CN112183855A - 区域电力现货市场出清方法、装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种区域电力现货市场出清方法、装置和电子设备，该方法包括：基于机组数据、系统数据和运行边界数据构建安全约束机组组合SCUC模型和安全约束经济调度SCED模型，求解SCUC模型和SCED模型，得到机组开停机组合、机组出力曲线和拉格朗日乘子；基于机组开停机组合和机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价。本发明实施例提供的方法、装置和电子设备，实现了打破地区间壁垒，实现电力资源最优配置并且创造等多电力市场经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及电力出清技术领域，尤其涉及一种区域电力现货市场出清方法、装置和电子设备。
背景技术
各地区之间电力资源可能存在着互补性，如电力系负荷的时间特性、发电资源的自然特性等。电力系统市场化的建设过程暴露了以地区为边界进行改革的弊端：在现行的以地区为实体的体制下，装机容量普遍过剩；各级地区规模大小不一，地区内供需不均衡；地区间的经济发展、资源分布不平衡；地区间的壁垒严重阻碍资源的跨地区流动，清洁能源消纳能力不足。
在分地区的调度模式中，上级调度机构负责编制跨地区联络线传输功率，安排清洁能源等送出计划，并下达至下级调度机构。下级调度机构负责安排本地区负荷平衡和机组组合情况，以本区域内负荷数据、系统数据等信息为边界，并考虑上级调度机构提供的联络线送出计划，进行出清。但上级调度机构一般仅从清洁能源产出情况安排联络线计划，较少考虑受端电网实际需求，下级调度机构可能难以编制经济的调度计划。
仅依靠省内的市场机制难以打破壁垒。实现大范围的资源优化配置并创造更高的经济效益和公共福祉，需要建设区域性的统一电力现货市场机制。但目前还没有一套能跨地区整合各个地区的电力市场的电力出清方法，无法打破地区间的壁垒，实现电力资源的最优配置。
因此，如何避免跨地区的电力市场不能统一进行出清计算带来的电力资源的配置不能达到最优，且电力市场经济效益低的情况，仍然是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种区域电力现货市场出清方法、装置和电子设备，用以解决跨地区的电力市场不能统一进行出清计算带来的电力资源的配置不能达到最优，且电力市场经济效益低的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种区域电力现货市场出清方法，包括：
根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合；
基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子；
基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；
若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；
其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。
优选地，该方法中，还包括：
若确定所述电力系统任一传输线的潮流功率未通过安全校核，则重复以下步骤直至电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核：基于越限传输线的潮流功率更新所述SCUC模型得到新SCUC模型，求解所述新SCUC模型，得到新机组开停机组合，基于所述越限传输线的潮流功率更新所述SCED模型得到新SCED模型，求解所述新SCED模型，得到新机组出力曲线和新拉格朗日乘子，基于所述新机组开停机组合和所述新机组出力曲线，确定新电力系统各传输线的潮流功率，基于所述新电力系统各传输线的潮流功率进行安全校核；
基于所述新拉格朗日乘子确定节点电价。
优选地，该方法中，所述第一约束条件和所述第二约束条件均包括：系统负荷平衡约束、旋转备用约束、备用约束、机组出力约束、机组爬坡约束、断面潮流约束、直流联络线约束和机组指定开停机状态及指定出力约束。
优选地，该方法中，所述第一优化目标函数包括机组运行成本项、机组开机成本项、机组停机成本项、新能源消纳成本项、断面越限成本项和联络线网损成本项；
所述第二优化目标函数包括机组运行成本项、新能源消纳成本项、断面越限成本项和联络线网损成本项。
优选地，该方法中，
所述第一优化目标函数为：
所述第二优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损。
优选地，该方法中，所述基于越限传输线的潮流功率更新所述SCUC模型得到新SCUC模型，具体包括:
更新所述SCUC模型得到新SCUC模型的优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损，k表示越限传输线编号，K表示越限传输线总数；MK表示传输线越限罚因子；Pk,t表示传输线k在时段t的越限电量；
所述新SCUC模型的约束条件为在所述第一约束条件所包含的约束项目上加入所述越限传输线的线路潮流约束；
对应地，所述基于所述越限传输线的潮流功率更新所述SCED模型得到新SCED模型，具体包括：
更新所述SCED模型得到新SCED模型的优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损，k表示越限传输线编号，K表示越限传输线总数；Mk表示传输线越限罚因子；Pk,t表示传输线k在时段t的越限电量；
所述新SCED模型的约束条件为在所述第二约束条件所包含的约束项目上加入对应的越限传输线的线路潮流约束。
优选地，该方法中，所述机组i在时段t的运行费用Ci,t是基于采集的原始机组电能报价经过市场力检测校正后得到的正常市场价格和机组出力确定的。
优选地，该方法中，所述若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价，具体包括：
若所述电力系统各传输线的潮流功率都不超过系统对应各传输线的最大传送容量，则确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核；
基于所述拉格朗日乘子通过预设的LMP模型求解节点电价。
第二方面，本发明实施例提供一种区域电力现货市场出清装置，包括：
SCUC单元，用于根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合；
SCED单元，用于基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子；
潮流单元，用于基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；
校核单元，用于若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；
其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。
第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所提供的区域电力现货市场出清方法的步骤。
本发明实施例提供的方法、装置和电子设备，通过根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合；基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子；基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。如此，由于构建的SCUC模型和SCED模型都考虑了运行边界数据，且最后确定节点电价时需要确定电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，即出清计算中会纳入运行边界的影响，同时保证联络线送出与受入都在安全范围内。因此，本发明实施例提供的方法、装置和电子设备，实现了打破地区间壁垒，实现电力资源最优配置并且创造等多电力市场经济效益。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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区域电力现货市场出清方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的机组能量报价曲线的示意图；
图3为本发明实施例提供的区域电力现货市场出清装置的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的跨区域电力出清的方法流程的示意图；
图5为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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付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。
目前的电力市场普遍存在因为跨地区的电力市场不能统一进行出清计算带来的电力资源的配置不能达到最优，和电力市场经济效益低的问题。对此，本发明实施例提供了一种区域电力现货市场出清方法。图1为本发明实施例提供的区域电力现货市场出清方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：
步骤110，根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合。
具体地，根据采集的电力系统的数据构建安全约束机组组合SCUC模型，而模型的构建需要确定其约束条件和优化目标，因此，其约束条件和优化目标都是基于预先采集的电力系统的数据构建的，而优化目标即最小化电力系统运行成本，约束条件即保证各个部件的安全，求解预先构建的SCUC模型，即可得到最优的机组开停机组合。
步骤120，基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子。
具体地，根据采集的电力系统的数据以及步骤110中求解出的机组开停机组合构建安全约束经济调度SCED模型，而模型的构建需要确定其约束条件和优化目标，因此，其约束条件和优化目标都是基于预先采集的电力系统的数据以及步骤110求解出的机组开停机组合构建的，而优化目标即最小化电力系统运行成本，约束条件即保证各个部件的安全，求解本步骤构建的SCED模型，即可得到最优的机组出力曲线和拉格朗日乘子。
步骤130，基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率。
具体地，根据传输线电抗参数、拓扑结构，计算出功率传输分配系数矩阵(PTDF)，再计入节点负荷情况、发电机出力情况、联络线送出与受入情况，计算时段t系统中各节点注入功率矩阵Pnet,t，功率传输分配系数矩阵PTDF和时段t系统中各节点注入功率矩阵Pnet,t乘积即为系统潮流分布情况的描述矩阵Pl,t，公式表达如下：
Pl,t＝PTDF·Pnet,t
上式中，
为以支路电抗倒数为对角元的对角阵；A为表征拓扑关系的节点-支路关联矩阵；B为节点导纳矩阵；B'为B矩阵中删去参考节点对应行列元素的矩阵；Pnet,t为时段t系统中各节点注入功率，即得到电力系统各传输线的潮流功率Pnet,t。
步骤140，若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；
其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。
具体地，对所述电力系统各传输线的潮流功率是否通过安全校核的判定是基于电力系统各传输线的潮流功率是否均未超过对应各传输线的最大传送容量进行的，若电力系统各传输线的潮流功率均未超过对应各传输线的最大传送容量，则通过安全校核，即可基于步骤120求解的所述拉格朗日乘子确定节点电价。
节点电价是指在系统中某一节点增加一单位的负荷后，系统的增加的边际成本，节点电价实现了电能商品的经济属性和物理属性的有机结合，能真实反映电能的时间、空间价值，提供有效的引导信号。更具体地，基于拉格朗日乘子确定节点电价通常采用拉格朗日乘子模型，拉格朗日乘子模型用如下公式表示
上式中：LMPi,t为节点i在时段t的节点电价；
分别为线路l最大正向和最大反向潮流约束的拉格朗日乘子；Gl-i为线路l对节点i的功率传输分配系数；
分别为断面s最大正向和最大反向潮流约束的拉格朗日乘子；Gs-i为断面s对节点i的功率传输分配系数，其中，上述各种拉格朗日乘子均由优化软件输出。
还需要说明的是，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据，更具体地，原始数据包括：机组基本信息、机组运行参数、电网拓扑数据、系统运行参数、电网运行边界和机组运行边界，详细地，机组基本信息包括机组身份信息、机组拓扑信息、机组燃料类型；机组运行参数包括机组额定有功功率、机组最小技术出力、机组最小开机时间、机组最小停机时间、机组有功出力调节速率、机组开机费用、机组停机费用、机组电能量报价，电网拓扑数据包括节点导纳矩阵、节点-支路关联矩阵、网损系数、功率传输分配系数，系统运行参数包括参考节点、求解最小间隙、断面越限罚因子、支路越限罚因子；电网运行边界包括统调和节点负荷预测、正负备用容量、正负旋转备用容量、跨省联络线送出和受入计划；机组运行边界包括机组在出清前一刻的初始出力状态、部分机组在出清时段内的指定状态、清洁能源预测出力计划数据。
本发明实施例提供的方法，通过根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合；基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子；基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。如此，由于构建的SCUC模型和SCED模型都考虑了运行边界数据，且最后确定节点电价时需要确定电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，即出清计算中会纳入运行边界的影响，同时保证联络线送出与受入都在安全范围内。因此，本发明实施例提供的方法，实现了打破地区间壁垒，实现电力资源最优配置并且创造等多电力市场经济效益。
基于上述任一实施例，该方法中，还包括：
若确定所述电力系统任一传输线的潮流功率未通过安全校核，则重复以下步骤直至电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核：基于越限传输线的潮流功率更新所述SCUC模型得到新SCUC模型，求解所述新SCUC模型，得到新机组开停机组合，基于所述越限传输线的潮流功率更新所述SCED模型得到新SCED模型，求解所述新SCED模型，得到新机组出力曲线和新拉格朗日乘子，基于所述新机组开停机组合和所述新机组出力曲线，确定新电力系统各传输线的潮流功率，基于所述新电力系统各传输线的潮流功率进行安全校核；
基于所述新拉格朗日乘子确定节点电价。
具体地，本发明实施例提供了电力系统任一传输线的潮流功率未通过安全校核的情况下的另一个方案，若未通过安全校核，步骤1001：则基于未通过安全校核的传输线的潮流功率更新之前的SCUC模型和SCED模型得到新的SCUC模型和新的SCED模型，步骤1002：求解新的SCUC模型和新的SCED模型，得到新的机组开停机组合、新的机组出力曲线和新的拉格朗日乘子，步骤1003：再基于新的机组开停机组合和新的机组出力曲线，重新计算电力系统各传输线的潮流功率，步骤1004：再对新的各传输线的潮流功率进行安全校核，若未通过，则还是返回到步骤1001用未通过安全校核的传输线的潮流功率更新模型，并重复步骤1001-1004，直到电力系统所有传输线的潮流功率都通过安全校核。最后，基于所有传输线的潮流功率都通过安全校核时求解的SCUC模型和SCED模型的拉格朗日乘子，来确定节点电价。
基于上述任一实施例，该方法中，所述第一约束条件和所述第二约束条件均包括：系统负荷平衡约束、旋转备用约束、备用约束、机组出力约束、机组爬坡约束、断面潮流约束、直流联络线约束和机组指定开停机状态及指定出力约束。
具体地，对于第一约束条件包括：系统负荷平衡约束、旋转备用约束、备用约束、机组出力约束、机组爬坡约束、断面潮流约束、直流联络线约束和机组指定开停机状态及指定出力约束。下面通过公式详细介绍以上各约束：
系统负荷平衡约束，每个时段系统发电功率和外区注入功率与用户需求功率和本区送出功率平衡，
上式中：Pi,t为机组i在时段t的发电功率；JI、JO为送出、受入联络线的集合；Pj,I表示从联络线j受入的功率；Pj,o表示从联络线j送出的功率；Dt为系统在时段t的需求功率；
旋转备用约束，机组在满足当下时段负荷需求后，总上调能力或下调能力满足上调和下调旋转备用的需求，
上式中，ui,t为表示机组i在时段t开机或停机状态的离散变量，0表示停机，1表示开机；Pi max、
为机组i的最大技术出力、最小技术出力；
为机组i的最大正向爬坡速率、最大反向爬坡速率；
为时段t下系统的正向旋转备用需求、反向旋转备用需求；
备用约束，机组出力满足系统功率平衡时，为应对在负荷预测存在误差、机组运行故障等情况下供需出现波动的情况，系统应留有备用容量，
上式中，
为系统正备用容量需求；
为系统负备用容量需求；
机组出力约束，每台机组的出力均应在其最大和最小技术出力之间，
最小开停机时间约束，因使用寿命、物理特性等原因机组不能随意开停机，开机或停机后需等待最小开停时长后再次开停，
上式中，
表示机组i在时段t已经连续开机时长；
表示机组i每次开机后保持运行的最小时长；
表示机组i在时段t已经连续停机时长；
表示机组i每次停机后保持停机的最小时长；
机组爬坡约束，机组在上爬坡或下爬坡时，应满足自身爬坡性能的要求，
断面潮流约束，安全运行时每个关键断面潮流不应越限，
上式中，
为关键断面的正负潮流极限，Ps,t为时段t断面s的潮流值；
直流联络线约束，因直流联络线传输功率可自由规划，故视为联络线两端节点的负荷和电量注入并约束限制，
上式中，
为直流联络线正、反向传输容量极限；
为直流联络线l在时段t传输功率；
机组指定开停机状态及指定出力约束,
上式中，
为机组i在时段t制定的出力情况。
第二约束条件与上述第一约束条件包含的约束项相同，唯一区别就是在SCUC模型求解得到机组开停机组合后，基于已知的机组开停机组合构建第二约束条件，即第二约束条件中不在包含离散变量ui,t，在第二约束条件中，原有的离散变量ui,t取0或1，0表示停机，1表示开机，而取值是通过SCUC模型求解得到机组开停机组合确定的。
基于上述任一实施例，该方法中，所述第一优化目标函数包括机组运行成本项、机组开机成本项、机组停机成本项、新能源消纳成本项、断面越限成本项和联络线网损成本项；所述第二优化目标函数包括机组运行成本项、新能源消纳成本项、断面越限成本项和联络线网损成本项。
由于SCUC模型是用于求解机组开停机组合的，因此，第一优化目标函数中需要考虑机组开机成本和机组停机成本，而SCED模型是为了确定机组的出力情况，因此，目标函数在计算系统运行的总成本时无需考虑机组开机成本或机组停机成本。
基于上述任一实施例，该方法中，
所述第一优化目标函数为：
所述第二优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损。
具体地，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，其中，所述弃电量也可以是水电超限电量，都用于表示出清实际电量与计划发电量的差值；Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，用于表示断面的实际潮流与最大潮流的差值；Tl,t表示联络线l在时段t的网损，所述网损包括交流联络线网损和直流联络线网损，交流联络线网损为传输功率与网损系数乘积，直流联络线网损为传输功率的二次方与网损系数的乘积。
基于上述任一实施例，该方法中，所述基于越限传输线的潮流功率更新所述SCUC模型得到新SCUC模型，具体包括:
更新所述SCUC模型得到新SCUC模型的优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损，k表示越限传输线编号，K表示越限传输线总数；MK表示传输线越限罚因子；Pk,t表示传输线k在时段t的越限电量；
所述新SCUC模型的约束条件为在所述第一约束条件所包含的约束项目上加入所述相应的越限传输线的线路潮流约束；
对应地，所述基于所述越限传输线的潮流功率更新所述SCED模型得到新SCED模型，具体包括：
更新所述SCED模型得到新SCED模型的优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损，k表示越限传输线编号，K表示越限传输线总数；Mk表示传输线越限罚因子；Pk,t表示传输线k在时段t的越限电量；
所述新SCED模型的约束条件为在所述第二约束条件所包含的约束项目上加入对应的越限传输线的线路潮流约束。
具体地，对未通过安全校核的传输线加入该线路的潮流约束，安全运行时该线路潮流不应越限：
上式中，Pl +、Pl-为支路l的正负潮流极限；Pl,t时段t线路l的潮流值；
更新后的模型如下：
新SCUC模型，约束条件加入相应传输线的线路潮流约束，目标函数可用如下公式表示：
上式中，k表示越限传输线编号，K表示越限传输线总数；MK表示传输线越限罚因子；Pk,t表示传输线k在时段t的越限电量，为线路的实际潮流与最大潮流的差值；
新SCED模型，约束条件加入相应传输线的线路潮流约束，目标函数可用如下公式表示：
更新安全约束机组组合模型和安全约束经济调度模型，重新求解这两个模型并进行校核，直至没有线路不通过直流潮流安全校核，得出最终的机组组合情况、机组出力曲线和拉格朗日乘子，再基于所述LMP模型求解全网96时段的节点边际电价，最后基于全网96时段的节点边际电价求解平均节点边际电价：96个时段的节点边际电价，以每4个时段，即每4个15分钟为一组，计算其算术平均值，最终得出全天24小时的平均节点边际电价。
本发明实施例提供的方法，实现了传输线潮流进行额外地建模，以保证在大规模电网环境下既考虑电网运行安全约束，由能快速可靠地得出求解结果。
基于上述任一实施例，该方法中，所述机组i在时段t的运行费用Ci,t是基于采集的原始机组电能报价经过市场力检测校正后得到的正常市场价格和机组出力确定的。
具体地，采集的电力系统的原始数据还要经过如下检测和处理：
步骤101：为避免发电机组出现操纵市场价格的行为，需对采集的电力系统的原始数据中的机组电能量报价进行市场力检测。机组的电能量报价低于设定的检测参考价格时，被认为通过市场力检测；机组的电能量报价高于设定的检测参考价格时，被认为具有操纵市场的可能，对其报价进行缺省设置。
步骤102：发电机组的电能量报价未通过步骤101所述的市场力检测时，以及发电机组未申报电能量报价时，均对其报价进行缺省设置。图2为本发明实施例提供的机组能量报价曲线的示意图，如图2所示，电能量报价及缺省价格均设置为5段，每段具有区间起始出力、区间结束出力和该区间报价。该曲线必须呈单调非递减，并且上一段区间结束出力为下一段区间起始出力。对于机组i在时段t的运行费用Ci,t，假设某一台机组的出力为P MW，那么可以根据图2中的横坐标找到当下出力P MW位于哪一段区间，这段区间有一个对应的电能量报价m元/MWh，当机组以出力P MW的状态运行的时间为t小时，那么Ci,t＝Pmt元。
步骤103：基于清洁能源送出电量情况及清洁能源消纳期望，设置清洁能源消纳罚因子，包括风电消纳罚因子、光伏消纳罚因子、水电消纳罚因子和水位超限罚因子。这四种罚因子表示了对新能源消纳的一种期望或者说权重。比如上述四个罚因子均设为1万元/MWh，但是区域外送入的风电比水电、光伏多，并且希望尽量消纳这些风电，那么相应地把风电罚因子增加，比如增加到2万元/MWh，这样设置会使出清结果中风电有优先于其他新能源消纳的趋势。上述四个消纳罚因子的具体设置，需要市场监管者或者电力人员根据新能源消纳政策、协议来制定。
本发明实施例提供的方法，实现了对市场出清必需的数据进行检测，排除操纵市场价格的可能性，同时保障清洁能源电量尽可能优先于其他能源电量出清，有利于电网系统绿色低碳目标的实现。
基于上述任一实施例，该方法中，所述若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价，具体包括：
若所述电力系统各传输线的潮流功率都不超过系统对应各传输线的最大传送容量，则确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核；
基于所述拉格朗日乘子通过预设的LMP模型求解节点电价。
具体地，基于拉格朗日乘子确定节点电价通常采用拉格朗日乘子模型，拉格朗日乘子模型用如下公式表示
上式中：LMPi,t为节点i在时段t的节点电价；
分别为线路l最大正向和最大反向潮流约束的拉格朗日乘子；Gl-i为线路l对节点i的功率传输分配系数；
分别为断面s最大正向和最大反向潮流约束的拉格朗日乘子；Gs-i为断面s对节点i的功率传输分配系数，其中，上述各种拉格朗日乘子均由优化软件输出。
基于上述任一实施例，本发明实施例提供一种区域电力现货市场出清装置，图3为本发明实施例提供的区域电力现货市场出清装置的结构示意图。如图3所示，该装置包括SCUC单元310、SCED单元320、潮流单元330和校核单元340，其中，
所述SCUC单元310，用于根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合；
所述SCED单元320，用于基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子；
所述潮流单元330，用于基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；
所述校核单元340，用于若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；
其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。
本发明实施例提供的装置，通过根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合；基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子；基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。如此，由于构建的SCUC模型和SCED模型都考虑了运行边界数据，且最后确定节点电价时需要确定电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，即出清计算中会纳入运行边界的影响，同时保证联络线送出与受入都在安全范围内。因此，本发明实施例提供的装置，实现了打破地区间壁垒，实现电力资源最优配置并且创造等多电力市场经济效益。
基于上述任一实施例，该装置中，还包括：
未通过单元，用于若确定所述电力系统任一传输线的潮流功率未通过安全校核，则重复以下步骤直至电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核：基于越限传输线的潮流功率更新所述SCUC模型得到新SCUC模型，求解所述新SCUC模型，得到新机组开停机组合，基于所述越限传输线的潮流功率更新所述SCED模型得到新SCED模型，求解所述新SCED模型，得到新机组出力曲线和新拉格朗日乘子，基于所述新机组开停机组合和所述新机组出力曲线，确定新电力系统各传输线的潮流功率，基于所述新电力系统各传输线的潮流功率进行安全校核；
基于所述新拉格朗日乘子确定节点电价。
基于上述任一实施例，该装置中，
所述第一约束条件和所述第二约束条件均包括：系统负荷平衡约束、旋转备用约束、备用约束、机组出力约束、机组爬坡约束、断面潮流约束、直流联络线约束和机组指定开停机状态及指定出力约束。
基于上述任一实施例，该装置中，
所述第一优化目标函数包括机组运行成本项、机组开机成本项、机组停机成本项、新能源消纳成本项、断面越限成本项和联络线网损成本项；
所述第二优化目标函数包括机组运行成本项、新能源消纳成本项、断面越限成本项和联络线网损成本项。
基于上述任一实施例，该装置中，
所述第一优化目标函数为：
所述第二优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损。
基于上述任一实施例，该装置中，所述基于越限传输线的潮流功率更新所述SCUC模型得到新SCUC模型，具体包括:
更新所述SCUC模型得到新SCUC模型的优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损，k表示越限传输线编号，K表示越限传输线总数；MK表示传输线越限罚因子；Pk,t表示传输线k在时段t的越限电量；
所述新SCUC模型的约束条件为在所述第一约束条件所包含的约束项目上加入所述相应的越限传输线的线路潮流约束；
对应地，所述基于所述越限传输线的潮流功率更新所述SCED模型得到新SCED模型，具体包括：
更新所述SCED模型得到新SCED模型的优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损，k表示越限传输线编号，K表示越限传输线总数；Mk表示传输线越限罚因子；Pk,t表示传输线k在时段t的越限电量；
所述新SCED模型的约束条件为在所述第二约束条件所包含的约束项目上加入对应的越限传输线的线路潮流约束。
本发明实施例提供的装置，实现了传输线潮流进行额外地建模，以保证在大规模电网环境下既考虑电网运行安全约束，由能快速可靠地得出求解结果。
基于上述任一实施例，该装置中，所述机组i在时段t的运行费用Ci,t是基于采集的原始机组电能报价经过市场力检测校正后得到的正常市场价格和机组出力确定的。
本发明实施例提供的装置，实现了对市场出清必需的数据进行检测，排除操纵市场价格的可能性。
基于上述任一实施例，该装置中，所述若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价，具体包括：
若所述电力系统各传输线的潮流功率都不超过系统对应各传输线的最大传送容量，则确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核；
基于所述拉格朗日乘子通过预设的LMP模型求解节点电价。
基于上述任一实施例，本发明实施例提供一种跨区域电力出清的方法流程，图4为本发明实施例提供的跨区域电力出清的方法流程的示意图。如图4所示，跨区域电力出清的方法流程包括：收集机组数据、系统数据和运行边界数据，再进行数据检测与处理，排除操纵市场价格的可能性，再建立SCUC模型、SCED模型和LMP模型，求解前两个模型，得到机组组合、出力曲线和拉格朗日乘子，计算直流潮流模型下传输线潮流，进入直流潮流是否越限的安全校核判断，若否，则返回模型建立步骤重新计算传输线潮流并判断潮流越限，若是则计算平均节点边际电价，最后进行市场结算，公布出清概况。
图5为本发明实施例提供的电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)501、通信接口(Communications Interface)502、存储器(memory)503和通信总线504，其中，处理器501，通信接口502，存储器503通过通信总线504完成相互间的通信。处理器501可以调用存储在存储器503上并可在处理器501上运行的计算机程序，以执行上述各实施例提供的区域电力现货市场出清方法，例如包括：根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合；基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子；基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。
此外，上述的存储器503中的逻辑指令可以通过软件功能单元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，本发明实施例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，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述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(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的区域电力现货市场出清方法，例如包括：根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合；基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子；基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。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。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，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，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种区域电力现货市场出清方法，其特征在于，包括：
根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合；
基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子；
基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；
若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；
其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。
2.根据权利要求1所述的区域电力现货市场出清方法，其特征在于，还包括：
若确定所述电力系统任一传输线的潮流功率未通过安全校核，则重复以下步骤直至电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核：基于越限传输线的潮流功率更新所述SCUC模型得到新SCUC模型，求解所述新SCUC模型，得到新机组开停机组合，基于所述越限传输线的潮流功率更新所述SCED模型得到新SCED模型，求解所述新SCED模型，得到新机组出力曲线和新拉格朗日乘子，基于所述新机组开停机组合和所述新机组出力曲线，确定新电力系统各传输线的潮流功率，基于所述新电力系统各传输线的潮流功率进行安全校核；
基于所述新拉格朗日乘子确定节点电价。
3.根据权利要求2所述的区域电力现货市场出清方法，其特征在于，
所述第一约束条件和所述第二约束条件均包括：系统负荷平衡约束、旋转备用约束、备用约束、机组出力约束、机组爬坡约束、断面潮流约束、直流联络线约束和机组指定开停机状态及指定出力约束。
4.根据权利要求3所述的区域电力现货市场出清方法，其特征在于，
所述第一优化目标函数包括机组运行成本项、机组开机成本项、机组停机成本项、新能源消纳成本项、断面越限成本项和联络线网损成本项；
所述第二优化目标函数包括机组运行成本项、新能源消纳成本项、断面越限成本项和联络线网损成本项。
5.根据权利要求4所述的区域电力现货市场出清方法，其特征在于，
所述第一优化目标函数为：
所述第二优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损。
6.根据权利要求5所述的区域电力现货市场出清方法，其特征在于，所述基于越限传输线的潮流功率更新所述SCUC模型得到新SCUC模型，具体包括:
更新所述SCUC模型得到新SCUC模型的优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损，k表示越限传输线编号，K表示越限传输线总数；MK表示传输线越限罚因子；Pk,t表示传输线k在时段t的越限电量；
所述新SCUC模型的约束条件为在所述第一约束条件所包含的约束项目上加入所述相应的越限传输线的线路潮流约束；
对应地，所述基于所述越限传输线的潮流功率更新所述SCED模型得到新SCED模型，具体包括：
更新所述SCED模型得到新SCED模型的优化目标函数为：
其中，i表示机组编号，N为机组总数，t＝1,2,…,T，T表示出清计算的总时段数，
Ci,t分别表示机组i在时段t的开机费用、停机费用和运行费用，j表示清洁能源机组编号，M表示清洁能源机组总数，s表示断面编号，S为断面总数，l表示联络线编号，L表示联络线总数，
MS、CL分别表示清洁能源消纳罚因子、断面越限罚因子和联络线网损费用，
表示清洁能源机组j在时段t的弃电量，Ps,t表示断面s在时段t的越限潮流，Tl,t表示联络线l在时段t的网损，k表示越限传输线编号，K表示越限传输线总数；Mk表示传输线越限罚因子；Pk,t表示传输线k在时段t的越限电量；
所述新SCED模型的约束条件为在所述第二约束条件所包含的约束项目上加入对应的越限传输线的线路潮流约束。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的区域电力现货市场出清方法，其特征在于，所述机组i在时段t的运行费用Ci,t是基于采集的原始机组电能报价经过市场力检测校正后得到的正常市场价格和机组出力确定的。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的区域电力现货市场出清方法，其特征在于，所述若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价，具体包括：
若所述电力系统各传输线的潮流功率都不超过系统对应各传输线的最大传送容量，则确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核；
基于所述拉格朗日乘子通过预设的LMP模型求解节点电价。
9.一种区域电力现货市场出清装置，其特征在于，包括：
SCUC单元，用于根据预设的第一约束条件和第一优化目标函数构建安全约束机组组合SCUC模型，求解所述SCUC模型，得到机组开停机组合；
SCED单元，用于基于所述机组开停机组合构建第二约束条件，并根据所述第二约束条件和预设的第二优化目标函数构建安全约束经济调度SCED模型，求解所述SCED模型，得到机组出力曲线和拉格朗日乘子；
潮流单元，用于基于所述机组开停机组合和所述机组出力曲线，确定电力系统各传输线的潮流功率；
校核单元，用于若确定所述电力系统各传输线的潮流功率通过安全校核，则基于所述拉格朗日乘子确定节点电价；
其中，所述第一约束条件、所述第一优化目标函数、所述第二约束条件和所述第二优化目标函数均基于采集的原始数据，所述原始数据包括机组数据、系统数据和运行边界数据。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至8中任一项所述的区域电力现货市场出清方法的步骤。
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