CN113222354B - 一种集中式现货市场出清方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集中式现货市场出清方法，包括：确定网损率及网损分布因子；根据网损率计算计划断面的系统总网损；根据网损分布因子和系统总网损计算获得节点网损分量；根据节点网损分量建立考虑网损估计与网损分布因子的现货市场出清优化模型，本发明考虑了网损，能够提高集中式现货市场出清结果的求解精度,提升电网安全运行水平。

Description

一种集中式现货市场出清方法及系统
技术领域
本发明属于系统调度自动化技术领域，尤其涉及一种集中式现货市场出清方法。
背景技术
电力工业体制正发生着深刻的变革，打破垄断、引入竞争，建立统一、开放、竞争、有序的电力市场，已成为发展的趋势。
国内各省的市场方案大都倾向于集中式现货市场模式，集中式现货市场通过在日前、实时阶段开展全电量集中优化，在决策机组的开机组合与发电曲线时，充分考虑各类电网安全约束与机组运行特性，能够有效保障电力供应可靠与电网安全稳定运行。优化决策机组的开机组合与发电曲线，该问题在数学层面上是一个典型的包含线性、非线性、非解析约束条件的大规模规划问题。
考虑电网安全约束是集中式现货市场出清计算的重要特点，但应用电网安全约束时必须在机组的发电曲线确定后才能求解支路潮流，这种互为因果的关系大大增加了问题的复杂度。在工程应用中，电网安全约束采用直流潮流模型，在将非线性约束线性化后，便可用线性规划方法进行求解，所得到的机组发电曲线不但满足机组运行约束以及系统平衡约束等，还满足电网安全约束，既保证了计算精度，又能满足实时调度的时间要求。
直流潮流模型是将电网安全约束转化为线性的各节点注入有功功率对各支路有功潮流的灵敏度形式，将其与出力优化过程结合起来，形成一个统一的数学模型。然而，直流潮流约束模型只考虑了各节点的注入有功功率，没有考虑系统的网损分布情况，而对于一个省级或区域电网而言，系统输电网损约为负荷功率的1％-2％，将超过单台大型发电机组的容量。若在集中式现货市场出清计算问题中不考虑网损，计算出来的潮流结果存在误差，难以准确反映电网的安全性，进而导致优化出清结果存在电网过载运行的风险。
在集中式现货市场出清计算中，如何提升直流潮流约束的计算准确性，以使直流潮流计算结果尽量接近交流潮流，目前尚缺少有效的解决方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种集中式现货市场出清方法，考虑了网损，能够提高集中式现货市场出清结果的求解精度，本发明提供如下技术方案：
第一方面，提供了一种集中式现货市场出清方法，包括：
确定网损率及网损分布因子；
根据网损率计算计划断面的系统总网损；
根据网损分布因子和系统总网损计算获得节点网损分量；
根据节点网损分量建立考虑网损估计与网损分布因子的现货市场出清优化模型。
结合第一方面，进一步的，根据下式确定网损率及网损分布因子；
Figure BDA0003029766960000021
Figure BDA0003029766960000022
其中，Di为节点i的网损分布因子；B为电网计算支路个数；N为电网计算节点集合；
Figure BDA0003029766960000023
为支路b首端交流潮流；
Figure BDA0003029766960000024
为支路b末端交流潮流；Ab,i为支路节点关联系数，当支路b的首端或末端节点为i时，其值为1，否则为0；Ploss0为初始稳态断面的系统总网损，Pd0为初始稳态断面的系统总负荷，η为网损率。
结合第一方面，进一步的，根据下式得到计划断面的系统总网损；
Ploss(t)＝ηPd(t)，t∈T (3)
其中，T为电力市场所包含的时段数；Pd(t)为t时段的系统总负荷；Ploss(t)为t时段的系统总网损。
结合第一方面，进一步的，根据式(4)计算获得节点网损分量；
Pi dloss(t)＝DiPloss(t) (4)
其中，Pi dloss(t)为节点i在t时段的网损分量。
结合第一方面，进一步的，现货市场出清优化模型如下所示：
目标函数为：
Figure BDA0003029766960000031
其中，M为机组总数；
Figure BDA0003029766960000032
分别为机组m在时段t的运行费用、启动费用和空载费用；K为用于市场出清优化的直流潮流约束的惩罚因子；
Figure BDA0003029766960000033
分别为支路b的正、反向潮流松弛变量；
约束条件包括：
系统负荷平衡约束
Figure BDA0003029766960000034
其中，Pm(t)为机组m在时段t的出力；Tj(t)为联络线j在时段t的计划功率；MT为联络线总数；
系统正备用容量约束
Figure BDA0003029766960000035
其中，αm(t)为机组m在时段t的启停状态，αm(t)＝0表示机组停机，αm(t)＝1表示机组开机；
Figure BDA0003029766960000036
为机组m在时段t的最大出力；RU(t)为时段t的系统正备用容量需求；
系统负备用容量约束
Figure BDA0003029766960000037
其中，
Figure BDA0003029766960000038
为机组m在时段t的最小出力；RD(t)为时段t的系统负备用容量需求；
机组出力上、下限约束
Figure BDA0003029766960000039
对于必开机组，在其必开时段内，要求αm(t)＝1；若有最低出力要求，则上式中
Figure BDA0003029766960000041
取为对应时段的必开最低出力；
机组爬坡约束
Figure BDA0003029766960000042
Figure BDA0003029766960000043
其中，
Figure BDA0003029766960000044
为机组m最大上爬坡速率；
Figure BDA0003029766960000045
为机组m最大下爬坡速率；
机组最小连续开停时间约束
Figure BDA0003029766960000046
Figure BDA0003029766960000047
其中，TU、TD为机组的最小连续开机时间和最小连续停机时间；
Figure BDA0003029766960000048
为机组m在t时段时已经连续开机的时间和连续停机的时间；
支路b的直流潮流约束
Figure BDA0003029766960000049
第二方面，提供了一种集中式现货市场出清方法，包括：
网损确定模块：确定网损率及网损分布因子；
根据网损率计算计划断面的系统总网损；
根据网损分布因子和系统总网损计算获得节点网损分量；
优化模型构建模块：用于根据节点网损分量建立考虑网损估计与网损分布因子的现货市场出清优化模型。
有益效果：相比于不考虑网损的直流潮流约束模型，本发明的一种考虑网损估计与网损分布因子的集中式现货市场出清方法，可在集中式现货市场出清计算中充分考虑系统网损及其在电网中的分布情况，兼顾了求解精度和计算速度，对提高集中式现货市场出清计算结果的准确性，提升电网安全水平有着重要的意义。
附图说明
图1为本发明的流程图。
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。
实施例1
请参阅图1所示，本发明提供一种技术方案：一种集中式现货市场出清方法，本实施例的集中式现货市场出清方法包括以下步骤：
步骤1，定义断面case0为初始稳态断面，进行交流潮流计算。
步骤2，利用断面case0的交流潮流计算结果，确定网损率η及网损分布因子Di，
Figure BDA0003029766960000051
Figure BDA0003029766960000052
其中，Di为节点i的网损分布因子；B为电网计算支路个数；N为电网计算节点集合；
Figure BDA0003029766960000053
为支路b首端交流潮流；
Figure DEST_PATH_FDA0003029766950000014
为支路b末端交流潮流；Ab,i为支路节点关联系数，当支路b的首端或末端节点为i时，其值为1，否则为0；Ploss0为初始稳态断面case0的系统总网损；Pd0为初始稳态断面case0的系统总负荷。
步骤3，根据断面case0，结合检修计划，生成计算时段新的断面case1，并计算断面case1的系统总网损Ploss(t)，
Ploss(t)＝ηPd(t)，t∈T (3)
其中，T为电力市场所包含的时段数；Pd(t)为t时段的系统总负荷；Ploss(t)为t时段的系统总网损。
步骤4，计算断面case1的节点网损分量Pi dloss(t)，
Pi dloss(t)＝DiPloss(t) (4)
其中，Pi dloss(t)为节点i在t时段的网损分量。
步骤5，根据断面case1计算直流潮流灵敏度，得到各节点注入有功功率对支路有功潮流的灵敏度。
步骤6，利用支路直流潮流计算方法，建立现货市场出清优化模型。
目标函数为：
Figure BDA0003029766960000061
其中，M为机组总数；Cm(t)、
Figure BDA0003029766960000062
分别为机组m在时段t的运行费用、启动费用和空载费用；K为用于市场出清优化的直流潮流约束的惩罚因子；
Figure BDA0003029766960000063
分别为支路b的正、反向潮流松弛变量；
约束条件包括：
系统负荷平衡约束
Figure BDA0003029766960000064
其中，Pm(t)为机组m在时段t的出力；Tj(t)为联络线j在时段t的计划功率；MT为联络线总数；
系统正备用容量约束
Figure BDA0003029766960000065
其中，αm(t)为机组m在时段t的启停状态，αm(t)＝0表示机组停机，αm(t)＝1表示机组开机；
Figure BDA0003029766960000066
为机组m在时段t的最大出力；RU(t)为时段t的系统正备用容量需求；
系统负备用容量约束
Figure BDA0003029766960000071
其中，
Figure BDA0003029766960000072
为机组m在时段t的最小出力；RD(t)为时段t的系统负备用容量需求；
机组出力上、下限约束
Figure BDA0003029766960000073
对于必开机组，在其必开时段内，要求αm(t)＝1；若有最低出力要求，则上式中
Figure BDA0003029766960000074
取为对应时段的必开最低出力；
机组爬坡约束
Figure BDA0003029766960000075
Figure BDA0003029766960000076
其中，
Figure BDA0003029766960000077
为机组m最大上爬坡速率；
Figure BDA0003029766960000078
为机组m最大下爬坡速率；
机组最小连续开停时间约束
Figure BDA0003029766960000079
Figure BDA00030297669600000710
其中，TU、TD为机组的最小连续开机时间和最小连续停机时间；
Figure BDA00030297669600000711
为机组m在t时段时已经连续开机的时间和连续停机的时间；
支路b的直流潮流约束
Figure BDA00030297669600000712
求解该优化模型可得到最终的优出清方案。
实施例2
还提供了一种集中式现货市场出清方法，包括：
网损确定模块：确定网损率及网损分布因子；
根据网损率计算计划断面的系统总网损；
根据网损分布因子和系统总网损计算获得节点网损分量；
优化模型构建模块：用于根据节点网损分量建立考虑网损估计与网损分布因子的现货市场出清优化模型。
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用存储介质(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/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备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，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种集中式现货市场出清方法，其特征在于，包括：
确定网损率及网损分布因子；
根据网损率计算计划断面的系统总网损,计划断面的系统总网损根据式(4)得到：
Ploss(t)＝ηPd(t)，t∈T (3)
其中，T为电力市场所包含的时段数；Pd(t)为t时段的系统总负荷；Ploss(t)为t时段的系统总网损，η为网损率；
根据网损分布因子和系统总网损计算获得节点网损分量，节点网损分量根据式(4)得到：
Pi dloss(t)＝DiPloss(t) (4)
其中，Pi dloss(t)为节点i在t时段的网损分量，Di为节点i的网损分布因子；
根据节点网损分量建立考虑网损估计与网损分布因子的现货市场出清优化模型，现货市场出清优化模型如下所示：
目标函数为：
Figure FDA0003633454530000011
其中，M为机组总数；Cm(t)、
Figure FDA0003633454530000012
分别为机组m在时段t的运行费用、启动费用和空载费用；K为用于市场出清优化的直流潮流约束的惩罚因子；
Figure FDA0003633454530000013
分别为支路b的正、反向潮流松弛变量；
约束条件包括：
系统负荷平衡约束
Figure FDA0003633454530000014
其中，Pm(t)为机组m在时段t的出力；Tj(t)为联络线j在时段t的计划功率；MT为联络线总数；
系统正备用容量约束
Figure FDA0003633454530000021
其中，αm(t)为机组m在时段t的启停状态，αm(t)＝0表示机组停机，αm(t)＝1表示机组开机；
Figure FDA0003633454530000022
为机组m在时段t的最大出力；RU(t)为时段t的系统正备用容量需求；
系统负备用容量约束
Figure FDA0003633454530000023
其中，
Figure FDA0003633454530000024
为机组m在时段t的最小出力；RD(t)为时段t的系统负备用容量需求；
机组出力上、下限约束
Figure FDA0003633454530000025
对于必开机组，在其必开时段内，要求αm(t)＝1；若有最低出力要求，则上式中
Figure FDA0003633454530000026
取为对应时段的必开最低出力；
机组爬坡约束
Figure FDA0003633454530000027
Figure FDA0003633454530000028
其中，
Figure FDA0003633454530000029
为机组m最大上爬坡速率；
Figure FDA00036334545300000210
为机组m最大下爬坡速率；
机组最小连续开停时间约束
Figure FDA00036334545300000211
Figure FDA00036334545300000212
其中，TU、TD为机组的最小连续开机时间和最小连续停机时间；
Figure FDA00036334545300000213
为机组m在t时段时已经连续开机的时间和连续停机的时间；
支路b的直流潮流约束
Figure FDA0003633454530000031
2.根据权利要求1所述的集中式现货市场出清方法，其特征在于：根据下式确定网损率及网损分布因子；
Figure FDA0003633454530000032
Figure FDA0003633454530000033
其中，Di为节点i的网损分布因子；B为电网计算支路个数；N为电网计算节点集合；
Figure FDA0003633454530000034
为支路b首端交流潮流；
Figure FDA0003633454530000035
为支路b末端交流潮流；Ab,i为支路节点关联系数，当支路b的首端或末端节点为i时，其值为1，否则为0；Ploss0为初始稳态断面的系统总网损，Pd0为初始稳态断面的系统总负荷，η为网损率。
3.基于权利要求1所述出清方法的一种集中式现货市场出清系统，其特征在于，包括：
网损确定模块：确定网损率及网损分布因子；
根据网损率计算计划断面的系统总网损；
根据网损分布因子和系统总网损计算获得节点网损分量；
优化模型构建模块：用于根据节点网损分量建立考虑网损估计与网损分布因子的现货市场出清优化模型。
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Citations (3)

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CN105449663A (zh) * 2014-08-12 2016-03-30 国家电网公司 获取配电网负荷节点的网损率的方法和装置
CN110874692A (zh) * 2019-11-05 2020-03-10 中国南方电网有限责任公司 交直流混联区域电网现货市场出清计算优化方法和装置
CN112184337A (zh) * 2020-10-28 2021-01-05 中国南方电网有限责任公司 一种考虑水火协调的现货市场双层出清定价方法

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