电量分配方法、装置、计算机设备及存储介质。
背景技术
随着电力行业的快速发展，我国的电力现货市场出清机制进行了重大改革，从原先的计划配电方式逐步向根据电力竞价分配电力份额的市场化方式推进。
目前，电网系统中包括多个节点，每一节点对应有发电侧和用电侧，设定每个节点的发电侧最多只有一台发电机组，每个节点的用电侧最多只有一个用户群，基于上述设定建立电网模型。基于该电网模型，相关技术中发电量分配方法主要包括：各个节点的发电侧向电网系统的服务器提供售电报价和发电量上下限，服务器根据用电侧的用电总需求、各个节点的发电侧提供的售电报价和发电量上下限，计算分配给各个节点的发电量，一般情况下，服务器会按照价低者优先发电的原则，在售电报价较低的节点对应的发电机组没有达到出力上限的情况下，会将全部的发电份额分配给该售电报价较低的节点对应的发电机组。
然而，上述发电量分配方法分配给各个节点的发电量，存在分配不合理的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述分配不合理的问题，提供一种发电量分配方法、装置、计算机设备及存储介质。
第一方面，本申请实施例提供了一种发电量分配方法，用于为电网系统包括的多个节点分配发电量，该方法包括：
获取各个节点对应的发电侧的售电报价；
获取各个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量；
基于各个节点对应的售电报价、购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量；
其中，目标函数为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数，电网系统的发电总成本为各个节点的发电成本之和，各个节点的发电成本为各个节点对应的售电报价和分配给各个节点的发电量的乘积；电网系统的购电总价为各个节点的购电总价之和，各个节点的购电总价为各个节点对应的购电报价和用电需求量的乘积。
在本申请的一个实施例中，该方法还包括：从电网系统中剔除目标节点对应的发电侧的发电机组，保留目标节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量，并利用目标函数计算重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量；
根据重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和目标节点之外的其余节点中的各个节点的售电报价计算目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第一发电总成本；
根据分配给各个节点的发电量，计算电网系统的发电总成本；
根据电网系统的发电总成本与目标节点的发电成本计算目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第二发电总成本；
将第一发电总成本与第二发电总成本的差值作为目标节点的发电成本，目标节点的发电成本为目标节点对应的发电侧获得的发电费用。
在本申请的一个实施例中，该方法还包括：从电网系统中剔除目标节点对应的用电侧的用电需求量，保留目标节点对应的发电侧的发电机组，并利用目标函数计算重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量；
根据重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和目标节点之外的其余节点中的各个节点的购电报价计算目标节点之外的其余节点对应的用电侧的第一购电总价；
根据分配给目标节点的发电量，获取目标节点的购电总价；
根据电网系统的发电总成本、目标节点的购电总价和第一购电总价计算目标节点的购电总价，目标节点的购电总价为目标节点对应的用电侧支付的购电费用。
在本申请的一个实施例中，该目标函数的表达式为：
Figure BDA0002214093420000031
其中，θ为相位角，n为电网系统中节点的数量；Pi为分配给第i个节点的发电量；Fi(pi)表示第i个节点的发电成本；表示电网系统的发电总成本；ri为第i个节点对应的用电侧的用电需求量；zi(p)表示第i个节点的购电总价；
Figure BDA0002214093420000033
表示电网系统的购电总价。
在本申请的一个实施例中，该约束条件包括功率平衡约束、线路负载约束和出力约束。
在本申请的一个实施例中，该功率平衡约束的表达式为：
Figure BDA0002214093420000034
其中，Pi为分配给第i个节点的发电量；ri为第i个节点对应的用电侧的用电需求量；
Figure BDA0002214093420000041
表示第i个节点到第j个节点之间的线路的负载。
在本申请的一个实施例中，该出力约束的表达式为：
Pi∈[Pimin,Pimax],i＝1,...,n
其中，Pimin为第i个节点对应的发电侧的发电机组的出力下限；Pimax为第i个节点对应的发电侧的发电机组的出力上限。
第二方面，本申请实施例提供了一种发电量分配装置，用于为电网系统包括的多个节点分配发电量，该装置包括：
第一获取模块，用于获取各个节点对应的发电侧的售电报价；
第二获取模块，用于获取各个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量；
发电量分配模块，用于基于各个节点对应的售电报价、购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量；
其中，目标函数为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数，电网系统的发电总成本为各个节点的发电成本之和，各个节点的发电成本为各个节点对应的售电报价和分配给各个节点的发电量的乘积；电网系统的购电总价为各个节点的购电总价之和，各个节点的购电总价为各个节点对应的购电报价和用电需求量的乘积。
第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该计算机程序被该处理器执行时实现上述第一方面任一项的方法的步骤。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述第一方面任一项的的方法的步骤。
本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
上述发电量分配方法、装置、计算机设备及存储介质，可以更加合理地给电网系统中的各个节点分配发电量。该发电量分配方法中，电网系统的后台服务器(以下简称为服务器)获取各个节点对应的发电侧的售电报价，以及各个节点的用电侧的购电报价和用电需求量，服务器根据各个节点对应的发电侧的售电报价、用电侧的购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量，其中目标函数为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数。由此可知，本申请实施例中，通过预设的目标函数和约束条件计算出来的分配给各个节点的发电量可以使电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小，由于用电侧一般期望支付较低的购电费用，而发电侧一般期望获得较高的售电费用，当用电侧的购电总价与发电侧的发电总成本趋于一致时，可以认为在这种情况下，用电侧支付的购电总价是合理的，相应的该购电总价对应的分配给各个节点的发电量也是合理的，从而能够实现社会福利最大化。
附图说明
图1为本申请实施例提供的发电量分配方法的实施环境的示意图；
图2为本申请实施例提供的一种发电量分配方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的另一种发电量分配方法的流程图；
图4为本申请实施例提供的另一种发电量分配方法的流程图；
图5为本申请实施例提供的包含柔性负载和刚性负载的电网系统的网络图；
图6为图5对应的电网系统中传统的发电量分配方法与本申请实施例提供的发电量分配方法分别对应的发电总成本曲线；
图7为为图5对应的电网系统中传统的发电量分配方法与本申请实施例提供的发电量分配方法中各个发电机组分别对应的发电费用；
图8为本申请实施例提供的一种发电量分配装置的框图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。
随着电力行业的快速发展，我国的电力现货市场出清机制进行了重大改革，从原先的计划配电方式逐步向根据电力竞价分配电力份额的市场化方式推进。
目前，电网系统中包括多个节点，每一节点对应有发电侧和用电侧，设定每个节点的发电侧最多只有一台发电机组，每个节点的用电侧最多只有一个用户群，基于上述设定建立电网模型。基于该电网模型，相关技术中发电量分配方法主要包括：各个节点的发电侧提供售电报价和发电量上下限，服务器根据用电侧的用电总需求、各个节点的发电侧提供的售电报价和发电量上下限，计算分配给各个节点的发电量，然而当发电侧为了自身利益最大化，提供了较高的售电报价时，会导致用户需要支付的用电费用较高，不能实现社会福利最大化。
例如：发电量上下限相同的两个发电机组，其中，发电机组1的真实发电成本系数为c，发电机组3的真实发电成本系数为3c，其中，在这种情况下，各发电机组意识到虚假报价即偏离真实成本的条件下，各发电机组的售电报价将影响节点对应的用电侧的购电总价，从而改变自身净利润，此时，若发电机组1蓄意提高自身的售电报价，例如发电机组1提供的售电报价为3c-ε，其中，ε为极小的正数，而发电机组2提供的售电报价仍为3c，这一报价结果表明，发电机组1只要申报略低于发电机组2，即可占据全部发电份额。通过虚假报价，发电机组1获得的净利润比真实报价获得的净利润更高，基于此，发电侧的各发电机组有意愿虚假报价。这样就会导致电网系统实际支付给发电侧的购电费用高于各个发电机组真实报价时电网系统支付的购电费用，因此，上述发电量分配方法难以确保电网系统提供的购电费用最小化，存在分配不合理的问题。
本申请实施例提供一种发电量分配方法，服务器获取各个节点对应的发电侧的售电报价，以及各个节点的用电侧的购电报价和用电需求量，服务器根据各个节点对应的发电侧的售电报价、用电侧的购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量，其中目标函数为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数。由此可知，本申请实施例中，通过预设的目标函数和约束条件计算出来的分配给各个节点的发电量可以使电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小，由于用电侧一般期望支付较低的购电费用，而发电侧一般期望获得较高的售电费用，当用电侧的购电总价与发电侧的发电总成本趋于一致时，一般认为在这种情况下的发电成本最接近于实际的发电成本，用电侧支付的购电费用为最接近于实际发电成本的费用，因此，通过上述目标函数和约束条件的运算，确定的分配给各个节点的发电量，更加合理。
下面，将对本申请实施例提供的发电量分配方法所涉及到的实施环境进行简要说明。
请参考图1，该实施环境可以包括电网系统的后台服务器，该服务器的内部结构图可以如图1所示。该服务器包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该服务器的处理器用于提供计算和控制能力。该服务器的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该服务器的数据库用于存储各个节点对应的发电侧的售电报价、各个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件。该服务器的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种发电量分配方法。
本领域技术人员可以理解，图1中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的服务器的限定，具体的服务器可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
请参考图2，其示出了本申请实施例提供的一种发电量分配方法的流程图，该发电量分配方法可以应用于图1所示的服务器中。如图2所示，该发电量分配方法可以包括以下步骤：
步骤201、服务器获取各个节点对应的发电侧的售电报价。
电网系统中各个节点的节点电价是统一的，同一个节点上对应的发电侧可以设置有多个发电机组，该多个发电机组在同一个节点对应的节点电价是相同的，因此，可以认为每个节点对应的发电侧提供的报价是由一台发电机组提供的，基于相同的原理，每个节点对应的用电侧提供的购电报价和用电需求量也可以认为是由一个用户群提供的，为了便于叙述，设定每个节点的发电侧最多只有一台发电机组，每个节点的用电侧最多只有一个用户群。
在电网系统市场化的竞争机制下，各个节点对应的发电侧的发电企业(以下简称为发电机组)可以自由地参与市场竞争，各个发电机组参与市场竞争的流程可以是：各个节点的发电机组计算各自的发电成本以及各自的发电量的上下限，各个节点的发电机组可以根据各自的发电成本向电网系统的服务器提供售电报价。
步骤202、服务器获取各个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量。
本申请实施例中，不仅考虑到发电侧的市场竞争，而且将各个节点的用电侧也加入到了电网系统市场化的竞争机制中，具体的，各个节点的用电侧的用户群(以下简称用电侧)也需要参与市场竞争，例如：在电力紧张的情况下，电网系统可能会优先满足购电报价高、用电需求量大的用户群。各个节点的用电侧参与市场竞争的流程可以是：各个节点的用电侧可以根据自身的用电需求量和支付期望向服务器提供购电报价和用电需求量。
基于上述用电侧的竞争机制，可以避免各个节点的用电侧片面追求支付最低的购电费用，导致用电侧提供的购电报价脱离实际成本，使得用电侧提供的购电报价失去参考价值。
步骤203、服务器基于各个节点对应的售电报价、购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量。
其中，目标函数的表达式为
Figure BDA0002214093420000091
约束条件包括功率平衡约束、线路负载约束和出力约束。
其中，功率平衡约束的表达式为：
Figure BDA0002214093420000092
线路负载约束的表达式为：
Figure BDA0002214093420000093
出力约束的表达式为：Pi∈[Pi min,Pi max],i＝1,...,n。
其中，目标函数是为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数，
Figure BDA0002214093420000094
表示电网系统的发电总成本，表示各个节点的发电成本之和；Fi(pi)表示第i个节点的发电成本，各个节点的发电成本为各个节点对应的售电报价和分配给各个节点的发电量的乘积；
Figure BDA0002214093420000101
表示电网系统的购电总价，表示各个节点的购电总价之和；zi(p)表示第i个节点的购电总价，各个节点的购电总价为各个节点对应的购电报价和用电需求量的乘积；θ为相位角，n为电网系统中节点的数量；Pi为分配给第i个节点的发电量；ri为第i个节点对应的用电侧的用电需求量。
Figure BDA0002214093420000102
表示第i个节点到第j个节点之间的线路的负载。Pi min为第i个节点对应的发电侧的发电机组的出力下限；Pi max为第i个节点对应的发电侧的发电机组的出力上限。lij为第i个节点到第j个节点之间的潮流约束限制，Cij＝Cji≥0表示第i个节点到第j个节点之间的线路传输容量极限。
本申请实施例中，服务器获得各个节点对应的售电报价、购电报价和用电需求量之后，可以调用上述目标函数和约束条件进行迭代运算，最终得到使得电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小的各个节点的发电量。
本申请实施例中，由于用电侧一般期望支付较低的购电费用，而发电侧一般期望获得较高的售电费用，当用电侧的购电总价与发电侧的发电总成本趋于一致时，一般认为在这种情况下的发电成本最接近于实际的发电成本，用电侧支付的购电费用为最接近于实际发电成本的费用，因此，通过上述目标函数和约束条件的运算，确定的分配给各个节点的发电量，更加合理。
传统技术中，各个发电机组获得的发电费用为分配给各个节点的发电量与各个发电机组对应的售电报价的乘积，根据上文公开的内容可知，当各个发电机组的售电报价为虚假报价时，电网系统实际支付给发电侧的购电费用高于各个发电机组真实报价时电网系统支付的购电费用，这样不利于社会福利最大化。为了解决这个问题，本申请实施例中，认为一个市场成员的价值为该成员对其他市场成员的替代效益。在电网系统市场化的竞争机制下，一台发电机组的价值(即一台发电机组应获得的发电费用)为该发电机组参与市场竞争前后，其他发电机组对应的总发电成本的变化。其中，本申请实施例中，规定所有发电机组按照其价值获得电网系统支付的发电费用。
基于上述内容，请参考图3，其示出了本申请实施例提供的另一种发电量分配方法的流程图，该发电量分配方法可以应用于图1所示的服务器中。如图3所示，该发电量分配方法可以包括以下步骤：
步骤301、服务器从电网系统中剔除目标节点对应的发电侧的发电机组，保留目标节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量，并利用目标函数计算重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量。
其中，本申请实施例中，设定电网系统中包括N个节点，每个节点的发电侧对应一台发电机组，每个节点的用电侧对应一个用户群。从电网系统中剔除目标节点对应的发电侧的发电机组，表示目标节点i对应的发电侧的发电机组i不参与市场竞争。保留目标节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量，表示电网系统中的用电需求总量不变。
利用目标函数计算重新分配给目标节点i之外的其余节点中的各个节点的发电量，表示，基于目标节点i之外的N-1个节点对应的发电机组提供的售电报价、N个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量和上文提供的目标函数和约束条件，计算重新分配给N-1个节点中的每个节点的发电量。
步骤302、服务器根据重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和目标节点之外的其余节点中的各个节点的售电报价计算目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第一发电总成本。
根据重新分配给N-1个节点中的每个节点的发电量和N-1个节点中每个节点对应的发电侧提供的售电报价，可以计算出去除发电机组i后，其他发电机组对应的发电总成本
Figure BDA0002214093420000121
记为第一发电总成本。
步骤303、服务器根据分配给各个节点的发电量，计算电网系统的发电总成本，根据电网系统的发电总成本与目标节点的发电成本计算目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第二发电总成本。
其中，电网系统的发电总成本为
Figure BDA0002214093420000122
目标节点i对应的发电侧的发电成本为
Figure BDA0002214093420000123
电网系统中包含发电机组i，即发电机组i参与市场竞争时，其他发电机组对应的发电总成本为
Figure BDA0002214093420000124
记为第二发电总成本。
步骤304、服务器将第一发电总成本与第二发电总成本的差值作为目标节点的发电成本，目标节点的发电成本为目标节点对应的发电侧获得的发电费用。
基于一台发电机组的价值为该发电机组参与市场竞争前后，其他发电机组对应的总发电成本的变化的思想，本申请实施例中，
因此，目标节点i对应的发电侧的发电机组i的价值，即发电机组i获得的发电费用vi(f)为：
Figure BDA0002214093420000125
其中，
Figure BDA0002214093420000126
表示去除发电机组i后，即发电机组i不参与市场竞争时(本实施例假设电网系统具有足够的容量充裕度，使得去除任何一台发电机组电网系统依然可以正常供电)，其他发电机组对应的发电总成本。
Figure BDA0002214093420000127
表示，电网系统中包含发电机组i，即发电机组i参与市场竞争时，其他发电机组对应的发电总成本。两项相减为发电机组i对其他发电机组的替代效益，即发电机组i参与市场竞争前后，对其他发电机组对应的总发电成本的影响。
由于请参考图4，其示出了本申请实施例提供的另一种发电量分配方法的流程图，该发电量分配方法可以应用于图1所示的服务器中。如图4所示，该发电量分配方法可以包括以下步骤：
步骤401、服务器从电网系统中剔除目标节点对应的用电侧的用电需求量，保留目标节点对应的发电侧的发电机组，并利用目标函数计算重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量。
从电网系统中剔除目标节点对应的用电侧的用电需求量，表示目标节点i对应的用电侧的用户群i不参与市场竞争，。保留目标节点对应的发电侧的发电机组，表示电网系统中的发电侧的发电机组所能提供的电能总量不变。
利用目标函数计算重新分配给目标节点i之外的其余节点中的各个节点的发电量，表示，基于目标节点i之外的N-1个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量、N个节点对应的发电侧的发电机组提供的售电报价和上文提供的目标函数和约束条件计算重新分配给N个节点中的每个节点的发电量，然后从重新分配给N个节点中的每个节点的发电量中获取分配给目标节点i之外的N-1个节点中每个节点的发电量。
步骤402、服务器根据重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和目标节点之外的其余节点中的各个节点的购电报价计算目标节点之外的其余节点对应的用电侧的第一购电总价。
根据重新分配给N-1个节点中的每个节点的发电量和N-1个节点中每个节点对应的用电侧提供的购电报价，可以计算出去除目标节点i对应的用电侧的用户群后，其他节点对应的用电侧对应的购电总价记为第一购电总价。
步骤403、根据分配给目标节点的发电量，获取目标节点的购电总价，根据电网系统的发电总成本、目标节点的购电总价和第一购电总价计算目标节点的购电总价，目标节点的购电总价为目标节点对应的用电侧支付的购电费用。
其中，目标节点i的购电总价为：
电网系统的发电总成本为
Figure BDA0002214093420000142
那么目标节点i对应的用电侧i需要支付的购电费用wi(f)为：
Figure BDA0002214093420000143
其中，
Figure BDA0002214093420000144
表示去除目标节点i对应的用电侧i的用电需求量后，即用电侧i不参与市场竞争时，其他节点对应的用电侧支付的购电总价。
Figure BDA0002214093420000145
表示，电网系统中包含目标节点i对应的用电侧i的用电需求量，即用电侧i参与市场竞争时，其他节点对应的用电侧支付的购电总价。用电侧i对其他用电侧的替代效益，即用电侧i参与市场竞争前后，对其他用电侧对应的购电总价的影响。
下面，针对本申请实施例提供的发电量分配方法相比于传统的发电量分配方法的优势，进行分析说明。
第一、对于目标函数中的出力约束，考虑将用电侧提交的用电需求量曲线综合柔性负荷及刚性负荷设为已知。如图5所示，图5为本申请实施例提供的包含柔性负载和刚性负载的电网系统的网络图，图5中，D1为柔性负荷，其范围为(D,2D)；D2为刚性负荷，大小为D。
给定除目标节点i对应的发电机组i之外的所有发电机组提交的供应曲线(本申请实施例中，发电机组提交的供应曲线即售电报价，本领域技术人员可知，本申请实施例中的售电报价表示发电机组的发电报价)，以下函数表示n-1个发电机组(不包括发电机组i)的调度成本，给定发电机组i在节点i处的注入功率Pi：
Figure BDA0002214093420000151
约束条件包括功率平衡约束、线路负载约束和出力约束。
其中，功率平衡约束的表达式为：
Figure BDA0002214093420000152
线路负载约束的表达式为：
Figure BDA0002214093420000153
出力约束的表达式为：
其中，P-i＝{Pj}j≠i，即目标节点i处的净注入功率是Pi，对于每个发电机组i，其出力约束存在Pimin≤Pi≤Pimax，使得函数Li(f-i,pi)得以成立。其中，Pi min为第i个节点对应的发电侧的发电机组的出力下限；Pi max为第i个节点对应的发电侧的发电机组的出力上限，本申请实施例中Pi min＝0。
在确定了目标节点i对应的发电侧的发电机组i和其他发电机组f-i提交的供给曲线后，假定目标节点i提供任意两个发电级别Pi 1和Pi 2，且有0≤Pi 1≤Pi 2≤Pi max。Pi 1和Pi 2用于进行比较以表现本申请实施例提供的发电量分配方法的凸性。
令和分别是Li(·)函数中参量Pi 1和Pi 2对应的最优解，其中，Li(·)函数表示除目标节点i之外，其他所有节点i的调度总成本。
易得，可以直接利用参数(Pi 1+Pi 2)/2检验
Figure BDA0002214093420000157
是否为Li(·)函数的可行解。
由于Li(·)函数在区间(Pi，P-i)上是凸的，因此我们得出Li(·)函数在参数(Pi 1+Pi 2)/2和
Figure BDA0002214093420000158
的对应解下的目标函数值不大于
Figure BDA0002214093420000159
由于的对应解对于具有参数(Pi 1+Pi 2)/2的Li(·)函数是可行的。其中，Li(·)函数表示除目标节点i之外，其他所有节点i的调度总成本。因此，当节点i的出力值Pi 1和Pi 2满足目标节点i自身的最优解时，相反的，该最优解(Pi 1，Pi 2)对于Li(·)函数的凸性恰好相反。即存在
Figure BDA0002214093420000162
得到我们期望的结果。
由此可知，本申请实施例提供的发电量分配方法所提供的Li(·)函数能够适用于传统的LMP机制，且能够得到节点电价。在此基础上，可以对本申请实施例提供的发电量分配方法与传统的LMP机制进行对比，以展示本申请实施例提供的发电量分配方法的优势。
第二，本申请实施例提供的发电量分配方法，负荷激励相容原则，也即，本申请实施例提供的发电量分配方法在引导发电机组提交真实售电报价的同时，能够使得发电机组获得的利润高于传统分配方法中各发电机组获得的利润。
如图6所示，图6为图5对应的电网系统中传统的发电量分配方法与本申请实施例提供的发电量分配方法分别对应的发电总成本曲线。传统的发电量分配方法中电网系统的用电成本随着售电报价k的增加呈线性增长；而本申请实施例提供的发电量分配方法中，电网系统的用电成本恒为2D。实际原理如下：
将发电机组i提交的真实供应曲线fi记为发电机组的主导策略，将该策略下的电网系统最终的竞价结果称为主导策略均衡。那么对于任意
Figure BDA0002214093420000163
其中，
Figure BDA0002214093420000164
为虚假供应曲线，以及其他发电机组f-i采取的任何可能的策略而言，存在：
Figure BDA0002214093420000165
其中，策略集合f＝(f1,...,fn)即为一个主导策略均衡。根据上述步骤304中确定的发电机组i获得的发电费用的计算方程可知，提交
Figure BDA0002214093420000171
的发电机i获得的利润为：
其中，是在解处得到的调度成本，其中fi是发电机组i的真实供应曲线。由于最优调度
Figure BDA0002214093420000175
实现了电网系统的经济效益最优，因此无论其他发电机组f-i提交的供给曲线如何，每个发电机组i提交其真实供应曲线可实现利润最大化。
第三、在各个发电机组提交真实供应曲线的条件下，本申请实施例提供的发电量分配方法引导的发电机组获得的电价略高于传统发电量分配方法引导的发电机组获得的电价。
如图7以及表1和表2所示，其中，图7为为图5对应的电网系统中传统的发电量分配方法与本申请实施例提供的发电量分配方法中发电机组i分别对应的发电费用。表1为IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers，中文：电气和电子工程师协会)14节点电网系统中传统的发电量分配方法与本申请实施例提供的发电量分配方法中部分发电机组分别对应的发电费用。
表2为IEEE30节点电网系统中传统的发电量分配方法与本申请实施例提供的发电量分配方法中部分发电机组分别对应的发电费用。
在发电机组均提交真实供应曲线的条件下，本申请实施例提供的发电量分配方法对应的发电机组的电价要高于传统的发电量分配方法。
表1
发电机 1 2 3 6 8
最优电量(MWh) 220.97 38.03 0 0 0
LMP机制下节点电价($/MWh) 39.016 39.016 39.016 39.016 39.016
VCG机制下每台机组电价($/MWh) 40.709 39.909 39.016 39.016 39.016
表2
Figure BDA0002214093420000181
本申请实施例提供的发电量分配方法中，每个发电机组i获得的发电费用可以记为：
vi(f)＝Li(f-i,0)-Li(f-i,Pi *(f))＝Pi *(f)*Ti(f-i,Pi *(f))*(1+γi(f))
其中，Ti(f-i,Pi *(f))是目标节点i处的节点电价，γi(f)为价格失真因子，由下式求得：
Figure BDA0002214093420000182
给定任意f-i，每个发电机组i将提交Pi *(f)，将使得自身的收益最大化。根据上述对Li(f-i,Pi)函数凸性，得到：
也即，本申请实施例提供的发电量分配方法中，每个发电机组获得的发电费用不可能低于传统的发电量分配方法中每个发电机组获得的发电费用。
价格失真因子γi(f)随着函数Li(f-i,Pi)的“凸性”而增加。当Li(f-i,Pi)为线性时γi(f)＝1，并且发电机组i在本申请实施例提供的发电量分配方法和传统的发电量分配方法中具有相同的单位电价。
请参考图8，其示出了本申请实施例提供的一种发电量分配装置的框图，该发电量分配装置可以配置在图1所示的实施环境中。如图8所示，该发电量分配装置用于为电网系统包括的多个节点分配发电量，可以包括第一获取模块，801、第二获取模块802和发电量分配模块803。
第一获取模块801，用于获取各个节点对应的发电侧的售电报价；
第二获取模块802，用于获取各个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量；
发电量分配模块803，用于基于各个节点对应的售电报价、购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量；
其中，目标函数为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数，电网系统的发电总成本为各个节点的发电成本之和，各个节点的发电成本为各个节点对应的售电报价和分配给各个节点的发电量的乘积；电网系统的购电总价为各个节点的购电总价之和，各个节点的购电总价为各个节点对应的购电报价和用电需求量的乘积。
在本申请的一个实施例中，发电量分配模块803，还用于从电网系统中剔除目标节点对应的发电侧的发电机组，保留目标节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量，并利用目标函数计算重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量；
根据重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和目标节点之外的其余节点中的各个节点的售电报价计算目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第一发电总成本；
根据分配给各个节点的发电量，计算电网系统的发电总成本；
根据电网系统的发电总成本与目标节点的发电成本计算目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第二发电总成本；
将第一发电总成本与第二发电总成本的差值作为目标节点的发电成本，目标节点的发电成本为目标节点对应的发电侧获得的发电费用。
在本申请的一个实施例中，发电量分配模块803，还用于从电网系统中剔除目标节点对应的用电侧的用电需求量，保留目标节点对应的发电侧的发电机组，并利用目标函数计算重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量；
根据重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和目标节点之外的其余节点中的各个节点的购电报价计算目标节点之外的其余节点对应的用电侧的第一购电总价；
根据分配给目标节点的发电量，获取目标节点的购电总价；
根据电网系统的发电总成本、目标节点的购电总价和第一购电总价计算目标节点的购电总价，目标节点的购电总价为目标节点对应的用电侧支付的购电费用。
在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时实现以下步骤：
获取各个节点对应的发电侧的售电报价；
获取各个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量；
基于各个节点对应的售电报价、购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量；
其中，目标函数为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数，电网系统的发电总成本为各个节点的发电成本之和，各个节点的发电成本为各个节点对应的售电报价和分配给各个节点的发电量的乘积；电网系统的购电总价为各个节点的购电总价之和，各个节点的购电总价为各个节点对应的购电报价和用电需求量的乘积。
在本申请的一个实施例中，处理器执行计算机程序时还可以实现以下步骤：从电网系统中剔除目标节点对应的发电侧的发电机组，保留目标节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量，并利用目标函数计算重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量；
根据重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和目标节点之外的其余节点中的各个节点的售电报价计算目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第一发电总成本；
根据分配给各个节点的发电量，计算电网系统的发电总成本；
根据电网系统的发电总成本与目标节点的发电成本计算目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第二发电总成本；
将第一发电总成本与第二发电总成本的差值作为目标节点的发电成本，目标节点的发电成本为目标节点对应的发电侧获得的发电费用。
在本申请的一个实施例中，处理器执行计算机程序时还可以实现以下步骤：从电网系统中剔除目标节点对应的用电侧的用电需求量，保留目标节点对应的发电侧的发电机组，并利用目标函数计算重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量；
根据重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和目标节点之外的其余节点中的各个节点的购电报价计算目标节点之外的其余节点对应的用电侧的第一购电总价；
根据分配给目标节点的发电量，获取目标节点的购电总价；
根据电网系统的发电总成本、目标节点的购电总价和第一购电总价计算目标节点的购电总价，目标节点的购电总价为目标节点对应的用电侧支付的购电费用。
本申请实施例提供的计算机设备，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
在本申请的一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取各个节点对应的发电侧的售电报价；
获取各个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量；
基于各个节点对应的售电报价、购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量；
其中，目标函数为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数，电网系统的发电总成本为各个节点的发电成本之和，各个节点的发电成本为各个节点对应的售电报价和分配给各个节点的发电量的乘积；电网系统的购电总价为各个节点的购电总价之和，各个节点的购电总价为各个节点对应的购电报价和用电需求量的乘积。
在本申请的一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现以下步骤：从电网系统中剔除目标节点对应的发电侧的发电机组，保留目标节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量，并利用目标函数计算重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量；
根据重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和目标节点之外的其余节点中的各个节点的售电报价计算目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第一发电总成本；
根据分配给各个节点的发电量，计算电网系统的发电总成本；
根据电网系统的发电总成本与目标节点的发电成本计算目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第二发电总成本；
将第一发电总成本与第二发电总成本的差值作为目标节点的发电成本，目标节点的发电成本为目标节点对应的发电侧获得的发电费用。
在本申请的一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还可以实现以下步骤：从电网系统中剔除目标节点对应的用电侧的用电需求量，保留目标节点对应的发电侧的发电机组，并利用目标函数计算重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量；
根据重新分配给目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和目标节点之外的其余节点中的各个节点的购电报价计算目标节点之外的其余节点对应的用电侧的第一购电总价；
根据分配给目标节点的发电量，获取目标节点的购电总价；
根据电网系统的发电总成本、目标节点的购电总价和第一购电总价计算目标节点的购电总价，目标节点的购电总价为目标节点对应的用电侧支付的购电费用。
本申请实施例提供的计算机可读存储介质，其实现原理和技术效果与上述方法实施例类似，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种发电量分配方法，其特征在于，用于为电网系统包括的多个节点分配发电量，所述方法包括：
获取各个节点对应的发电侧的售电报价；
获取各个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量；
基于所述各个节点对应的售电报价、购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量；
其中，所述目标函数为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数，所述电网系统的发电总成本为各个节点的发电成本之和，所述各个节点的发电成本为各个节点对应的售电报价和分配给各个节点的发电量的乘积；所述电网系统的购电总价为各个节点的购电总价之和，所述各个节点的购电总价为各个节点对应的购电报价和用电需求量的乘积。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
从所述电网系统中剔除目标节点对应的发电侧的发电机组，保留所述目标节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量，并利用所述目标函数计算重新分配给所述目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量；
根据重新分配给所述目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和所述目标节点之外的其余节点中的各个节点的售电报价计算所述目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第一发电总成本；
根据所述分配给各个节点的发电量，计算所述电网系统的发电总成本；
根据所述电网系统的发电总成本与所述目标节点的发电成本计算所述目标节点之外的其余节点对应的发电侧的第二发电总成本；
将所述第一发电总成本与所述第二发电总成本的差值作为所述目标节点的发电成本，所述目标节点的发电成本为所述目标节点对应的发电侧获得的发电费用。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
从所述电网系统中剔除目标节点对应的用电侧的用电需求量，保留所述目标节点对应的发电侧的发电机组，并利用所述目标函数计算重新分配给所述目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量；
根据重新分配给所述目标节点之外的其余节点中的各个节点的发电量和所述目标节点之外的其余节点中的各个节点的购电报价计算所述目标节点之外的其余节点对应的用电侧的第一购电总价；
根据分配给所述目标节点的发电量，获取目标节点的购电总价；
根据所述电网系统的发电总成本、所述目标节点的购电总价和所述第一购电总价计算所述目标节点的购电总价，所述目标节点的购电总价为所述目标节点对应的用电侧支付的购电费用。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为：
其中，θ为相位角，n为电网系统中节点的数量；Pi为分配给第i个节点的发电量；Fi(pi)表示第i个节点的发电成本；
Figure FDA0002214093410000022
表示电网系统的发电总成本；ri为第i个节点对应的用电侧的用电需求量；zi(p)表示第i个节点的购电总价；表示电网系统的购电总价。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述约束条件包括功率平衡约束、线路负载约束和出力约束。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述功率平衡约束的表达式为：
Figure FDA0002214093410000031
其中，Pi为分配给第i个节点的发电量；ri为第i个节点对应的用电侧的用电需求量；表示第i个节点到第j个节点之间的线路的负载。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述出力约束的表达式为：
Pi∈[Pimin,Pimax],i＝1,...,n
其中，Pimin为第i个节点对应的发电侧的发电机组的出力下限；Pimax为第i个节点对应的发电侧的发电机组的出力上限。
8.一种发电量分配装置，其特征在于，用于为电网系统包括的多个节点分配发电量，所述装置包括：
第一获取模块，用于获取各个节点对应的发电侧的售电报价；
第二获取模块，用于获取各个节点对应的用电侧的购电报价和用电需求量；
发电量分配模块，用于基于所述各个节点对应的售电报价、购电报价和用电需求量以及预设的目标函数和约束条件，计算分配给各个节点的发电量；
其中，所述目标函数为以电网系统的发电总成本与电网系统的购电总价的差值最小化为目标的目标函数，所述电网系统的发电总成本为各个节点的发电成本之和，所述各个节点的发电成本为各个节点对应的售电报价和分配给各个节点的发电量的乘积；所述电网系统的购电总价为各个节点的购电总价之和，所述各个节点的购电总价为各个节点对应的购电报价和用电需求量的乘积。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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