CN116342176A - 一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力现货市场交易领域，具体涉及一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，通过对长期合约分解，得到发电单元的竞价日发电计划以及长期合约价格；利用历史出清数据，对竞价日的节点电价进行预测，得竞价日点节电出清电价；利用历史煤耗数据和煤价数据，建立发电单元的发电边际成本曲线；建立分段报价模型并进行模型求解，优化后得到优化变量的最优值作为满足南方区域电力市场现货电能量交易规则的最优分段报价策略。在进行火电企业分段报价时，可以按发电单元进行分段报价策略，适应于南方区域火力发电企业参与电力市场现货电能量交易的分段报价，能够解决相关企业参与现货电能量市场时无法进行最优报价策略的问题。

Description

一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法
技术领域
本发明涉及电力现货市场交易领域，尤其涉及一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法。
背景技术
随着我国电力市场化改革，电力市场逐步形成多元竞争的主体格局，市场化交易机制和电力资源配置规则也逐步成熟，全国统一电力市场体系也在加速构建中。其中，随着南方区域电力市场启动试运行，区域内的发电企业作为市场的主体有了更多的自主权。作为目前仍为我国最重要的电力来源的火电企业，在参与南方区域电力市场过程中，合理的报价策略会给自身带来更多的利润，相反过高的报价策略可能因为不中标给公司带来亏损，而过低的策略则因成本原因也会给公司带来亏损。因此，根据市场公开信息，结合自身的经营情况，给出符合南方区域电力市场现货电能量交易规则的报价策略，实现企业的利润最大化，是区域内火电企业参与电力市场的至关重要工作。
现阶段，南方区域现货电能量发电测报价采用分段报价方法，发电企业按发电单元，根据运行在不同出力区间时单位电能量的报价，可最多申报10段，每段需申报出力区间起点(MW)、出力区间终点(MW)以及该区间报价(元/MWh)。在当前技术条件下，发电机组在同一运行日仅允许申报一条电能量报价曲线，同一运行日内的各时段均采用同一条电能量报价曲线进行出清。发电企业在申报量价参数时，需要决策发电单元的分段以及每段的出力起止点和区间报价，并且确保报价参数满足交易规则和企业利润最大化的要求。
目前现有的发电企业报价策略研究大多基于分时段报价规则，按机组出力进行分段报价策略的研究较少，因此，研究适应南方区域电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，对区域内的火电企业参与日前现货电能量市场报价具有重要的指导意义。
发明内容
为解决相关企业参与现货电能量市场时如何进行最优报价策略的问题，本发明提供了一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，以满足南方区域电力市场现货电能量交易规则最优分段报价策略需求。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下的技术方案：
第一方面，在本发明提供的一个实施例中，提供了一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，该方法包括以下步骤：
根据长期合约分解，得到发电单元的竞价日发电计划以及长期合约价格；
利用历史出清数据，对竞价日的节点电价进行预测，得竞价日点节电出清电价；
利用历史煤耗数据和煤价数据，建立发电单元的发电边际成本曲线；
建立分段报价模型并进行模型求解，优化后得到优化变量的最优值作为满足南方区域电力市场现货电能量交易规则的最优分段报价策略。
作为本发明的进一步方案，长期合约分解得到发电单元的竞价日发电计划为发电单元在t时段的发电功率Pplan,t，得到的长期合约价格为t时段的长期合约价格Cplan,t，其中t为时段，一天取96个时段。
作为本发明的进一步方案，所述竞价日点节电出清电价为t时段的节点预测价格Cmarket,t，其中t为时段，一天取96个时段。
作为本发明的进一步方案，利用历史煤耗数据和煤价数据，建立发电单元的发电边际成本曲线：
VC(P)＝aP2+bP+c
确定发电单元的成本系数a、b、c；
其中，VC(P)为可变成本，P为发电单元的发电力功率，单位为MW。
作为本发明的进一步方案，建立分段报价模型后，还包括：确定优化分段报价策略的目标以及报价模型的约束条件。
作为本发明的进一步方案，优化分段报价策略的目标的目标函数为：
Figure BDA0004077714530000031
式中：Pbid,t为t时段中标功率，Cplan,t为t时段的长期合约价格，Pbid,t为t时段中标功率，Pplan,t为发电单元在t时段的发电功率，N为一天的时段数。
作为本发明的进一步方案，报价模型的约束条件包括报价范围约束、分段电量约束、发电单元爬坡约束；其中，报价范围约束为：
Cmin≤Cplan,t≤Cmax
式中：Cmin为最小允许报价，Cmax为最高允许报价，Cplan,tt时段的长期合约价格。
作为本发明的进一步方案，分段电量约束为：
Figure BDA0004077714530000032
其中，Pk≥(Capacity-MinOut)×0.05；
式中：Capacity为发电单元的额定容量，MinOut为发电单元的最小稳定出力，k为报价分段，最大可分10段，Pk为k报价段的出力，M为报价分段数。
作为本发明的进一步方案，模型求解，包括：建立优化变量、输入的常量；基于模型的目标函数和策略约束条件进行优化，得到优化结果；
其中，建立优化变量时，包括：
Poffer,j：第j段报价区间的出力，单位为MW；
Coffer,j：第j段报价区间的价格，单位为元；
μoffer,j,t：引入的逻辑变量，为t时间段，第j段报价区间是否中标，值为1表示中标，值为0表示不中标；
其中，输入的常量，包括：
N：一天的时段数，取96；
M：报价分段数，取10；
Capacity：发电单元额定容量；
MinOut：发电单元最小稳定出力；
Cmin：最小允许报价；
Cmax：最大允许报价；
Pplan,t：发电单元在t时段长期合约计划功率，即：发电单元在t时段的发电功率；
Cplan,t：发电单元在t时段长期合约价格，即：t时段的长期合约价格；
Cmarket,t：t时段节点预测出清价格；
a,b,c：发电单元的成本系数。
作为本发明的进一步方案，模型的目标函数为：
Figure BDA0004077714530000041
式中:
Figure BDA0004077714530000042
式中，N为一天的时段数，Pplan,t为发电单元在t时段的发电功率，Cplan,t为t时段的长期合约价格，Pbid,t为t时段中标功率，MinOut为发电单元最小稳定出力，M为报价分段数，j为发电时段，Poffer,j为第j段报价区间的出力，μoffer,j,t为引入的逻辑变量，为t时间段，第j段报价区间是否中标，值为1表示中标，值为0表示不中标。
作为本发明的进一步方案，策略约束条件包括逻辑变量取值约束和价格约束；其中，逻辑变量取值约束为：
Figure BDA0004077714530000043
价格约束为：
Coffer,j≥Coffer,j-1。
作为本发明的进一步方案，通过优化后得到优化变量的最优值包括：
第j段报价区间的出力Poffer,j和第j段报价区间的价格Coffer,j。
本发明提供的技术方案，具有如下有益效果：
本发明提供的一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，通过对长期合约分解，得到发电单元的竞价日发电计划以及长期合约价格；利用历史出清数据，对竞价日的节点电价进行预测，得竞价日点节电出清电价；利用历史煤耗数据和煤价数据，建立发电单元的发电边际成本曲线；建立分段报价模型并进行模型求解，优化后得到优化变量的最优值作为满足南方区域电力市场现货电能量交易规则的最优分段报价策略。在进行火电企业分段报价时，可以按发电单元进行分段报价策略，适应于南方区域火力发电企业参与电力市场现货电能量交易的分段报价，能够解决相关企业参与现货电能量市场时无法进行最优报价策略的问题。
本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。在附图中：
图1为本发明的一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法的流程图。
图2为本发明根据历史数据建立的发电单元的发电边际成本曲线示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面将结合本发明示例性实施例中的附图，对本发明示例性实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的示例性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。
目前现有的发电企业报价策略研究大多基于分时段报价规则，按机组出力进行分段报价策略的研究较少，因此，提出一种适应南方区域电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，对区域内的火电企业参与日前现货电能量市场报价具有重要的指导意义。
具体地，下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。
参见图1所示，本发明的一个实施例提供一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，该方法包括以下步骤：
S10、根据长期合约分解，得到发电单元的竞价日发电计划以及长期合约价格；
S20、利用历史出清数据，对竞价日的节点电价进行预测，得竞价日点节电出清电价；
S30、利用历史煤耗数据和煤价数据，建立发电单元的发电边际成本曲线；
S40、建立分段报价模型并进行模型求解，优化后得到优化变量的最优值作为满足南方区域电力市场现货电能量交易规则的最优分段报价策略。
在本实施例中，长期合约分解得到发电单元的竞价日发电计划为发电单元在t时段的发电功率Pplan,t，得到的长期合约价格为t时段的长期合约价格Cplan,t，其中t为时段，示例性的，一天取96个时段。
在步骤S20中，利用历史出清数据，对竞价日的节点电价进行预测，得竞价日点节电出清电价；其中，所述竞价日点节电出清电价为t时段的节点预测价格Cmarket,t，其中t为时段，示例性的，一天取96个时段。
在步骤S30中，利用历史煤耗数据和煤价数据，建立发电单元的发电边际成本曲线：
VC(P)＝aP2+bP+c
确定发电单元的成本系数a、b、c；
其中，VC(P)为可变成本，P为发电单元的发电力功率，单位为MW。
根据历史数据建立的发电单元的发电边际成本曲线示意图如图2所示，表明发电单元的边际成本随机组出力的变化而变化。
在本发明实施例中，建立分段报价模型后，还包括：确定优化分段报价策略的目标以及报价模型的约束条件。
其中，分段报价策略的目标是满足南方区域电力市场现货电能量交易规则，同时实现利润最大化，优化分段报价策略的目标的目标函数为：
Figure BDA0004077714530000071
式中：Pbid,t为t时段中标功率，Cplan,t为t时段的长期合约价格，Pbid,t为t时段中标功率，Pplan,t为发电单元在t时段的发电功率，N为一天的时段数。
在本实施例中，报价模型的约束条件包括报价范围约束、分段电量约束、发电单元爬坡约束；其中：
a)报价范围约束为：
Cmin≤Cplam,t≤Cmax
式中：Cmin为最小允许报价，Cmax为最高允许报价，Cplan,tt时段的长期合约价格。
b)分段电量约束
Figure BDA0004077714530000072
其中，Pk≥(Capacity-MinOut)×0.05；
式中：Capacity为发电单元的额定容量，MinOut为发电单元的最小稳定出力，k为报价分段，最大可分10段，Pk为k报价段的出力，M为报价分段数。
在本发明的实施例中，模型求解，包括：建立优化变量、输入的常量；基于模型的目标函数和策略约束条件进行优化，得到优化结果。
其中：
1)建立优化变量，包括：
Poffer,j：第j段报价区间的出力，单位为MW；
Coffer,j：第j段报价区间的价格，单位为元；
μoffer,j,t：引入的逻辑变量，为t时间段，第j段报价区间是否中标，值为1表示中标，值为0表示不中标。
2)输入的常量，包括：
N：一天的时段数，取96；
M：报价分段数，取10；
Capacity：发电单元额定容量；
MinOut：发电单元最小稳定出力；
Cmin：最小允许报价；
Cmax：最大允许报价；
Pplan,t：发电单元在t时段长期合约计划功率，即：发电单元在t时段的发电功率；
Cplan,t：发电单元在t时段长期合约价格，即：t时段的长期合约价格；
Cmarket,t：t时段节点预测出清价格；
a,b,c：发电单元的成本系数。
3)模型的目标函数为：
Figure BDA0004077714530000081
式中:
Figure BDA0004077714530000082
式中，N为一天的时段数，Pplan,t为发电单元在t时段的发电功率，Cplan,t为t时段的长期合约价格，Pbid,t为t时段中标功率，MinOut为发电单元最小稳定出力，M为报价分段数，j为报价分段，Poffer,j为第j段报价区间的出力，μoffer,j,t为引入的逻辑变量，为t时间段，第j段报价区间是否中标，值为1表示中标，值为0表示不中标。
4)约束条件
策略约束条件包括逻辑变量取值约束和价格约束。
其中，逻辑变量取值约束为：
Figure BDA0004077714530000091
价格约束为：
Coffer,j≥Coffer,j-1。
5)优化结果
通过优化后得到优化变量的最优值包括：
第j段报价区间的出力Poffer,j和第j段报价区间的价格Coffer,j。
即为满足南方区域电力市场现货电能量交易规则最优分段报价策略。
本发明的一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，通过对长期合约分解，得到发电单元的竞价日发电计划以及长期合约价格；利用历史出清数据，对竞价日的节点电价进行预测，得竞价日点节电出清电价；利用历史煤耗数据和煤价数据，建立发电单元的发电边际成本曲线；建立分段报价模型并进行模型求解，优化后得到优化变量的最优值作为满足南方区域电力市场现货电能量交易规则的最优分段报价策略。在进行火电企业分段报价时，可以按发电单元进行分段报价策略，适应于南方区域火力发电企业参与电力市场现货电能量交易的分段报价，能够解决相关企业参与现货电能量市场时无法进行最优报价策略的问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
根据长期合约分解，得到发电单元的竞价日发电计划以及长期合约价格；
利用历史出清数据，对竞价日的节点电价进行预测，得竞价日点节电出清电价；
利用历史煤耗数据和煤价数据，建立发电单元的发电边际成本曲线；
建立分段报价模型并进行模型求解，优化后得到优化变量的最优值作为满足南方区域电力市场现货电能量交易规则的最优分段报价策略。
2.如权利要求1所述的电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，其特征在于，长期合约分解得到发电单元的竞价日发电计划为发电单元在t时段的发电功率Pplan,t，得到的长期合约价格为t时段的长期合约价格Cplan,t，其中t为时段。
3.如权利要求2所述的电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，其特征在于，所述竞价日点节电出清电价为t时段的节点预测价格Cmarket,t，其中t为时段。
4.如权利要求3所述的电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，其特征在于，利用历史煤耗数据和煤价数据，建立发电单元的发电边际成本曲线：
VC(P)＝aPz+bP+c
确定发电单元的成本系数a、b、c；
其中，VC(P)为可变成本，P为发电单元的发电力功率，单位为MW。
5.如权利要求4所述的电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，其特征在于，建立分段报价模型后，还包括：确定优化分段报价策略的目标以及报价模型的约束条件。
6.如权利要求5所述的电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，其特征在于，优化分段报价策略的目标的目标函数为：
Figure FDA0004077714510000021
式中：Pbid,t为t时段中标功率，Cplan,t为t时段的长期合约价格，Pbid,t为t时段中标功率，Pplan,t为发电单元在t时段的发电功率，N为一天的时段数。
7.如权利要求5所述的电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，其特征在于，报价模型的约束条件包括报价范围约束、分段电量约束、发电单元爬坡约束；其中，报价范围约束为：
Cmin≤Cplan，t≤Cmax
式中：Cmin为最小允许报价，cmax为最高允许报价，Cplan,tt时段的长期合约价格。
8.如权利要求7所述的电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，其特征在于，分段电量约束为：
Figure FDA0004077714510000022
其中，Pk≥(Capocity-MinOut)×0.05；
式中：Capacity为发电单元的额定容量，MinOut为发电单元的最小稳定出力，k为报价分段，最大可分10段，Pk为k报价段的出力，M为报价分段数。
9.如权利要求1-8任一项所述的电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，其特征在于，模型求解，包括：建立优化变量、输入的常量；基于模型的目标函数和策略约束条件进行优化，得到优化结果；
其中，建立优化变量时，包括：
Poffer,j：第j段报价区间的出力，单位为MW；
Coffer,j：第j段报价区间的价格，单位为元；
μoffer,j,t：引入的逻辑变量，为t时间段，第j段报价区间是否中标，值为1表示中标，值为0表示不中标；
其中，输入的常量，包括：
N：一天的时段数，取96；
M：报价分段数，取10；
Capacity：发电单元额定容量；
MinOut：发电单元最小稳定出力；
Cmin：最小允许报价；
Cmax：最大允许报价；
Pplan,：发电单元在t时段长期合约计划功率，即：发电单元在t时段的发电功率；
Cplan,：发电单元在t时段长期合约价格，即：t时段的长期合约价格；
Cmarket,t：t时段节点预测出清价格；
a,b,c：发电单元的成本系数。
10.如权利要求9所述的电力市场现货电能量交易规则的火电企业分段报价方法，其特征在于，模型的目标函数为：
Figure FDA0004077714510000031
式中:
Figure FDA0004077714510000032
式中，N为一天的时段数，Pplan,t为发电单元在t时段的发电功率，Cplan,为t时段的长期合约价格，Pbid,t为t时段中标功率，MinOut为发电单元最小稳定出力，M为报价分段数，j为报价分段，Poffer,j为第j段报价区间的出力，μoffer,j,t为引入的逻辑变量，为t时间段，第j段报价区间是否中标，值为1表示中标，值为0表示不中标。
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