CN114066519B - 评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的系统及方法，其技术特点是：本系统包括数据录入模块、成本预测模块、负荷预测模块、曲线分解模块、市场仿真模块、效益分析模块和输出模块；本方法通过对存量燃气机组在目标年的基数电量确定与功率曲线分解以及基数电量电价的确定、对目标年的单位电量燃气价格进行预测并构建成本模型、负荷预测模型、电力市场的仿真模型、输入仿真参数求解模型得到燃气机组的中标电量与节点电价，计算得到燃气机组在目标年的效益。本发明能够对发电企业的燃气机组在电力市场中的效益进行综合分析，为发电企业提前制定经营策略、降低财务风险提供了支持，对于发电企业在市场竞争中占据优势的影响重大。
Description
技术领域
本发明属于发电技术领域，涉及燃气机组系统，尤其是一种评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的系统及方法。
背景技术
随着电力体制改革的深入推进，电力市场化交易不断扩大，电价形成机制和电量交易日趋市场化，对发电企业发电价格、电量交易方式和电力市场竞争产生重大影响，曾经依赖政策与固定上网电价电价和核定发电小时数来运营的局面也发生了较大的改变，使得发电企业在电力市场中的竞争愈加激烈。然而有效的发电企业在未来电力市场的效益分析有助于发电企业提前制定经营策略、降低财务风险，这对于发电企业在市场竞争中占据优势的影响重大。由于我国电力市场改革尚处于建设、探索阶段，相关问题在实际经营中尚无有效的方法论，缺少对发电企业的燃气机组在电力市场中的效益综合分析。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的系统及方法，能够对发电企业的燃气机组在电力市场中的综合分析。
本发明解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的系统，包括数据录入模块、成本预测模块、负荷预测模块、曲线分解模块、市场仿真模块、效益分析模块和输出模块；
所述数据录入模块，用于录入燃气机组在目标年的基数电量与批复价格，并将录入数据传送给成本预测模块和曲线分解模块；
所述成本预测模块，用于预测目标年的单位电量燃气价格以及构造燃气机组在目标年的单位电量成本函数，并将成本预测结果传送至市场仿真模块；
所述曲线分解模块，用于燃气机组在目标年8760个时段的基数电量分解，并将曲线分解结果传送至市场仿真模块；
所述负荷预测模块，用于对目标年8760个时段的负荷预测，并将负荷预测结果传送至市场仿真模块；
所述市场仿真模块，用于构造市场仿真模型、输入模型参数及求解市场仿真模型，并将市场仿真结果传送至效益分析模块；
所述效益分析模块，用于对市场仿真模块得到的结果进行效益分析，并将分析结果传送至结果输出模块；
所述结果输出模块用于将效益分析所得结果输出。
一种评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的方法，包括以下步骤：
步骤1、曲线分解模块根据数据录入模块提供的数据，确定燃气机组在目标年的基数电量与批复价格并进行功率曲线分解，得到燃气机组i在时段t的出力与批复价格λi，t；
步骤2、成本预测模块根据数据录入模块提供的数据，构造目标年的单位电量燃气价格预测模型，并按此模型预测目标年的单位电量燃气价格；
步骤3、成本预测模块构造目标年燃气机组的单位电量成本函数，并按此模型预测目标年燃气机组的单位电量成本；
步骤4、负荷预测模块构造全市场负荷预测模型，并按此模型预测全市场负荷；
步骤5、市场仿真模块构造电力现货市场仿真模型(如公式4至18)，并按此模型进行电力现货市场仿真；
步骤6、市场仿真模块将燃气机组所在市场的电源模型、全市场运行边界条件、全市场机组边际成本、负荷预测曲线作为输入参数输入至步骤5所述电力现货市场仿真模型，再调用考虑安全约束机组组合SCUC与考虑安全约束经济调度SCED的出清算法求解模型，最后输出燃气机组的现货市场中每个时段的中标电量Lt与每个时段燃气机组所在节点的节点电价LMPt；
步骤7、效益分析模块根据步骤1得到的燃气机组i在时段t的出力与批复价格λi，t与步骤6得到的燃气机组的现货市场中每个时段的中标电量Lt与每个时段燃气机组所在节点的节点电价LMPt，计算燃气机组在目标年的收益E；
步骤8、效益分析模块根据步骤1得到的燃气机组i在时段t的出力与步骤6得到的燃气机组在现货市场中每个时段的中标电量Lt与步骤2得到的燃气机组单位电量成本函数CY计算燃气机组在目标年的全年成本C；
步骤9、效益分析模块根据步骤7得到的燃气机组在目标年的收益E与步骤8所得到的燃气机组在目标年的全年成本C，计算燃气机组在目标年的利润，得出效益分析结果；
步骤10、输出模块将效益分析模块的效益分析所得结果输出。
进一步，所述步骤2的单位电量燃气价格预测模型为：
式中，表示Y年单位电量燃气平均价格，Y年表示目标年；
所述目标年燃气机组的单位电量成本函数为：
式中，CY表示燃气机组在目标年的单位电量成本函数，Cf表示燃气机组的单位电量其它成本。
进一步，所述步骤4的全市场负荷预测模型为：
式中，表示在目标年t时段的负荷预测值，ln，t表示在第n个历史相似日t时段的负荷实测值。
进一步，所述步骤5的电力现货市场仿真模型包括电力现货市场仿真模型目标函数和约束条件，其中，电力现货市场仿真模型目标函数为：
式中，N表示全市场机组数量；T表示时段数量；Pi，t表示机组i在t时段的出力；Ci，t(Pi，t)表示机组i在t时段的运行费用；表示组i在t时段的启动费用；
所述约束条件包括：
式中，Pi，t表示机组i在t时段的出力；Tj，t表示联络线j在t时段的功率；Dt表示t时段的系统负荷；NT表示联络线的总数；
式中，ai，t表示机组i在t时段的启停状态，1表示开机，0表示停机；表示机组i在t时段的最大出力；/>表示机组i在t时段的最小出力；/>表示t时段的系统正备用；/>表示t时段的系统负备用；
式中，表示机组i在t时段的最大爬坡速率；/>表示机组i在t时段的最大下坡速率；/>表示t时段的系统上调旋转备用要求；/>表示t时段的系统下调旋转备用要求；
式中，δi，t表示机组i在t时段的启动状态的切换变量；γi，t表示机组i在t时段的停机状态的切换变量；
式中，TU表示机组最小连续运行时间；TD表示机组最小停运时间；
式中，为线路l的潮流传输极限；Gl-i表示机组i所在节点对线路l的功率转移分布因子；Gl-j表示联络线j对线路l的功率转移分布因子；Gl-k表示节点k对线路l的功率转移分布因子；K表示系统节点数量。
进一步，所述步骤7按下式计算燃气机组在目标年的收益：
式中，E表示燃气机组在目标年的收益；表示燃气机组i在时段t的出力；λi，t表示燃气机组i在时段t的基数电量批复价格；LMPt表示燃气机组所在节点的时段t的节点电价；Lt表示燃气机组在时段t的现货市场中标电量。
进一步，所述步骤8按照下式计算燃气机组在目标年的全年成本：
式中，C表示燃气机组在目标年的全年成本；Lt表示燃气机组在时段t的现货市场中标电量；CY表示燃气机组的单位电量成本函数。
进一步，所述步骤9按照下式计算燃气机组在目标年的利润：
R＝E-C
式中，R表示燃气机组在目标年的利润；E表示燃气机组在目标年的收益；C表示燃气机组在目标年的全年成本。
本发明的优点和积极效果是：
本发明设计合理，其通过建立并求解电力现货市场仿真模型来得到燃气机组在电力现货市场中的中标电量与节点电价，从而评估燃气机组在未来电力市场的效益，并能够对发电企业的燃气机组在电力市场中的效益进行综合分析，为发电企业提前制定经营策略、降低财务风险提供了支持，对于发电企业在市场竞争中占据优势的影响重大。
附图说明
图1为本发明的评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的系统方框图；
图2为本发明的评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。
本发明提出一种评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的系统，如图1所示，包括数据录入模块、成本预测模块、负荷预测模块、曲线分解模块、市场仿真模块、效益分析模块和输出模块。其中：
所述数据录入模块用于录入燃气机组在目标年的基数电量与批复价格，该数据录入模块将录入数据传送给成本预测模块和曲线分解模块。
所述成本预测模块用于预测目标年的单位电量燃气价格以及构造燃气机组在目标年的单位电量成本函数，该成本预测模块将成本预测结果传送至市场仿真模块。
所述曲线分解模块用于燃气机组在目标年8760个时段的基数电量分解，该曲线分解模块将曲线分解结果传送至市场仿真模块。
所述负荷预测模块用于对目标年8760个时段的负荷预测，该负荷预测模块将负荷预测结果传送至市场仿真模块。
所述市场仿真模块用于构造市场仿真模型、输入模型参数并求解市场仿真模型，该市场仿真模块将市场仿真结果传送至效益分析模块。
所述效益分析模块用于对市场仿真模块得到的结果进行效益分析，该效益分析模块将分析结果传送至结果输出模块。
所述结果输出模块用于将效益分析所得结果输出。
基于上述系统，本发明还提出一种评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的方法，该方法通过对存量燃气机组在目标年的基数电量确定与功率曲线分解以及基数电量电价的确定、对目标年的单位电量燃气价格进行预测并构建燃气机组的单位电量成本模型、构造目标年的负荷预测模型、构造燃气机组所在电力市场的8760小时(全年)仿真模型、输入仿真参数求解模型得到燃气机组的中标电量与节点电价，从而对8760小时的效益进行计算得到燃气机组在目标年的效益。如图2所示，该方法包括以下步骤：
步骤1、曲线分解模块根据数据录入模块提供的数据，确定燃气机组在目标年的基数电量与批复价格并进行功率曲线分解，得到燃气机组i在时段t的出力与批复价格λi，t。
步骤2、成本预测模块根据数据录入模块提供的数据，构造目标年的单位电量燃气价格预测模型(如下式)，并按此模型预测目标年的单位电量燃气价格。
式中，表示Y年(目标年)单位电量燃气平均价格。
步骤3、成本预测模块构造目标年燃气机组的单位电量成本函数(如下式)，并按此模型预测目标年燃气机组的单位电量成本。
式中，CY表示燃气机组在目标年的单位电量成本函数，Cf表示燃气机组的单位电量其它成本。
步骤4、负荷预测模块构造全市场负荷预测模型(如下式)，并按此模型预测全市场负荷。
式中，表示在目标年t时段的负荷预测值，ln，t表示在第n个历史相似日t时段的负荷实测值。
步骤5、市场仿真模块构造电力现货市场仿真模型(如公式4至18)，并按此模型进行电力现货市场仿真。其中，公式4为电力现货市场仿真模型目标函数，公式5至公式18为约束条件。
式中，N表示全市场机组数量；T表示时段数量；Pi，t表示机组i在t时段的出力；Ci，t(Pi，t)表示机组i在t时段的运行费用；表示组i在t时段的启动费用。
式中，Pi，t表示机组i在t时段的出力；Tj，t表示联络线j在t时段的功率；Dt表示t时段的系统负荷；NT表示联络线的总数
式中，ai，t表示机组i在t时段的启停状态，1表示开机，0表示停机；表示机组i在t时段的最大出力；/>表示机组i在t时段的最小出力；/>表示t时段的系统正备用；/>表示t时段的系统负备用。
式中，定示机组i在t时段的最大爬坡速率；/>表示机组i在t时段的最大下坡速率；/>表示t时段的系统上调旋转备用要求；/>表示t时段的系统下调旋转备用要求。
式中，δi，t表示机组i在t时段的启动状态的切换变量；γi，t表示机组i在t时段的停机状态的切换变量。
式中，TU表示机组最小连续运行时间；TD表示机组最小停运时间。
式中，为线路l的潮流传输极限；Gl-i表示机组i所在节点对线路l的功率转移分布因子；Gl-j表示联络线j对线路l的功率转移分布因子；Gl-k表示节点k对线路l的功率转移分布因子；K表示系统节点数量。
步骤6、市场仿真模块将燃气机组所在市场的电源模型、全市场运行边界条件、全市场机组边际成本、负荷预测曲线作为输入参数输入至步骤5所述电力现货市场仿真模型，再调用考虑安全约束机组组合SCUC与考虑安全约束经济调度SCED的出清算法求解模型，最后输出燃气机组的现货市场中每个时段的中标电量Lt与每个时段燃气机组所在节点的节点电价LMPt。
步骤7、效益分析模块根据步骤1得到的燃气机组i在时段t的出力与批复价格λi，t与步骤6得到的燃气机组的现货市场中每个时段的中标电量Lt与每个时段燃气机组所在节点的节点电价LMPt，按下式计算燃气机组在目标年的收益。
式中，E表示燃气机组在目标年的收益；表示燃气机组i在时段t的出力；λi，t表示燃气机组i在时段t的基数电量批复价格；LMPt表示燃气机组所在节点的时段t的节点电价；Lt表示燃气机组在时段t的现货市场中标电量。
步骤8、效益分析模块根据步骤1得到的燃气机组i在时段t的出力与步骤6得到的燃气机组在现货市场中每个时段的中标电量Lt与步骤2得到的燃气机组单位电量成本函数CY，按照下式计算燃气机组在目标年的全年成本。
式中，C表示燃气机组在目标年的全年成本；Lt表示燃气机组在时段t的现货市场中标电量；CY表示燃气机组的单位电量成本函数。
步骤9、效益分析模块根据步骤7得到的燃气机组在目标年的收益E与步骤8所得到的燃气机组在目标年的全年成本C，按照下式计算燃气机组在目标年的利润，得出效益分析结果。
R＝E-C (21)
式中，R表示燃气机组在目标年的利润；E表示燃气机组在目标年的收益；C表示燃气机组在目标年的全年成本。
步骤10、输出模块将效益分析模块的效益分析所得结果输出，如显示、打印或传输给其他设备。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的系统，其特征在于：包括数据录入模块、成本预测模块、负荷预测模块、曲线分解模块、市场仿真模块、效益分析模块和输出模块；
所述数据录入模块，用于录入燃气机组在目标年的基数电量与批复价格，并将录入数据传送给成本预测模块和曲线分解模块；
所述成本预测模块，用于预测目标年的单位电量燃气价格以及构造燃气机组在目标年的单位电量成本函数，并将成本预测结果传送至市场仿真模块；
所述曲线分解模块，用于对燃气机组在目标年8760个时段的基数电量进行分解，并将曲线分解结果传送至市场仿真模块；
所述负荷预测模块，用于对目标年8760个时段的负荷进行预测，并将负荷预测结果传送至市场仿真模块；
所述市场仿真模块，用于构造电力现货市场仿真模型、输入模型参数及求解市场仿真模型，并将市场仿真结果传送至效益分析模块；所述市场仿真模块构造的电力现货市场仿真模型包括电力现货市场仿真模型目标函数和约束条件，其中，电力现货市场仿真模型目标函数为：
式中，N表示全市场机组数量；T表示时段数量；Pi,t表示机组i在t时段的出力；Ci,t(Pi,t)表示机组i在t时段的运行费用；表示组i在t时段的启动费用；
所述约束条件包括：
式中，Pi,t表示机组i在t时段的出力；Tj,t表示联络线j在t时段的功率；Dt表示t时段的系统负荷；NT表示联络线的总数；
式中，ai,t表示机组i在t时段的启停状态，ai,t取值为1表示开机，ai,t取值为0表示停机；表示机组i在t时段的最大出力；/>表示机组i在t时段的最小出力；/>表示t时段的系统正备用；/>表示t时段的系统负备用；
式中，表示机组i在t时段的最大爬坡速率；/>表示机组i在t时段的最大下坡速率；/>表示t时段的系统上调旋转备用要求；/>表示t时段的系统下调旋转备用要求；
式中，δi,t表示机组i在t时段的启动状态的切换变量，γi,t表示机组i在t时段的停机状态的切换变量；
式中，TU表示机组最小连续运行时间；TD表示机组最小停运时间；
式中，为线路l的潮流传输极限；Gl-i表示机组i所在节点对线路l的功率转移分布因子；Gl-j表示联络线j对线路l的功率转移分布因子；Gl-k表示节点k对线路l的功率转移分布因子；K表示系统节点数量；
所述效益分析模块，用于对市场仿真模块得到的结果进行效益分析，并将分析结果传送至结果输出模块；
所述结果输出模块用于将效益分析所得结果输出。
2.一种评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、曲线分解模块根据数据录入模块提供的数据，确定燃气机组在目标年的基数电量与批复价格并进行功率曲线分解，得到燃气机组i在时段t的出力与批复价格λi,t；
步骤2、成本预测模块根据数据录入模块提供的数据，构造目标年的单位电量燃气价格预测模型，并按此模型预测目标年的单位电量燃气价格；
步骤3、成本预测模块构造目标年燃气机组的单位电量成本函数，并按此模型预测目标年燃气机组的单位电量成本；
步骤4、负荷预测模块构造全市场负荷预测模型，并按此模型预测全市场负荷；
步骤5、市场仿真模块构造电力现货市场仿真模型，并按此模型进行电力现货市场仿真，所述电力现货市场仿真模型包括电力现货市场仿真模型目标函数和约束条件，其中，电力现货市场仿真模型目标函数为：
式中，N表示全市场机组数量；T表示时段数量；Pi,t表示机组i在t时段的出力；Ci,t(Pi,t)表示机组i在t时段的运行费用；表示组i在t时段的启动费用；
所述约束条件包括：
式中，Pi,t表示机组i在t时段的出力；Tj,t表示联络线j在t时段的功率；Dt表示t时段的系统负荷；NT表示联络线的总数；
式中，ai,t表示机组i在t时段的启停状态，ai,t取值为1表示开机，ai,t取值为0表示停机；表示机组i在t时段的最大出力；/>表示机组i在t时段的最小出力；/>表示t时段的系统正备用；/>表示t时段的系统负备用；
式中，表示机组i在t时段的最大爬坡速率；/>表示机组i在t时段的最大下坡速率；/>表示t时段的系统上调旋转备用要求；/>表示t时段的系统下调旋转备用要求；
式中，δi,t表示机组i在t时段的启动状态的切换变量，γi,t表示机组i在t时段的停机状态的切换变量；
式中，TU表示机组最小连续运行时间；TD表示机组最小停运时间；
式中，为线路l的潮流传输极限；Gl-i表示机组i所在节点对线路l的功率转移分布因子；Gl-j表示联络线j对线路l的功率转移分布因子；Gl-k表示节点k对线路l的功率转移分布因子；K表示系统节点数量；
步骤6、市场仿真模块将燃气机组所在市场的电源模型、全市场运行边界条件、全市场机组边际成本、负荷预测曲线作为输入参数输入至步骤5所述电力现货市场仿真模型，再调用考虑安全约束机组组合SCUC与考虑安全约束经济调度SCED的出清算法求解模型，最后输出燃气机组的现货市场中每个时段的中标电量Lt与每个时段燃气机组所在节点的节点电价LMPt；
步骤7、效益分析模块根据步骤1得到的燃气机组i在时段t的出力与批复价格λi,t与步骤6得到的燃气机组的现货市场中每个时段的中标电量Lt与每个时段燃气机组所在节点的节点电价LMPt，计算燃气机组在目标年的收益E；
步骤8、效益分析模块根据步骤1得到的燃气机组i在时段t的出力与步骤6得到的燃气机组在现货市场中每个时段的中标电量Lt与步骤2得到的燃气机组单位电量成本函数CY计算燃气机组在目标年的全年成本C；
步骤9、效益分析模块根据步骤7得到的燃气机组在目标年的收益E与步骤8所得到的燃气机组在目标年的全年成本C，计算燃气机组在目标年的利润，得出效益分析结果；
步骤10、输出模块将效益分析模块的效益分析所得结果输出。
3.根据权利要求2所述的评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的方法，其特征在于：所述步骤8按照下式计算燃气机组在目标年的全年成本：
式中，C表示燃气机组在目标年的全年成本；Lt表示燃气机组在时段t的现货市场中标电量；CY表示燃气机组的单位电量成本函数。
4.根据权利要求2所述的评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的方法，其特征在于：所述步骤9按照下式计算燃气机组在目标年的利润：
R＝E-C
式中，R表示燃气机组在目标年的利润；E表示燃气机组在目标年的收益；C表示燃气机组在目标年的全年成本。
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| CN202111359594.1A CN114066519B (zh) | 2021-11-17 | 2021-11-17 | 评估存量燃气机组在电力市场中发电效益的系统及方法 |
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Also Published As
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