CN112270072A - 一种自备企业参与电力现货市场的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自备企业参与电力现货市场的方法及计算机可读存储介质，所述方法包括:收集自备企业的电力信息；根据所述企业的电力信息，建立自备企业的自优化模型；根据所述自优化模型，得到与主网联络线的功率曲线；根据所述与主网联络线的功率曲线，完善电力现货市场出清的边界条件；根据所述边界条件和主网优化出清模型，得到市场主体的中标情况。采用本发明实施例，能有效解决现有技术中电力系统不能充分利用自备电厂的功率调节能力的问题。

Description

一种自备企业参与电力现货市场的方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，更具体的说，是涉及一种自备企业参与电力现货市场的方法。
背景技术
电力现货市场建设的关键目标是通过发、用双边互动和集中竞价形成分时的价格信号，充分挖掘电力系统的调节资源和能力促进新能源的消纳。自备企业拥有发电机组和工业负荷两类物理实体，能与主网进行电能交互，天然具有“上下网功率的双向调节能力”。
目前，国内现货试点，尤其是新能源占比高的试点省份均未将自备企业纳入现货市场体系中，针对自备企业装机占比高的电网，不将自备电厂纳入现货市场体系将不利于市场活跃度的提升，可能带来市场力的隐患。在目前的现货市场体系下，电力系统不能充分利用自备电厂的功率调节能力，不利于满足电网在不同时段的新能源消纳需求以及电力备用需求。
发明内容
本发明实施例提供一种自备企业参与电力现货市场的方法，能有效解决现有技术中电力系统不能充分利用自备电厂的功率调节能力的问题。
本发明一实施例提供一种自备企业参与电力现货市场的方法，包括：
收集自备企业的电力信息；
根据所述企业的电力信息，建立自备企业的自优化模型；
根据所述自优化模型，得到与主网联络线的功率曲线；
根据所述与主网联络线的功率曲线，完善电力现货市场出清的边界条件；
根据所述边界条件和主网优化出清模型，得到市场主体的中标情况。
作为上述方案的改进，所述自备企业的电力信息，包括所述自备企业自身生产负荷特性、机组发电成本、以及与主网交换电能的价格信息。
作为上述方案的改进，所述自备企业的自优化模型，包括自优化目标函数和自优化约束条件；
所述自优化目标函数为综合考虑各项用电成本和售电收入的净成本；
所述自优化约束条件包括自备企业功率平衡约束、自备企业火电机组爬坡约束和联络线上下网功率约束。
作为上述方案的改进，所述根据所述自优化模型，得到与主网联络线的功率曲线，之后还包括：
收集机组申报信息、电网拓扑信息、系统负荷日前预测数据以及所述与主网联络线的功率曲线。
作为上述方案的改进，所述主网优化出清模型，具体包括出清目标函数和出清约束条件；
所述出清目标函数为电力系统总运行成本；
所述出清约束条件包括系统功率平衡约束、火电机组出力上下限约束、火电机组爬坡约束、新能源场站出力约束和线路潮流约束。
作为上述方案的改进，所述根据所述自优化模型，得到与主网联络线的功率曲线，具体包括：
以自备企业综合用能净成本最小为目标，根据自备企业的自优化模型优化得出所述自备企业与主网联络线的功率曲线，并上报调度机构；若自备企业自优化模型计算过程不收敛，则调整所述自备企业的生产安排后重新进行优化计算。
作为上述方案的改进，所述根据所述边界条件和主网优化出清模型，得到市场主体的中标情况，具体包括：
调度机构将所述与主网联络线的功率曲线作为现货市场出清的边界条件，结合现货市场其余边界条件，根据主网优化出清模型计算得到市场主体的中标情况；
若主网优化模型计算过程不收敛，则调整市场出清的边界后重新进行优化计算。
本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的自备企业参与电力现货市场的方法。
相比于现有技术，本发明实施例提供的自备企业参与电力现货市场的方法及计算机可读存储介质，提出了自备企业参与电力现货市场的方法，设计了自备企业与电力现货市场调度机构的交互流程，整个流程中自备企业采用“报量不报价”的方式参与现货市场，为自备企业参与电力现货市场提供了方法和模型支撑。由于多了自备企业的参与电力现货市场建设，电力系统能够充分挖掘自备企业的功率调节能力，从而促进对新能源的消纳。
此外，本发明实施例提供还提出了自备企业参与现货市场的自优化模型，为自备企业安全经济地确定自身与主网的交换功率提供关键技术支持；提出了考虑自备企业申报的主网优化出清数学模型，为主网将自备企业纳入现货市场体系、促进新能源消纳提供关键技术参考。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种自备企业参与电力现货市场的方法的流程示意图；
图2是本发明一实施例中的自备企业与主网功率交互的示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅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作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。
参见图1，是本发明一实施例提供的一种自备企业参与电力现货市场的方法，所述方法包括：
S10、收集自备企业的电力信息。
S11、根据所述企业的电力信息，建立自备企业的自优化模型。
S12、根据所述自优化模型，得到与主网联络线的功率曲线。
S13、根据所述与主网联络线的功率曲线，完善电力现货市场出清的边界条件。
S14、根据所述边界条件和主网优化出清模型，得到市场主体的中标情况。
在现货市场建设初级阶段，由于自备企业缺少现货市场的参与经验，同时对市场风险的认识不足，难以结合自身的生产成本特性申报合理的量价曲线，因此本发明实施例中自备企业采用“报量不报价”的方式参与现货市场。参见图2，是自备企业与主网功率交互的示意图。自备企业拥有发电机组和工业负荷两类物理实体，采用“缺电网供、余电上网”的方式与主网进行电能交互，天然具有“上下网功率的双向调节能力”。在合理的市场机制引导下，电力系统能够充分挖掘自备企业的调节能力，促进新能源的消纳。
自备企业通过“报量不报价”方式参与现货市场的出清模型为两层模型。其中，下层模型为自备企业的自优化模型，输出为自备企业与主网联络线的功率曲线、自备机组的发电计划曲线；上层模型为考虑自备企业申报曲线的安全约束经济调度模型(主网优化出清模型)，输出为市场主体的中标结果。
同时，由于我国三北地区新能源装机占比高，弃风弃光频发，为了促进新能源消纳，在本发明实施例所提的现货市场模式下，火电采用报量报价、新能源场站采用报量不报价的方式参与现货市场。由此，建立考虑自备企业申报的主网安全约束经济调度模型(主网优化出清模型)。
相比于现有技术，本发明实施例提供的自备企业参与电力现货市场的方法，提出了自备企业参与电力现货市场的方法，设计了自备企业与电力现货市场调度机构的交互流程，整个流程中自备企业采用“报量不报价”的方式参与现货市场，为自备企业参与电力现货市场提供了方法和模型支撑。由于多了自备企业的参与电力现货市场建设，电力系统能够充分挖掘自备企业的功率调节能力，从而促进对新能源的消纳。
此外，本发明实施例提供还提出了自备企业参与现货市场的自优化模型，为自备企业安全经济地确定自身与主网的交换功率提供关键技术支持；提出了考虑自备企业申报的主网优化出清数学模型，为主网将自备企业纳入现货市场体系、促进新能源消纳提供关键技术参考。
示例性地，S10中所述自备企业的电力信息，包括所述自备企业自身生产负荷特性、机组发电成本、以及与主网交换电能的价格信息。
示例性地，所述自备企业的自优化模型，包括自优化目标函数和自优化约束条件；
所述自优化目标函数为综合考虑各项用电成本和售电收入的净成本；
所述自优化约束条件包括自备企业功率平衡约束、自备企业火电机组爬坡约束和联络线上下网功率约束。
自备企业的用电成本包含两个来源：一是自备企业自有火电机组的发电成本；二是自备企业在自身发电能力无法满足生产负荷需求时，向主网购电付出的成本。此外，当自备企业满足自身生产负荷需求之后还有富余发电能力时，可向主网售电获取相应的收入。因此，自备企业的优化目标应为综合考虑各项用电成本和售电收入的净成本最小，由此可以得到自优化目标函数为：
Figure BDA0002718399550000061
式中，
Figure BDA0002718399550000062
表示自备企业第i个火电机组在时段t的出力，为连续变量；
Figure BDA0002718399550000063
表示自备企业第i个火电机组的边际发电成本；
Figure BDA0002718399550000064
表示自备企业第j条联络线在时段t的下网功率，为连续变量；
Figure BDA0002718399550000065
表示自备企业第j条联络线在时段t的购电价格；
Figure BDA0002718399550000066
表示自备企业第j条联络线在时段t的上网功率，为连续变量；
Figure BDA0002718399550000067
表示自备企业第j条联络线在时段Nsg的售电价格。Nsg表示自备企业的火电机组个数，Nl表示自备企业与主网联络线的条数。
示例性地，下面介绍几种自优化约束条件：
1)自备企业功率平衡约束
Figure BDA0002718399550000068
其中，
Figure BDA0002718399550000069
表示自备企业第k个生产负荷在时段t的电力需求，Nsd表示自备企业生产负荷的个数。
2)自备企业火电机组出力上下限约束
Figure BDA00027183995500000610
其中，
Figure BDA00027183995500000611
和
Figure BDA00027183995500000612
分别表示自备企业第i个火电机组的最小、最大技术出力。
3)自备企业火电机组爬坡约束
Figure BDA0002718399550000071
其中，
Figure BDA0002718399550000072
为自备企业第i个火电机组的向下爬坡速率，
Figure BDA0002718399550000073
为自备企业第i个火电机组的向上爬坡速率。
4)联络线上下网功率约束
Figure BDA0002718399550000074
Figure BDA0002718399550000075
其中，
Figure BDA0002718399550000076
和
Figure BDA0002718399550000077
分别表示自备企业第j条联络线的上、下网传输功率限值；
Figure BDA0002718399550000078
和
Figure BDA0002718399550000079
分别表示自备企业第j条联络线在时段t的上、下网状态，为0/1变量。
5)联络线上下网状态约束
Figure BDA00027183995500000710
上式表示自备企业第j条联络线在时段t不能出现上网和下网同时存在的情况。利用成熟的商业优化求解器如Cplex、Yalmip即可得到自备企业火电机组次日各个时段的出力值
Figure BDA00027183995500000711
以及上报调度机构的上、下网联络线计划功率值
Figure BDA00027183995500000712
Figure BDA00027183995500000713
示例性地，S12之后还包括：
收集机组申报信息、电网拓扑信息、系统负荷日前预测数据以及所述与主网联络线的功率曲线。
示例性地，所述主网优化出清模型，具体包括出清目标函数和出清约束条件；
所述出清目标函数为电力系统总运行成本；
所述出清约束条件包括系统功率平衡约束、火电机组出力上下限约束、火电机组爬坡约束、新能源场站出力约束和线路潮流约束。
本发明实施例以电力系统总运行成本最小为目标，并将新能源弃电量以惩罚项的形式加入出清目标函数中，可以得到出清目标函数为：
Figure BDA0002718399550000081
其中，
Figure BDA0002718399550000082
表示参与现货市场的第i个火电机组在时段t的中标出力，为连续变量；
Figure BDA0002718399550000083
表示第i个火电机组的能量报价；λw为弃电惩罚因子，
Figure BDA0002718399550000084
表示参与现货市场的第w个新能源场站在时段t的预测出力；Pw,t表示第w个新能源场站在时段t的中标出力，为连续变量。Ng表示参与现货市场的火电机组台数，Nre表示新能源场站个数。
示例性地，下面介绍几种出清约束条件：
1)系统功率平衡约束
Figure BDA0002718399550000085
其中，Ld,t表示节点d在时段t的负荷需求，D为负荷节点个数。
2)火电机组出力上下限约束
Figure BDA0002718399550000086
其中，
Figure BDA0002718399550000087
和
Figure BDA0002718399550000088
分别表示第i个火电机组的最小、最大技术出力。
3)火电机组爬坡约束
Figure BDA0002718399550000089
其中，
Figure BDA00027183995500000810
为第i个火电机组的向下爬坡速率，
Figure BDA00027183995500000811
为第i个火电机组的向上爬坡速率。
4)新能源场站出力约束
Figure BDA00027183995500000812
5)线路潮流约束
Figure BDA0002718399550000091
其中，Pl max为线路l的潮流传输极限；Gi-l和Gw-l分别表示第i个火电机组和第w个新能源场站所在节点对线路l的发电转移分布因子；Gj-l为自备企业第j条联络线所在节点对线路l的发电转移分布因子；Gd-l为自备企业第j条联络线所在节点对线路l的发电转移分布因子。
利用成熟的商业优化求解器如Cplex、Yalmip即可得到主网火电机组次日各个时段的出力值
Figure BDA0002718399550000092
以及新能源场站的中标出力Pw,t。
示例性地，S12具体包括：
以自备企业综合用能净成本最小为目标，根据自备企业的自优化模型优化得出所述自备企业与主网联络线的功率曲线，并上报调度机构；
若自备企业自优化模型计算过程不收敛，则调整所述自备企业的生产安排后重新进行优化计算。
示例性地，S14具体包括：
调度机构将所述与主网联络线的功率曲线作为现货市场出清的边界条件，结合现货市场其余边界条件，根据主网优化出清模型计算得到市场主体的中标情况；
若主网优化模型计算过程不收敛，则调整市场出清的边界后重新进行优化计算。
本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的自备企业参与电力现货市场的方法。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成上述实施例自备企业参与电力现货市场的方法。
相比于现有技术，本发明实施例提供的自备企业参与电力现货市场的存储介质，设计了自备企业与电力现货市场调度机构的交互流程，整个流程中自备企业采用“报量不报价”的方式参与现货市场，为自备企业参与电力现货市场提供了方法和模型支撑。由于多了自备企业的参与电力现货市场建设，电力系统能够充分挖掘自备企业的功率调节能力，从而促进对新能源的消纳。
此外，本发明实施例提供还提出了自备企业参与现货市场的自优化模型，为自备企业安全经济地确定自身与主网的交换功率提供关键技术支持；提出了考虑自备企业申报的主网优化出清数学模型，为主网将自备企业纳入现货市场体系、促进新能源消纳提供关键技术参考。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自备企业参与电力现货市场的方法，其特征在于，包括：
收集自备企业的电力信息；
根据所述企业的电力信息，建立自备企业的自优化模型；
根据所述自优化模型，得到与主网联络线的功率曲线；
根据所述与主网联络线的功率曲线，完善电力现货市场出清的边界条件；
根据所述边界条件和主网优化出清模型，得到市场主体的中标情况。
2.如权利要求1所述自备企业参与电力现货市场的方法，其特征在于，所述自备企业的电力信息，包括所述自备企业自身生产负荷特性、机组发电成本、以及与主网交换电能的价格信息。
3.如权利要求1所述的自备企业参与电力现货市场的方法，其特征在于，所述自备企业的自优化模型，包括自优化目标函数和自优化约束条件；
所述自优化目标函数为综合考虑各项用电成本和售电收入的净成本；
所述自优化约束条件包括自备企业功率平衡约束、自备企业火电机组爬坡约束和联络线上下网功率约束。
4.如权利要求1所述的自备企业参与电力现货市场的方法，其特征在于，所述根据所述自优化模型，得到与主网联络线的功率曲线，之后还包括：
收集机组申报信息、电网拓扑信息、系统负荷日前预测数据以及所述与主网联络线的功率曲线。
5.如权利要求1所述自备企业参与电力现货市场的方法，其特征在于，所述主网优化出清模型，具体包括出清目标函数和出清约束条件；
所述出清目标函数为电力系统总运行成本；
所述出清约束条件包括系统功率平衡约束、火电机组出力上下限约束、火电机组爬坡约束、新能源场站出力约束和线路潮流约束。
6.如权利要求1所述自备企业参与电力现货市场的方法，其特征在于，所述根据所述自优化模型，得到与主网联络线的功率曲线，具体包括：
以自备企业综合用能净成本最小为目标，根据自备企业的自优化模型优化得出所述自备企业与主网联络线的功率曲线，并上报调度机构；
若自备企业自优化模型计算过程不收敛，则调整所述自备企业的生产安排后重新进行优化计算。
7.如权利要求1所述自备企业参与电力现货市场的方法，其特征在于，所述根据所述边界条件和主网优化出清模型，得到市场主体的中标情况，具体包括：
调度机构将所述与主网联络线的功率曲线作为现货市场出清的边界条件，结合现货市场其余边界条件，根据主网优化出清模型计算得到市场主体的中标情况；
若主网优化模型计算过程不收敛，则调整市场出清的边界后重新进行优化计算。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的自备企业参与电力现货市场的方法。
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秦高烽等: "自备电厂参与新能源消纳发电权交易模式研究", 《南京工程学院学报（自然科学版）》, vol. 16, no. 3, pages 10 - 11 *

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