CN115511178A - 一种基于双碳目标的电力减碳量优化出清方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于双碳目标的电力减碳量优化出清方法，包括采集发电负荷双侧的报价数据后，采用全时段出清模型进行出清；所述出清包括常规出清和保障性消纳出清；所述常规出清为常规电源和可再生能源均加入现货市场，通过上述全时段出清模型得到日前市场出清结果；所述保障性消纳出清为市场出现可再生能源弃能后触发，弃能的机组按修正后的弃能消纳报价参与市场二次出清，所述弃能消纳报价小于市场最低限价，所述二次出清后部分常规机组出让的发电量获得结算补偿。该方法在保持市场定价与资源优化配置功能的前提下，实现可再生能源的保障性消纳。

Description

一种基于双碳目标的电力减碳量优化出清方法
技术领域
本发明涉及电力数据处理技术领域，具体是一种基于双碳目标的电力减碳量优化出清方法。
背景技术
为实现“碳达峰、碳中和”目标，发展新能源迫在眉睫；而与传统火电机组不同，新能源机组边际成本为零，随着电力现货市场改革的不断推进，其大规模并网接入势必会对市场交易结果与系统运行情况造成巨大影响。国内目前对可再生能源实行保障性收购，传统的电力市场机制显然无法同时实现市场化定价与保障性消纳的功能。一方面，若在保障消纳的前提下予以可再生能源充分的报价权，无疑等同于鼓励其“有恃无恐”抬价，从而利用政策实现高价中标。另一方面，若取消可再生能源的报价权，将作为完全的价格接受者参与现货市场，则又违背了市场主体公平竞价的原则，在低谷时出清价格极低甚至为零，从而导致大面积发电侧亏损，影响市场的平稳运行。因此，需要设计科学合理的电力减碳量优化出清方法，在保持市场定价与资源优化配置功能的前提下，实现可再生能源的保障性消纳。
发明内容
本发明的目的是一种基于双碳目标的电力减碳量优化出清方法，在保持市场定价与资源优化配置功能的前提下，实现可再生能源的保障性消纳。
为此，本发明提供如下的技术方案：
一种基于双碳目标的电力减碳量优化出清方法，其步骤包括采集发电负荷双侧的报价数据后，采用全时段出清模型进行出清；所述出清包括常规出清和保障性消纳出清；所述常规出清为常规电源和可再生能源均加入现货市场，通过上述全时段出清模型得到日前市场出清结果；所述保障性消纳出清为市场出现可再生能源弃能后触发，弃能的机组按修正后的弃能消纳报价参与市场二次出清，所述弃能消纳报价小于市场最低限价，所述二次出清后部分常规机组出让的发电量获得结算补偿。
在至少一个实施例中，所述全时段出清模型建立及基于该模型进行电价计算的过程包括：
1)建立目标函数，以社会福利最大化作为优化目标进行出清：
Figure BDA0003865160090000021
式中，T表示总时段数；L、G分别表示负荷用户总数和发电机组总数；qload(l,t)、qgen(g,t) 分别表示在时段t负荷l和发电机组g出清的电量；B、C分别表示用电收益和发电成本； Cstart为所有机组在指定时段内的启动成本总和；
2)系统运行约束，包括系统供需平衡约束、线路传输容量约束、机组发电能力约束、负荷用电能力约束、机组爬坡和滑坡约束、虚拟投标比例约束和机组启停约束；
3)电价计算，包括节点边际电价和负荷侧统一价格；
其中，所述节点边际电价为：
Figure BDA0003865160090000022
式中，D为节点负荷；λ为系统平衡约束的影子价格；η为线路潮流约束的影子价格；
Figure BDA0003865160090000023
为节点对输电线路的潮流转移因子，表示节点n上的净负荷在线路c上分布的潮流；
所述负荷侧统一价格为利用如下的方式修正各节点对传输线路的潮流转移因子：
Figure BDA0003865160090000024
式中:ω表示修正过程中的权重；F0(n,c)表示由线路本身拓扑关系计算得来的原始潮流转移因子；F1(n,c)表示修正过后的潮流转移因子；N为节点点数。
在至少一个实施例中，所述二次出清时发电侧对应进行二次结算，具体为：
Figure BDA0003865160090000025
Figure BDA00038651600900000210
式中：
Figure BDA0003865160090000026
为第二次出清中降低出力的机组i在时段t的总收益；
Figure BDA0003865160090000027
为第2次出清中增发出力的机组i在时段t的总收益；
Figure BDA0003865160090000028
和
Figure BDA0003865160090000029
分别为机组i在时段t中长期分时净合约电量、第一次出清中标电量；
Figure BDA0003865160090000031
和
Figure BDA0003865160090000032
分别为第二次出清中机组i在时段t减发电量、增发电量；L1,i,t和L2,i,t分别为第一次出清、第二次出清中机组i在时段t的节点电价。
和现有技术相比，本发明的优点为：
1、本发明清算方法的发电侧采用节点电价定价机制，负荷侧采用统一电价的要求下，提出一种将实际负荷节点折算到虚拟负荷中心节点的电价折算方式，虚拟负荷中心节点是一个或多个虚拟的市场连接点，负荷侧市场成员在虚拟节点上申报，并以该虚拟节点的节点边际电价作出出清价格，简约了业务逻辑，有利于业务预测和市场化负荷对电网局部阻塞的缓解作用，能够有助于平稳推进负荷侧参与市场的改革；
2、本发明针对新能源容易产生弃电弃能的现象，在市场出现可再生能源弃能后，弃能的机组按修正后的弃能消纳报价参与市场二次出清，该弃能消纳报价小于市场最低限价，二次出清后部分常规机组出让的发电量获得结算补偿，以实现可再生能源的保障性消纳，提出了一种有效的现货机制来解决中国可再生能源保障性消纳问题。
具体实施方式
下面对本发明进行说明，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
基于双碳目标的电力减碳量优化出清方法，其步骤包括采集发电负荷双侧的报价数据后，采用全时段出清模型进行出清；所述出清包括常规出清和保障性消纳出清；所述常规出清为常规电源和可再生能源均加入现货市场，通过上述全时段出清模型得到日前市场出清结果；所述保障性消纳出清为市场出现可再生能源弃能后触发，弃能的机组按修正后的弃能消纳报价参与市场二次出清，所述弃能消纳报价小于市场最低限价，所述二次出清后部分常规机组出让的发电量获得结算补偿。
其中，所述全时段出清模型的建立及基于该模型进行电价计算的过程包括：
1)建立目标函数，以社会福利最大化作为优化目标进行出清：
Figure BDA0003865160090000033
式中，T表示总时段数；L、G分别表示负荷用户总数和发电机组总数；qload(l,t)、qgen(g,t) 分别表示在时段t负荷l和发电机组g出清的电量；B、C分别表示用电收益和发电成本；Cstart为所有机组在指定时段内的启动成本总和；
2)系统运行约束，包括系统供需平衡约束、线路传输容量约束、机组发电能力约束、负荷用电能力约束、机组爬坡和滑坡约束、虚拟投标比例约束和机组启停约束；
3)电价计算，包括节点边际电价和负荷侧统一价格；
其中，所述节点边际电价为：
Figure BDA0003865160090000041
式中，D为节点负荷；λ为系统平衡约束的影子价格；η为线路潮流约束的影子价格；
Figure BDA0003865160090000042
为节点对输电线路的潮流转移因子，表示节点n上的净负荷在线路c上分布的潮流；
所述负荷侧统一价格为利用如下的方式修正各节点对传输线路的潮流转移因子：
Figure BDA0003865160090000043
式中:ω表示修正过程中的权重；F0(n,c)表示由线路本身拓扑关系计算得来的原始潮流转移因子；F1(n,c)表示修正过后的潮流转移因子；N为节点点数。
更具体的，所述系统供需平衡约束为：
Figure BDA0003865160090000044
式中:λ(t)表示系统供需平衡的影子价格。
所述线路传输容量约束为：
Figure BDA0003865160090000045
η(t)：qline(c)≥-Qline(c)，
式中:qline(c)表示线路c上的潮流；Qline(c)表示线路c所能承受的最大正向潮流；η(t) 表示时段t线路传输容量约束的影子价格；
Figure BDA0003865160090000046
η(t)分别表示正向潮流和反向潮流。
所述机组发电能力约束为：
Figure BDA0003865160090000047
ε(t)：qgen(g，t)≥Qgen (g)，
式中：
Figure BDA0003865160090000051
Q gen(g)分别表示发电机组g出力上限与出力下限；
Figure BDA0003865160090000052
ε(t)分别表示机组发电能力约束上限与下限的影子价格。
所述负荷用电能力约束为：
ζ(t)：qload(l，t)≤Qload(l)，
式中：Qload(l)表示负荷l申报电量的最大值，可视为负荷实际用电能力；ζ(t)表示负荷用电能力约束的影子价格。
所述机组爬坡和滑坡约束为：
Figure BDA0003865160090000053
σ(t)：qgen(g，t)-qgen(g，t-1)≥-Δ(g)，
式中：Δ(g)表示机组g的最快调整功率水平；
Figure BDA0003865160090000054
表示机组调整功率约束的爬坡影子价格；σ(t)表示机组调整功率约束的滑坡影子价格。
所述虚拟投标比例约束为：
Qv(t)≤Qr(t)×θ，
式中：Qv(t)表示市场成员参与日前市场竞价时，时段t的虚拟投标电量；Qr(t)表示在时段t的实际负荷需求或发电能力；θ为预设的最大比例。
所述机组启停约束为：
Figure BDA0003865160090000055
式中：M1(t)表示机组在时段t的开机指令；M0(t)表示机组在时段t的关机指令，两者皆为0/1值；约束定义为一旦机组有开机信号，则在规定的n个时段内不能关机。
更具体的，所述二次出清时发电侧对应进行二次结算，过程为：
Figure BDA0003865160090000056
Figure BDA0003865160090000057
式中：
Figure BDA0003865160090000058
为第二次出清中降低出力的机组i在时段t的总收益；
Figure BDA0003865160090000059
为第2次出清中增发出力的机组i在时段t的总收益；
Figure BDA0003865160090000061
和
Figure BDA0003865160090000062
分别为机组i在时段t中长期分时净合约电量、第一次出清中标电量；
Figure BDA0003865160090000063
和
Figure BDA0003865160090000064
分别为第二次出清中机组i在时段t减发电量、增发电量；L1,i,t和L2,i,t分别为第一次出清、第二次出清中机组i在时段t的节点电价。
需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种基于双碳目标的电力减碳量优化出清方法，其特征在于，该方法的步骤包括采集发电负荷双侧的报价数据后，采用全时段出清模型进行出清；所述出清包括常规出清和保障性消纳出清；所述常规出清为常规电源和可再生能源均加入现货市场，通过上述全时段出清模型得到日前市场出清结果；所述保障性消纳出清为市场出现可再生能源弃能后触发，弃能的机组按修正后的弃能消纳报价参与市场二次出清，所述弃能消纳报价小于市场最低限价，所述二次出清后部分常规机组出让的发电量获得结算补偿。
2.根据权利要求1所述的电力减碳量优化出清方法，其特征在于，所述全时段出清模型的建立及基于该模型进行电价计算的过程包括：
1)建立目标函数，以社会福利最大化作为优化目标进行出清：
Figure FDA0003865160080000011
式中，T表示总时段数；L、G分别表示负荷用户总数和发电机组总数；qload(l,t)、qgen(g,t)分别表示在时段t负荷l和发电机组g出清的电量；B、C分别表示用电收益和发电成本；Cstart为所有机组在指定时段内的启动成本总和；
2)系统运行约束，包括系统供需平衡约束、线路传输容量约束、机组发电能力约束、负荷用电能力约束、机组爬坡和滑坡约束、虚拟投标比例约束和机组启停约束；
3)电价计算，包括节点边际电价和负荷侧统一价格；
其中，所述节点边际电价为：
Figure FDA0003865160080000012
式中，D为节点负荷；λ为系统平衡约束的影子价格；η为线路潮流约束的影子价格；
Figure FDA0003865160080000013
为节点对输电线路的潮流转移因子，表示节点n上的净负荷在线路c上分布的潮流；
所述负荷侧统一价格为利用如下的方式修正各节点对传输线路的潮流转移因子：
Figure FDA0003865160080000014
式中:ω表示修正过程中的权重；F0(n,c)表示由线路本身拓扑关系计算得来的原始潮流转移因子；F1(n,c)表示修正过后的潮流转移因子；N为节点点数。
3.根据权利要求2所述的电力减碳量优化出清方法，其特征在于，所述系统供需平衡约束为：
Figure FDA0003865160080000021
式中:λ(t)表示系统供需平衡的影子价格。
4.根据权利要求2所述的电力减碳量优化出清方法，其特征在于，所述线路传输容量约束为：
Figure FDA0003865160080000022
η(t)：qline(c)≥-Qline(c)，
式中:qline(c)表示线路c上的潮流；Qline(c)表示线路c所能承受的最大正向潮流；η(t)表示时段t线路传输容量约束的影子价格；
Figure FDA0003865160080000023
η(t)分别表示正向潮流和反向潮流。
5.根据权利要求2所述的电力减碳量优化出清方法，其特征在于，所述机组发电能力约束为：
Figure FDA0003865160080000024
ε(t)：qgen(g，t)≥Qgen (g)，
式中:
Figure FDA0003865160080000025
Q gen(g)分别表示发电机组g出力上限与出力下限；
Figure FDA0003865160080000026
ε(t)分别表示机组发电能力约束上限与下限的影子价格。
6.根据权利要求2所述的电力减碳量优化出清方法，其特征在于，所述负荷用电能力约束为：
ζ(t)：qload(l，t)≤Qload(l)，
式中:Qload(l)表示负荷l申报电量的最大值,可视为负荷实际用电能力；ζ(t)表示负荷用电能力约束的影子价格。
7.根据权利要求2所述的电力减碳量优化出清方法，其特征在于，所述机组爬坡和滑坡约束为：
Figure FDA0003865160080000027
σ(t)：qgen(g，t)-qgen(g，t-1)≥-Δ(g)，
式中:Δ(g)表示机组g的最快调整功率水平；
Figure FDA0003865160080000031
表示机组调整功率约束的爬坡影子价格；σ(t)表示机组调整功率约束的滑坡影子价格。
8.根据权利要求2所述的电力减碳量优化出清方法，其特征在于，所述虚拟投标比例约束为：
Qv(t)≤Qr(t)×θ，
式中：Qv(t)表示市场成员参与日前市场竞价时，时段t的虚拟投标电量；Qr(t)表示在时段t的实际负荷需求或发电能力；θ为预设的最大比例。
9.根据权利要求2所述的电力减碳量优化出清方法，其特征在于，所述机组启停约束为：
Figure FDA0003865160080000032
式中:M1(t)表示机组在时段t的开机指令；M0(t)表示机组在时段t的关机指令，两者皆为0/1值；约束定义为一旦机组有开机信号，则在规定的n个时段内不能关机。
10.根据权利要求1所述的电力减碳量优化出清方法，其特征在于，所述二次出清时发电侧对应进行二次结算，具体为：
Figure FDA0003865160080000033
Figure FDA0003865160080000034
式中：
Figure FDA0003865160080000035
为第二次出清中降低出力的机组i在时段t的总收益；
Figure FDA0003865160080000036
为第2次出清中增发出力的机组i在时段t的总收益；
Figure FDA0003865160080000037
和
Figure FDA0003865160080000038
分别为机组i在时段t中长期分时净合约电量、第一次出清中标电量；
Figure FDA0003865160080000039
和
Figure FDA00038651600800000310
分别为第二次出清中机组i在时段t减发电量、增发电量；L1,i,t和L2,i,t分别为第一次出清、第二次出清中机组i在时段t的节点电价。
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