CN112288490A - 电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法及系统,本发明通过将低、高成本机组申报的电力现货市场价格参与电力现货市场的交易量价曲线,将高成本机组申报的市场补贴价格参与补贴竞价市场的价格曲线;针对电力现货市场的交易量价曲线和补贴竞价市场的价格曲线,采用两步出清计算最终对运行日的机组开机组合、机组出力曲线进行交流潮流安全校核得到日前现货市场出清结果输出。本发明能够解决目前电力现货市场中不同发电成本机组同台竞价与充分竞争问题,避免低成本机组出清价格被高成本机组抬高,有利于电价稳定,可避免传统固定补贴标准测算不准、更新不及时而引发高发电成本机组过度参与或无法参与电力现货市场的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力现货市场交易控制技术,具体涉及一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法及系统。
背景技术
当前我国正积极推进电力市场改革,开展电力现货市场建设工作,电力现货市场开展后,电力价格将由价差传导模式过渡到绝对价格模式,低成本机组如水电和高成本机组如火电、风电、光伏等不同发电成本机组之间的价格矛盾问题凸显。在不设置约束条件下,不同发电成本机组“一视同仁”放到电力市场平台上自由竞争,将严重挤压高成本机组如火电、风电、光伏等市场份额,对现有发电主体间的原有利益格局产生巨大调整,不利于电力市场稳定。此外按照电力现货市场规则,市场出清价格以最后中标机组报价为准,在迎峰度夏、迎峰度冬等用电负荷高峰时,市场价格将以高成本火电边际电价决定,原本低价水电会“搭便车”以火电价格出清,将严重推高市场平均购电电价,从而导致电网公司总体购电成本的增加,损害用户利益,违背电力市场改革初衷。因此需要制定行之有效的不同发电成本机组间同台竞价的规则,兼顾综合发挥不同发电成本机组间(例如水电、火电)优势的同时,实现电力系统整体效益最大化目标。
目前,针对此问题的解决方法主要有2种:方法(1),采用一种度电补贴机制。即通过统计测算过去历史一段时期内高成本机组(如火电机组)与低成本机组(如水电机组)长期边际发电成本差值,按照发电量给予高成本机组补贴,用于保证不同发电成本机组能够在统一市场下开展同台竞价。方法(2),采用一种政府授权差价合约机制。即向高成本机组(如火电机组)强制分配一定电量的中长期合约,上网价格由政府核定,相当于增加高成本机组的基数电量,用于补贴高成本机组运行成本。虽然上述两种方法通过度电补贴与政府授权差价合约机制解决不同发电成本机组参与电力现货市场竞争。但在实际运行过程中,度电补贴价格、政府授权价差合约电量及电价问题难以做到公平合理且受市场燃料、技术水平影响较大。例如度电补贴机制中补贴不足,高成本机组无竞争力;度电补贴过多,挤压低成本机组发电空间,不利于如水电等清洁能源消纳,且在电力供需紧张时,存在推高售电价格的风险。而授权价差合约电量与电价是各方关注的焦点,且差价合约中长期合同需要物理执行,难度较大,曲线分解难以公平、合理。
发明内容
本发明要解决的技术问题:针对现有技术的上述问题,提供一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法及系统,本发明能够解决目前电力现货市场中不同发电成本机组同台竞价与充分竞争问题,使得不同发电成本机组能够长期共同参与电力现货市场交易。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法,包括:
1)将低成本机组、高成本机组申报的电力现货市场价格参与电力现货市场的交易量价曲线,将高成本机组申报的市场补贴价格参与补贴竞价市场的价格曲线;
2)针对电力现货市场的交易量价曲线和补贴竞价市场的价格曲线,采用安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED进行集中优化计算,分别得到运行日前高、低成本机组交易电量、出清价格,作为第一步出清结果;
3)根据第一步出清结果,得到低成本机组各时段发电出力曲线以及分时节点电价,作为低成本机组市场出清的结果;同时,根据第一步出清结果,将得到的高成本机组分时总出清电量,作为第二步出清的边界条件,然后以高成本机组申报的电力现货市场价格、市场补贴价格两者的总报价最低为优化目标,得到高成本机组各时段发电出力曲线,节点电价为最后出清的补贴市场价格与第一步出清的现货市场出清价格之和,作为高成本机组市场出清的结果;
4)对运行日的机组开机组合、机组出力曲线进行交流潮流安全校核,若不满足安全约束,则为安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED增加对应的约束条件并跳转执行步骤2),否则将得到日前现货市场出清结果输出。
可选地,步骤1)中高成本机组申报的电力现货市场价格的价格范围为(0,C(P)l-LRMC)、市场补贴价格的价格范围为(0,C(P)h-LRMC-C(P)l-LRMC),其中C(P)l-LRMC为低成本机组的长期边际发电成本,其中C(P)h-LRMC为高成本机组的长期边际发电成本。
可选地,步骤2)中采用安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED进行集中优化计算时,安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED的目标函数均为电网购电成本最低,其函数表达式如下式所示:
上式中,N表示电力现货市场中的发电机组总台数,T表示总时段数,Pi,t表示第i台发电机组在时段t的出力,Ci,t表示第i台发电机组在时段t的运行费用,Ci,t是对应出力的多段线性非递减函数,CU i,t表示第i台发电机组在时段t的启动费用。
可选地,总时段数T为将一天划分为等长时段的数量。
可选地,所述总时段数T为96,每一个时段长度为15分钟。
可选地,步骤4)中进行交流潮流安全校核时,安全约束机组组合模型SCUC可增加的约束条件为系统负荷平衡约束、系统正负备用容量约束、系统旋转备用约束、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、机组最大启动次数约束、线路潮流约束和断面潮流约束。
可选地,步骤4)中进行交流潮流安全校核时,安全约束经济调度模型SCED可增加的约束条件为系统负荷平衡约束、系统旋转备用约束、机组出力上下限约束、机组爬坡约束、线路潮流约束和断面潮流约束。
此外,本发明还提供一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清系统,包括:
曲线生成程序单元,用于将低成本机组、高成本机组申报的电力现货市场价格参与电力现货市场的交易量价曲线,将高成本机组申报的市场补贴价格参与补贴竞价市场的价格曲线;
初次出清程序单元,用于针对电力现货市场的交易量价曲线和补贴竞价市场的价格曲线,采用安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED进行集中优化计算,分别得到运行日前高、低成本机组交易电量、出清价格,作为第一步出清结果;
再次出清程序单元,用于根据第一步出清结果,得到低成本机组各时段发电出力曲线以及分时节点电价,作为低成本机组市场出清的结果;同时,根据第一步出清结果,将得到的高成本机组分时总出清电量,作为第二步出清的边界条件,然后以高成本机组申报的电力现货市场价格、市场补贴价格两者的总报价最低为优化目标,得到高成本机组各时段发电出力曲线,节点电价为最后出清的补贴市场价格与第一步出清的现货市场出清价格之和,作为高成本机组市场出清的结果;
安全校核程序单元,用于对运行日的机组开机组合、机组出力曲线进行交流潮流安全校核,若不满足安全约束,则为安全约束机组组合模型SCUC或安全约束经济调度模型SCED增加对应的约束条件并跳转执行初次出清程序单元,否则将得到日前现货市场出清结果输出。
此外,本发明还提供一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清系统,包括相互连接的微处理器和存储器,所述微处理器被编程或配置以执行所述电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法的步骤,或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行所述电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法的计算机程序。
此外,本发明还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行所述电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法的计算机程序。
和现有技术相比,本发明具有下述优点:(1)本发明相比较于度电补贴机制、政府差价合约机制,此种不同发电成本机组同台竞价+补贴竞价双出清的方式能够实现不同发电成本机组充分参与电力现货市场竞争的同时,引入补贴价格市场化机制,促进不同发电成本机组间的充分竞争,解决了目前采用传统半市场化补偿机制带来的不充分竞争与市场干预问题。(2)本发明通过引入补贴市场化竞争机制,将补贴由传统“固定补贴”改为“由市场竞争确定补贴”的模式,补贴价格与发电企业运维成本波动、管理水平差异等主要因素挂钩,打破补贴费用“统一标准”平均分配的模式。有效避免传统固定补贴费用测算不准、更新不及时而引发高发电成本机组过度参与或无法参与电力现货市场的突出问题。(3)本发明通过将高发电成本机组价格分解为“电力现货市场价格、补贴市场价格”两部分,避免电能量出清价格被高成本发电机组抬高,有利于电价稳定。(4)本发明通过市场化手段促进发电企业提高效率效益,逐步淘汰落后产能,引导不同发电成本机组建设投资,促进电力工业持续、健康发展。
附图说明
图1为本发明实施例方法的基本流程示意图。
具体实施方式
下文将以水电机组、火电机组两种不同发电成本机组为例,对本发明电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法及系统的具体实施过程进行详细说明,以便本技术领域的技术人员理解本发明。需要说明的是,高成本机组可以根据需要进一步细分为多种类型,其区别仅仅为在于市场补贴价格上的差异,因此可完全概括在同一个高成本机组内。
如图1所示,本实施例电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法包括:
1)将低成本机组、高成本机组申报的电力现货市场价格参与电力现货市场的交易量价曲线,将高成本机组申报的市场补贴价格参与补贴竞价市场的价格曲线;
2)针对电力现货市场的交易量价曲线和补贴竞价市场的价格曲线,采用安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED进行集中优化计算,分别得到运行日前高、低成本机组交易电量、出清价格,作为第一步出清结果;
3)根据第一步出清结果,得到低成本机组各时段发电出力曲线以及分时节点电价,作为低成本机组市场出清的结果;同时,根据第一步出清结果,将得到的高成本机组分时总出清电量,作为第二步出清的边界条件,然后以高成本机组申报的电力现货市场价格、市场补贴价格两者的总报价最低为优化目标,得到高成本机组各时段发电出力曲线,节点电价为最后出清的补贴市场价格与第一步出清的现货市场出清价格之和,作为高成本机组市场出清的结果;
4)对运行日的机组开机组合、机组出力曲线进行交流潮流安全校核,若不满足安全约束,则为安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED增加对应的约束条件并跳转执行步骤2),否则将得到日前现货市场出清结果输出。
本实施例中不同发电成本机组同台竞价+补贴竞价双出清的市场交易模式,为清晰表达,将不同发电成本机组分成高发电成本机组、低发电成本机组两类进行说明,将水电机组、火电机组等不同发电成本机组分成高发电成本机组、低发电成本机组两类,依据低发电成本机组的长期边际成本,将高发电成本机组报价按照“电力现货市场价格、市场补贴价格”分解为两部分,分别参与电力现货市场、补贴竞价市场两个独立市场报价,通过上述方式,消除了不同发电成本机组之间的不可比较性,引入补贴价格市场化机制可避免传统固定补贴标准测算不准、更新不及时而引发高发电成本机组过度参与或无法参与电力现货市场的突出问题。
水电机组发电成本主要包括固定成本、运维成本、合理利润。火电机组发电成本,主要包括固定成本、运维成本、燃料成本、合理利润等。在不考虑财务成本情况下,火电机组因燃料费用占比大,其发电成本高于水电机组,属于高发电成本机组,而水电属于低发电成本机组。同时火电机组发电成本显著依赖于燃料价格,受燃料价格波动影响大。本实施例中,步骤1)中高成本机组申报的电力现货市场价格的价格范围为(0,C(P)l-LRMC)、市场补贴价格的价格范围为(0,C(P)h-LRMC-C(P)l-LRMC),其中C(P)l-LRMC为低成本机组的长期边际发电成本,其中C(P)h-LRMC为高成本机组的长期边际发电成本。
安全约束机组组合模型SCUC:基于机组发电成本与机组启动费用最低,在系统各约束条件下(系统负荷平衡约束、系统正负备用容量约束、系统旋转备用约束、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、机组最大启动次数约束、线路潮流约束和断面潮流约束等),计算得到电力市场中各机组开机组合的过程。
安全约束经济调度模型SCED:在获得电力市场中各机组开机组合的前提下,基于机组发电成本最低,在系统各约束条件下(系统负荷平衡约束、系统旋转备用约束、机组出力上下限约束、机组爬坡约束、线路潮流约束和断面潮流约束等),计算得到电力市场中各机组出力曲线与节点电价的过程。
需要说明的是,安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED均是现有算法模型,本实施例方法中仅仅涉及其应用,并不包含对其进行任何改进,故其实现的具体细节在此不再展开说明。
本实施例中,步骤2)中采用安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED进行集中优化计算时,安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED的目标函数均为电网购电成本最低,其函数表达式如下式所示:
上式中,N表示电力现货市场中的发电机组总台数,T表示总时段数,Pi,t表示第i台发电机组在时段t的出力,Ci,t表示第i台发电机组在时段t的运行费用,Ci,t是对应出力的多段线性非递减函数,CU i,t表示第i台发电机组在时段t的启动费用。
本实施例中,总时段数T为将一天划分为等长时段的数量。
作为一种可选的实施方式,本实施例中总时段数T为96,每一个时段长度为15分钟。
本实施例中,步骤4)中进行交流潮流安全校核时,安全约束机组组合模型SCUC可增加的约束条件为系统负荷平衡约束、系统正负备用容量约束、系统旋转备用约束、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、机组最大启动次数约束、线路潮流约束和断面潮流约束。
本实施例中,步骤4)中进行交流潮流安全校核时,安全约束经济调度模型SCED可增加的约束条件为系统负荷平衡约束、系统旋转备用约束、机组出力上下限约束、机组爬坡约束、线路潮流约束和断面潮流约束。
综上所述,本实施例电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法相比较前方所述的度电补贴机制、政府差价合约机制,依据不同机组长期边际发电成本,将高发电成本机组市场报价按照“电力现货市场价格、市场补贴价格”分解为两部分分别参与电力现货市场、补贴竞价市场进行交易,从而实现不同发电成本机组充分参与电力现货市场竞争,解决低发电成本机组电能量出清价格被抬高的突出问题,有利于电力现货市场电价稳定;此外引入补贴价格的市场化竞争机制,有效促进发电机组间的充分竞争,解决了采用传统半市场化补偿机制带来的不充分竞争与市场干预问题。本实施例电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法的水火电机组同台竞价+补贴竞价双出清的市场交易模式,能够实现水火电不同发电成本机组充分参与电力现货市场竞争。依据不同机组长期边际发电成本,通过将火电机组价格分解为“电力现货市场价格、补贴市场价格”两部分,从而实现不同发电成本机组充分参与电力现货市场竞争,解决低发电成本机组电能量出清价格被抬高的突出问题,有利于电力现货市场电价稳定;此外,本实施例电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法引入补贴价格市场化机制,有效避免传统固定补贴标准测算不准、更新不及时而引发高发电成本机组过度参与或无法参与电力现货市场的突出问题,有效促进发电机组间的充分竞争,解决了采用传统半市场化补偿机制带来的不充分竞争与市场干预问题。
此外,本实施例还提供一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清系统,包括:
曲线生成程序单元,用于将低成本机组、高成本机组申报的电力现货市场价格参与电力现货市场的交易量价曲线,将高成本机组申报的市场补贴价格参与补贴竞价市场的价格曲线;
初次出清程序单元,用于针对电力现货市场的交易量价曲线和补贴竞价市场的价格曲线,采用安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED进行集中优化计算,分别得到运行日前高、低成本机组交易电量、出清价格,作为第一步出清结果;
再次出清程序单元,用于根据第一步出清结果,得到低成本机组各时段发电出力曲线以及分时节点电价,作为低成本机组市场出清的结果;同时,根据第一步出清结果,将得到的高成本机组分时总出清电量,作为第二步出清的边界条件,然后以高成本机组申报的电力现货市场价格、市场补贴价格两者的总报价最低为优化目标,得到高成本机组各时段发电出力曲线,节点电价为最后出清的补贴市场价格与第一步出清的现货市场出清价格之和,作为高成本机组市场出清的结果;
安全校核程序单元,用于对运行日的机组开机组合、机组出力曲线进行交流潮流安全校核,若不满足安全约束,则为安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED增加对应的约束条件并跳转执行初次出清程序单元,否则将得到日前现货市场出清结果输出。
此外,本实施例还提供一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清系统,包括相互连接的微处理器和存储器,所述微处理器被编程或配置以执行前述电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法的步骤,或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行前述电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法的计算机程序。
此外,本实施例还提供一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法的计算机程序。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法,其特征在于,包括:
1)将低成本机组、高成本机组申报的电力现货市场价格参与电力现货市场的交易量价曲线,将高成本机组申报的市场补贴价格参与补贴竞价市场的价格曲线;
2)针对电力现货市场的交易量价曲线和补贴竞价市场的价格曲线,采用安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED进行集中优化计算,分别得到运行日前高、低成本机组交易电量、出清价格,作为第一步出清结果;
3)根据第一步出清结果,得到低成本机组各时段发电出力曲线以及分时节点电价,作为低成本机组市场出清的结果;同时,根据第一步出清结果,将得到的高成本机组分时总出清电量,作为第二步出清的边界条件,然后以高成本机组申报的电力现货市场价格、市场补贴价格两者的总报价最低为优化目标,得到高成本机组各时段发电出力曲线,节点电价为最后出清的补贴市场价格与第一步出清的现货市场出清价格之和,作为高成本机组市场出清的结果;
4)对运行日的机组开机组合、机组出力曲线进行交流潮流安全校核,若不满足安全约束,则为安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED增加对应的约束条件并跳转执行步骤2),否则将得到日前现货市场出清结果输出。
2.根据权利要求1所述的电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法,其特征在于,步骤1)中高成本机组申报的电力现货市场价格的价格范围为(0,C(P)l-LRMC)、市场补贴价格的价格范围为(0,C(P)h-LRMC-C(P)l-LRMC),其中C(P)l-LRMC为低成本机组的长期边际发电成本,其中C(P)h-LRMC为高成本机组的长期边际发电成本。
4.根据权利要求3所述的电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法,其特征在于,总时段数T为将一天划分为等长时段的数量。
5.根据权利要求4所述的电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法,其特征在于,所述总时段数T为96,每一个时段长度为15分钟。
6.根据权利要求1所述的电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法,其特征在于,步骤4)中进行交流潮流安全校核时,安全约束机组组合模型SCUC可增加的约束条件为系统负荷平衡约束、系统正负备用容量约束、系统旋转备用约束、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、机组最大启动次数约束、线路潮流约束和断面潮流约束。
7.根据权利要求1所述的电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法,其特征在于,步骤4)中进行交流潮流安全校核时,安全约束经济调度模型SCED可增加的约束条件为系统负荷平衡约束、系统旋转备用约束、机组出力上下限约束、机组爬坡约束、线路潮流约束和断面潮流约束。
8.一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清系统,其特征在于,包括:
曲线生成程序单元,用于将低成本机组、高成本机组申报的电力现货市场价格参与电力现货市场的交易量价曲线,将高成本机组申报的市场补贴价格参与补贴竞价市场的价格曲线;
初次出清程序单元,用于针对电力现货市场的交易量价曲线和补贴竞价市场的价格曲线,采用安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED进行集中优化计算,分别得到运行日前高、低成本机组交易电量、出清价格,作为第一步出清结果;
再次出清程序单元,用于根据第一步出清结果,得到低成本机组各时段发电出力曲线以及分时节点电价,作为低成本机组市场出清的结果;同时,根据第一步出清结果,将得到的高成本机组分时总出清电量,作为第二步出清的边界条件,然后以高成本机组申报的电力现货市场价格、市场补贴价格两者的总报价最低为优化目标,得到高成本机组各时段发电出力曲线,节点电价为最后出清的补贴市场价格与第一步出清的现货市场出清价格之和,作为高成本机组市场出清的结果;
安全校核程序单元,用于对运行日的机组开机组合、机组出力曲线进行交流潮流安全校核,若不满足安全约束,则为安全约束机组组合模型SCUC、安全约束经济调度模型SCED增加对应的约束条件并跳转执行初次出清程序单元,否则将得到日前现货市场出清结果输出。
9.一种电力现货市场下不同发电成本机组的出清系统,包括相互连接的微处理器和存储器,其特征在于,所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1~7中任意一项所述电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法的步骤,或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求1~7中任意一项所述电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法的计算机程序。
10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1~7中任意一项所述电力现货市场下不同发电成本机组的出清方法的计算机程序。
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