CN117575787A - 一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法 - Google Patents

一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法 Download PDF

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CN117575787A CN202311505986.3A CN202311505986A CN117575787A CN 117575787 A CN117575787 A CN 117575787A CN 202311505986 A CN202311505986 A CN 202311505986A CN 117575787 A CN117575787 A CN 117575787A
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杨侃
孙秋洁
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Abstract

本发明提供一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，涉及售电市场的市场机制优化领域。该面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，包括接收虚拟电厂介入的配电侧市场信息，所述虚拟电厂介入的配电侧市场信息包括虚拟电厂介入的配电侧市场运营模式和虚拟电厂介入的配电侧市场组织实施流程；根据虚拟电厂介入的配电侧市场信息，建立配电侧市场联合优化出清的优化问题；根据优化问题构建配电侧市场联合优化出清模型；求解配电侧市场联合优化出清模型，完成电力商品多样性市场机制的优化。该方法完善了电力市场运营机制，挖掘不同类别虚拟电厂各自的优势，并明确了各类市场参与者的主要任务和层次关系。

Description

一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法
技术领域
本发明涉及售电市场的市场机制优化技术领域，具体为一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法。
背景技术
现行的输电侧电力市场，所提市场出清策略没有充分考虑配电系统潮流安全和电压约束，没有充分兼顾输电侧市场、配电侧市场和虚拟电厂之间的交互。近年来，为深化中国电力体制改革、加快电力市场建设步伐，虚拟电厂技术迅速发展。相比于传统发电机组，虚拟电厂内部可包含新能源设备、储能装置和主动用户等多种灵活性资源；目前，虚拟电厂技术已被逐渐应用于电力市场运营、新能源消纳和能量管理等多个方面。此外，虚拟电厂可利用不同种类灵活性资源的各自优势为电网提供诸如能量平衡、无功/电压支持、旋转备用、频率调节和阻塞管理等多类服务，展现出一定的经济价值。
现行的输电侧批发电力市场一般分为用于维持系统有功功率供需平衡的能量市场和为电网提供各类服务的辅助服务市场，其市场参与主体需要满足一定的准入容量和并网条件，因此，数量庞大且容量较小的资源无法直接与批发市场进行交易。此外，虚拟电厂所辖诸多底层灵活性资源主要从低压。
配电网接入电力系统，因此，配电侧市场成为了衔接虚拟电厂代理和输电侧批发市场之间的重要载体，为推进虚拟电厂技术的发展，亟须健全和完善考虑多种市场产品耦合和虚拟电厂介入的配电侧电力市场出清及定价策略。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，完善了电力市场运营机制，挖掘不同类别虚拟电厂各自的优势，并明确了各类市场参与者的主要任务和层次关系。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，提供了一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，包括：
接收虚拟电厂介入的配电侧市场信息，所述虚拟电厂介入的配电侧市场信息包括虚拟电厂介入的配电侧市场运营模式和虚拟电厂介入的配电侧市场组织实施流程；
根据虚拟电厂介入的配电侧市场信息，建立配电侧市场联合优化出清的优化问题，其中，所述优化问题的目标为配电系统总运营成本最小化；
根据优化问题构建配电侧市场联合优化出清模型，其中，所述配电侧市场联合优化出清模型的约束条件包括电网拓扑结构和潮流分布、配电网直控的分布式发电机组及可再生能源机组出力范围、配电系统中各时刻旋转备用、调频容量和调频里程以及虚拟电厂投标模型约束；
求解配电侧市场联合优化出清模型，完成电力商品多样性市场机制的优化。
优选的，所述虚拟电厂介入的配电侧市场运营模式具体包括：
根据分布式可再生能源预测信息，虚拟电厂对其内部资源进行出力范围和运营成本的聚合，获取虚拟电厂内部灵活性资源输出规律曲线和聚合成本特性；
虚拟电厂代理向上级配电侧电力市场运营商上报各类市场产品的投标价格及出力范围；
配电市场运营商收集所有市场参与者投标信息，考虑各类机组出力范围和成本特性，兼顾输电侧批发市场中各类市场产品价格，根据各产品需求和系统安全运行约束，进行市场统一优化出清，从而确定各虚拟电厂中标价格和数量，直控设备调度计划以及配电系统与输电侧批发市场之间的产品交互计划；
各虚拟电厂代理根据市场出清结果进行内部资源的优化调度，跟随上级市场下发的调度指令。
优选的，所述虚拟电厂介入的配电侧市场组织实施流程具体包括：
准备阶段：虚拟电厂代理商应根据其内部分布式能源的种类和参数确定其参与电力市场的竞标方式；配电系统运营商需预先发布交易时间，设定电网运行边界条件，收集内部机组参数，并核定与上级输电侧批发市场之间的市场产品交易价格和交易限制额度；
日前市场阶段：虚拟电厂代理商应根据其日前分布式能源预测结果，上报日前投标计划，制定内部灵活性资源的调度计划或价格激励方法；配电系统运营商需要收集包含虚拟电厂在内的所有市场参与者信息，结合其与输电侧批发市场之间协定的产品交易价格和交易限制额度，进行日前市场优化出清，向上级输电侧批发市场上报各类市场产品的分时交互计划，并向所有市场参与者发布日前市场分时出清结果；
实时市场阶段：虚拟电厂代理商根据实时分布式能源预测结果，更新实时运行计划；配电系统运营商需更新所有市场参与者实时信息，进行实时优化出清，确定其与上级电力市场之间的实时市场产品交互计划，并向所有市场参与者发布实时市场出清结果；
结算阶段：配电系统运营商根据日前和实时的出清结果对虚拟电厂代理进行结算；虚拟电厂代理对结算结果进行审核，并根据配电系统运营商发布的调度计划制定内部灵活性资源调度控制计划，追踪上级市场调度指令。
优选的，所述配电侧市场联合优化出清模型具体如下：
式中:ΦDN为配电网总运营成本；T为总运行时段数；NDG为直控发电机组数；NVPP为虚拟电厂个数；为发电机的运营成本函数；/>和/>分别为节点i处的发电机组在t时刻的调频容量和调频里程成本；/>和/>分别为节点i处的发电机组在t时刻提供的有功功率、备用容量、调频容量和调频里程；/>和分别为配电系统从上级输电侧省网或区域网批发市场t时刻购入的有功功率、无功功率、旋转备用、调频容量、调频里程的交易价格；/>和/>分别为配电网从输电侧批发市场在节点处时刻购入的有功功率、无功功率、备用容量、调频容量和调频里程；/>和/>分别为节点i处的虚拟电厂在t时刻有功功率、无功功率、备用容量、调频容量和调频里程的投标价格；/> 和分别为配电网从节点i处的虚拟电厂在t时刻购入的有功功率、无功功率、备用容量、调频容量和调频里程。
优选的，发电机组运行成本函数表示为：
式中：为旋转备用在t时刻的调用概率；ai，bi，ci为节点i处的传统发电机组运行成本参数。
优选的，所述配电侧市场联合优化出清模型的约束条件包括：
采用一种线性化的配电侧潮流方程来描述电网拓扑结构和潮流分布：
式中：NB为配电网结点总数；Pi,t，Qi,t，θi,t，Vi,t分别为节点i在t时刻的注入有功功率、注入无功功率、母线相位及电压幅度的标幺值；SN为系统基准容量；Pij,t，Qij,t，rij，xij分别为节点i和节点j之间线路在t时刻的有功潮流、无功潮流、电阻和电抗的标幺值；/>和/>分别为节点i处的风电场和光伏电站在t时刻提供的有功出力；/>为节点i处的发电机组在t时刻提供的无功功率；/>和分别为节点i处的有功和无功负荷需求；
各节点电压及各支路潮流应限制在一定范围内：
式中： P ij和/> Q ij分别为节点i和节点j之间线路的有功和无功功率上、下限；和V i分别为节点i处电压限制上、下限；
配电网直控的分布式发电机组及可再生能源机组出力范围受其装机容量和预测值限制：
式中：和/>分别为节点i处的发电机组的有功和无功出力下、上限；λDG为发电机组的功率因数限制值；/>和/>分别为节点i处的风电场和光伏电站在t时刻的预测功率；k和/>分别为单位调频容量下的最小和最大利用比率；
配电系统中各时刻旋转备用、调频容量和调频里程应满足供需平衡：
式中：和/>分别为t时刻系统调频备用需求、调频容量需求和调频里程需求。
虚拟电厂投标模型约束：考虑到各类市场产品之间的耦合关系，虚拟电厂投标模型约束见式(22)至式(28)，其中式(22)至式(25)为有功功率、无功功率、旋转备用和调频容量投标范围约束；式(26)代表了调频容量和调频里程出清结果的时序一致性，即只有提供调频容量服务的虚拟电厂参与者才能提供调频里程服务；式(27)和式(28)代表了有功功率、旋转备用和调频容量3类产品共同受虚拟电厂有功出力投标范围的限制；
式中：和/>分别为节点i处的虚拟电厂在t时刻的有功和无功出力范围的投标下、上限；/>分别为旋转备用、调频容量、调频里程出力范围的投标上限；
为保障各节点处功率因数限制在一点范围内，对虚拟电厂功率因数限制如下：
式中：λVPP为虚拟电厂功率因数限制值。
优选的，所述求解配电侧市场联合优化出清模型，具体包括：
将配电侧市场联合优化出清模型的优化问题进行汇总：
式中：x为决策变量；fn(x)≤0和amx＝bm分别为市场出清模型中涉及的不等式约束和等式约束；am和bm为等式约束中的系数；N为不等式约束总数；M为除式(7)、式(8)、式(19)、式(20)、式(21)之外的等式约束总数；
引入拉格朗日乘子，得到优化问题的拉格朗日增广目标函数如下：
式中：μn为不等式约束n对应的拉格朗日乘子；λm为等式约束m对应的拉格朗日乘子；和/>分别为等式约束条件式(7)、式(8)、式(19)、式(20)、式(21)对应的拉格朗日乘子；
对应的Karush-Kuhn-Tucker条件如下：
对式(32)所得的Karush-Kuhn-Tucker最优化条件进行求解，得到该优化问题的最优解，其中决策变量的计算结果分别对应于虚拟电厂在电力市场中有功功率、无功功率、旋转备用、调频容量和调频里程的分时中标量；
定义满足最优条件时的目标函数V如下：
式中：x*，μ*，λ*分别为满足KKT条件式(32)的决策变量值、不等式约束拉格朗日乘子和等式约束拉格朗日乘子；
各节点的有功和无功功率的分时分节点出清价格，以及旋转备用、调频容量和调频里程的分时价格推导如下：
式中：和/>分别为t时刻配电网节点i处的有功和无功功率的节点出清价格；和/>分别为t时刻配电网旋转备用、调频容量和调频里程的边际出清价格。
第二方面，提供了一种面向零售侧市场的多类电力商品交易系统，包括：
接收模块，用于接收虚拟电厂介入的配电侧市场信息，所述虚拟电厂介入的配电侧市场信息包括虚拟电厂介入的配电侧市场运营模式和虚拟电厂介入的配电侧市场组织实施流程；
优化问题建立模块，用于根据虚拟电厂介入的配电侧市场信息，建立配电侧市场联合优化出清的优化问题，其中，所述优化问题的目标为配电系统总运营成本最小化；
模型构建模块，用于根据优化问题构建配电侧市场联合优化出清模型，其中，所述配电侧市场联合优化出清模型的约束条件包括电网拓扑结构和潮流分布、配电网直控的分布式发电机组及可再生能源机组出力范围、配电系统中各时刻旋转备用、调频容量和调频里程以及虚拟电厂投标模型约束；
求解模块，用于求解配电侧市场联合优化出清模型，完成电力商品多样性市场机制的优化。
第三方面，提供了一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行所述的方法中的任一方法。
第四方面，提供了一种计算设备，包括：
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行所述的方法中的任一方法的指令。
(1)本发明一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，所提市场出清策略考虑了配电系统潮流安全和电压约束，兼顾了输电侧市场、配电侧市场和虚拟电厂之间的交互，为后续制定参与者调度计划和各市场产品分时电价提供系统安全运行的保障；
(2)本发明一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，考虑了更多种类的电力产品并有效兼顾各产品之间的耦合关系，有利于挖掘虚拟电厂的各自优势，对系统长效经济运行有效促进。
附图说明
图1为本发明方法流程示意图；
图2为本发明虚拟电厂介入的市场出清策略等效图；
图3为本发明虚拟电厂介入的配电侧市场商业运营模式等效图；
图4为本发明虚拟电厂介入的配电市场出清组织流程等效图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，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
如图1所示，本发明实施例提供一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，包括：
接收虚拟电厂介入的配电侧市场信息，所述虚拟电厂介入的配电侧市场信息包括虚拟电厂介入的配电侧市场运营模式和虚拟电厂介入的配电侧市场组织实施流程；
根据虚拟电厂介入的配电侧市场信息，建立配电侧市场联合优化出清的优化问题，其中，所述优化问题的目标为配电系统总运营成本最小化；
根据优化问题构建配电侧市场联合优化出清模型，其中，所述配电侧市场联合优化出清模型的约束条件包括电网拓扑结构和潮流分布、配电网直控的分布式发电机组及可再生能源机组出力范围、配电系统中各时刻旋转备用、调频容量和调频里程以及虚拟电厂投标模型约束；
求解配电侧市场联合优化出清模型，完成电力商品多样性市场机制的优化。
如图2-4所示，具体实现步骤如下：
(1)虚拟电厂介入的配电侧市场商业运营模式
虚拟电厂介入的配电侧电力市场商业模式架构如图3所示，该商业模式中主要涉及4类运营主体和3级交互层面。
关于步骤(1)中，虚拟电厂介入的配电侧市场商业运营模式从流程上可以划分为以下四个阶段：
1)根据分布式可再生能源预测信息，虚拟电厂对其内部资源进行出力范围和运营成本的聚合，获取其内部灵活性资源输出规律曲线和聚合成本特性。
2)虚拟电厂代理向上级配电侧电力市场运营商上报各类市场产品的投标价格及出力范围。
3)配电市场运营商收集所有市场参与者投标信息，考虑各类机组出力范围和成本特性，兼顾输电侧批发市场中各类市场产品价格，根据各产品需求和系统安全运行约束，进行市场统一优化出清，从而确定各虚拟电厂中标价格和数量，直控设备调度计划以及配电系统与输电侧批发市场之间的产品交互计划。
(2)虚拟电厂介入的配电侧市场组织实施方法
在电力市场环境下，虚拟电厂代理和配电市场运营商各司其职，虚拟电厂介入的电力市场组织实施流程如图4所示。
关于步骤(2)中，虚拟电厂介入的电力市场组织实施流程具体可以分为以下四个阶段：
1)准备阶段：虚拟电厂代理商应根据其内部分布式能源的种类和参数确定其参与电力市场的竞标方式；配电系统运营商需预先发布交易时间，设定电网运行边界条件，收集内部机组参数，并核定与上级输电侧批发市场之间的市场产品交易价格和交易限制额度等。
2)日前市场阶段：虚拟电厂代理商应根据其日前分布式能源预测结果，上报日前投标计划，制定内部灵活性资源的调度计划或价格激励方法；配电系统运营商需要收集包含虚拟电厂在内的所有市场参与者信息，结合其与输电侧批发市场之间协定的产品交易价格和交易限制额度，进行日前市场优化出清，向上级输电侧批发市场上报各类市场产品的分时交互计划，并向所有市场参与者发布日前市场分时出清结果。
3)实时市场阶段：虚拟电厂代理商根据实时分布式能源预测结果，更新实时运行计划；配电系统运营商需更新所有市场参与者实时信息，进行实时优化出清，确定其与上级电力市场之间的实时市场产品交互计划，并向所有市场参与者发布实时市场出清结果。
关于步骤(3)中，所提出清模型具体约束条件如下：
1)采用一种线性化的配电侧潮流方程来描述电网拓扑结构和潮流分布：
式中：NB为配电网结点总数；Pi,t，Qi,t，θi,t，Vi,t分别为节点i在t时刻的注入有功功率、注入无功功率、母线相位及电压幅度的标幺值；SN为系统基准容量；Pij,t，Qij,t，rij，xij分别为节点i和节点j之间线路在t时刻的有功潮流、无功潮流、电阻和电抗的标幺值；/>和/>分别为节点i处的风电场和光伏电站在t时刻提供的有功出力；/>为节点i处的发电机组在t时刻提供的无功功率；/>和分别为节点i处的有功和无功负荷需求。
此外，为保障系统安全运行，各节点电压及各支路潮流应限制在一定范围内：
式中： P ij和/> Q ij分别为节点i和节点j之间线路的有功和无功功率上、下限；和V i分别为节点i处电压限制上、下限。
2)配电网直控的分布式发电机组及可再生能源机组出力范围受其装机容量和预测值限制：
/>
式中：和/>分别为节点i处的发电机组的有功和无功出力下、上限；λDG为发电机组的功率因数限制值；/>和/>分别为节点i处的风电场和光伏电站在t时刻的预测功率；k和/>分别为单位调频容量下的最小和最大利用比率。
3)系统中各时刻旋转备用、调频容量和调频里程应满足供需平衡：
式中：和/>分别为t时刻系统调频备用需求、调频容量需求和调频里程需求。
4)虚拟电厂投标模型约束。考虑到各类市场产品之间的耦合关系，虚拟电厂投标模型约束见式(22)至式(28)，其中式(22)至式(25)为有功功率、无功功率、旋转备用和调频容量投标范围约束；式(26)代表了调频容量和调频里程出清结果的时序一致性，即只有提供调频容量服务的虚拟电厂参与者才能提供调频里程服务；式(27)和式(28)代表了有功功率、旋转备用和调频容量3类产品共同受虚拟电厂有功出力投标范围的限制。
/>
式中：和/>分别为节点i处的虚拟电厂在t时刻的有功和无功出力范围的投标下、上限；/>分别为旋转备用、调频容量、调频里程出力范围的投标上限。
为保障各节点处功率因数限制在一点范围内，可对虚拟电厂功率因数限制如下：
式中：λVPP为虚拟电厂功率因数限制值。
4)各虚拟电厂代理根据市场出清结果进行内部资源的优化调度，跟随上级市场下发的调度指令。此外，虚拟电厂内部运营模式在整个配电侧市场中发挥着重要作用。考虑到虚拟电厂内部具有多种类型的灵活性资源，可以为电网提供多种服务，因此，虚拟电厂代理首先应根据其内部各类需求侧和电源侧资源特征和聚合模型，充分考虑不同种类市场产品之间的耦合关系，制定竞标方案(包括各类市场产品的竞标价格和竞标出力范围)，从而实现在电力市场中谋利。市场出清后，虚拟电厂会根据市场运营商下发的调度计划曲线和各类产品价格设计其内部底层各灵活性资源的运行计划，追踪上级下发的调度计划。
关于步骤(3)中，配电侧市场联合优化出清目标为：
所提配电侧市场联合优化出清目标为配电系统总运营成本最小化，如式(1)所示，
式中:ΦDN为配电网总运营成本；T为总运行时段数；NDG为直控发电机组数；NVPP为虚拟电厂个数；为发电机的运营成本函数；/>和/>分别为节点i处的发电机组在t时刻的调频容量和调频里程成本，其成本函数见式(2)；/>和/>分别为节点i处的发电机组在t时刻提供的有功功率、备用容量、调频容量和调频里程；和/>分别为配电系统从上级输电侧省网或区域网批发市场t时刻购入的有功功率、无功功率、旋转备用、调频容量、调频里程的交易价格；和/>分别为配电网从输电侧批发市场在节点处时刻购入的有功功率、无功功率、备用容量、调频容量和调频里程；/>和/>分别为节点i处的虚拟电厂在t时刻有功功率、无功功率、备用容量、调频容量和调频里程的投标价格；/>和/>分别为配电网从节点i处的虚拟电厂在t时刻购入的有功功率、无功功率、备用容量、调频容量和调频里程。
电网直控发电机组运行成本函数可表示为：
式中：为旋转备用在t时刻的调用概率；ai，bi，ci为节点i处的传统发电机组运行成本参数。
4)结算阶段：配电系统运营商根据日前和实时的出清结果对虚拟电厂代理进行结算；虚拟电厂代理对结算结果进行审核，并根据配电系统运营商发布的调度计划制定内部灵活性资源调度控制计划，追踪上级市场调度指令。
(3)配电侧市场联合出清模型
所提模型可兼顾虚拟电厂提供的多类服务，包括保障系统能量平衡和协助阻塞管理的有功功率服务、辅助电压调节的无功功率服务、应对突发功率缺额的旋转备用服务、维持系统频率稳定的调频容量服务和衡量市场参与者累计功率调节量的调频里程服务。所提配电侧市场联合优化出清目标为配电系统总运营成本最小化。
(4)各类市场产品定价方法
基于KKT最优化条件和电价物理意义给出了各类市场产品电价的推导过程。
关于步骤(4)中，基于前述市场出清模型，本节用于介绍和推导各类电力服务产品的定价方法。上述多元市场环境下配电侧联合出清模型为典型二次规划问题，该优化问题紧凑形式汇总如下：
式中：x为决策变量；fn(x)≤0和amx＝bm分别为市场出清模型中涉及的不等式约束和等式约束；am和bm为等式约束中的系数；N为不等式约束总数；M为除式(7)、式(8)、式(19)、式(20)、式(21)之外的等式约束总数。
引入拉格朗日乘子，可以得到原问题的拉格朗日增广目标函数如下：
式中：μn为不等式约束n对应的拉格朗日乘子；λm为等式约束m对应的拉格朗日乘子；和/>分别为等式约束条件式(7)、式(8)、式(19)、式(20)、式(21)对应的拉格朗日乘子。
对应的Karush-Kuhn-Tucker(KKT)条件如下：
对式(32)所得的KKT最优化条件进行求解，可以得到该优化问题的最优解，其中决策变量的计算结果分别对应于虚拟电厂在电力市场中有功功率、无功功率、旋转备用、调频容量和调频里程的分时中标量。/>
定义满足最优条件时的目标函数V如下：
式中：x*，μ*，λ*分别为满足KKT条件式(32)的决策变量值、不等式约束拉格朗日乘子和等式约束拉格朗日乘子。
电力市场产品价格的物理意义是：在其他参数不变的情况下，市场产品需求每增加单位容量所对应的系统运营成本(目标函数)的增量。依据该物理意义，各节点的有功和无功功率的分时分节点出清价格，以及旋转备用、调频容量和调频里程的分时价格可推导如下：
式中：和/>分别为t时刻配电网节点i处的有功和无功功率的节点出清价格；和/>分别为t时刻配电网旋转备用、调频容量和调频里程的边际出清价格。
本发明又一个实施例提供了一种面向零售侧市场的多类电力商品交易系统，.包括：
接收模块，用于接收虚拟电厂介入的配电侧市场信息，所述虚拟电厂介入的配电侧市场信息包括虚拟电厂介入的配电侧市场运营模式和虚拟电厂介入的配电侧市场组织实施流程；
优化问题建立模块，用于根据虚拟电厂介入的配电侧市场信息，建立配电侧市场联合优化出清的优化问题，其中，所述优化问题的目标为配电系统总运营成本最小化；
模型构建模块，用于根据优化问题构建配电侧市场联合优化出清模型，其中，所述配电侧市场联合优化出清模型的约束条件包括电网拓扑结构和潮流分布、配电网直控的分布式发电机组及可再生能源机组出力范围、配电系统中各时刻旋转备用、调频容量和调频里程以及虚拟电厂投标模型约束；
求解模块，用于求解配电侧市场联合优化出清模型，完成电力商品多样性市场机制的优化。
本申请的实施例可提供为方法或计算机程序产品。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。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
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。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，其特征在于，包括：
接收虚拟电厂介入的配电侧市场信息，所述虚拟电厂介入的配电侧市场信息包括虚拟电厂介入的配电侧市场运营模式和虚拟电厂介入的配电侧市场组织实施流程；
根据虚拟电厂介入的配电侧市场信息，建立配电侧市场联合优化出清的优化问题，其中，所述优化问题的目标为配电系统总运营成本最小化；
根据优化问题构建配电侧市场联合优化出清模型，其中，所述配电侧市场联合优化出清模型的约束条件包括电网拓扑结构和潮流分布、配电网直控的分布式发电机组及可再生能源机组出力范围、配电系统中各时刻旋转备用、调频容量和调频里程以及虚拟电厂投标模型约束；
求解配电侧市场联合优化出清模型，完成电力商品多样性市场机制的优化。
2.根据权利要求1所述的一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，其特征在于：所述虚拟电厂介入的配电侧市场运营模式具体包括：
根据分布式可再生能源预测信息，虚拟电厂对其内部资源进行出力范围和运营成本的聚合，获取虚拟电厂内部灵活性资源输出规律曲线和聚合成本特性；
虚拟电厂代理向上级配电侧电力市场运营商上报各类市场产品的投标价格及出力范围；
配电市场运营商收集所有市场参与者投标信息，考虑各类机组出力范围和成本特性，兼顾输电侧批发市场中各类市场产品价格，根据各产品需求和系统安全运行约束，进行市场统一优化出清，从而确定各虚拟电厂中标价格和数量，直控设备调度计划以及配电系统与输电侧批发市场之间的产品交互计划；
各虚拟电厂代理根据市场出清结果进行内部资源的优化调度，跟随上级市场下发的调度指令。
3.根据权利要求2所述的一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，其特征在于：所述虚拟电厂介入的配电侧市场组织实施流程具体包括：
准备阶段：虚拟电厂代理商应根据其内部分布式能源的种类和参数确定其参与电力市场的竞标方式；配电系统运营商需预先发布交易时间，设定电网运行边界条件，收集内部机组参数，并核定与上级输电侧批发市场之间的市场产品交易价格和交易限制额度；
日前市场阶段：虚拟电厂代理商应根据其日前分布式能源预测结果，上报日前投标计划，制定内部灵活性资源的调度计划或价格激励方法；配电系统运营商需要收集包含虚拟电厂在内的所有市场参与者信息，结合其与输电侧批发市场之间协定的产品交易价格和交易限制额度，进行日前市场优化出清，向上级输电侧批发市场上报各类市场产品的分时交互计划，并向所有市场参与者发布日前市场分时出清结果；
实时市场阶段：虚拟电厂代理商根据实时分布式能源预测结果，更新实时运行计划；配电系统运营商需更新所有市场参与者实时信息，进行实时优化出清，确定其与上级电力市场之间的实时市场产品交互计划，并向所有市场参与者发布实时市场出清结果；
结算阶段：配电系统运营商根据日前和实时的出清结果对虚拟电厂代理进行结算；虚拟电厂代理对结算结果进行审核，并根据配电系统运营商发布的调度计划制定内部灵活性资源调度控制计划，追踪上级市场调度指令。
4.根据权利要求1所述的一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，其特征在于：所述配电侧市场联合优化出清模型具体如下：
式中:ΦDN为配电网总运营成本；T为总运行时段数；NDG为直控发电机组数；NVPP为虚拟电厂个数；为发电机的运营成本函数；/>和/>分别为节点i处的发电机组在t时刻的调频容量和调频里程成本；/>和/>分别为节点i处的发电机组在t时刻提供的有功功率、备用容量、调频容量和调频里程；/>和/>分别为配电系统从上级输电侧省网或区域网批发市场t时刻购入的有功功率、无功功率、旋转备用、调频容量、调频里程的交易价格；/>和/>分别为配电网从输电侧批发市场在节点处时刻购入的有功功率、无功功率、备用容量、调频容量和调频里程；和/>分别为节点i处的虚拟电厂在t时刻有功功率、无功功率、备用容量、调频容量和调频里程的投标价格；/> 和/>分别为配电网从节点i处的虚拟电厂在t时刻购入的有功功率、无功功率、备用容量、调频容量和调频里程。
5.根据权利要求4所述的一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，其特征在于：发电机组运行成本函数表示为：
式中：为旋转备用在t时刻的调用概率；ai，bi，ci为节点i处的传统发电机组运行成本参数。
6.根据权利要求5所述的一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，其特征在于：所述配电侧市场联合优化出清模型的约束条件包括：
采用一种线性化的配电侧潮流方程来描述电网拓扑结构和潮流分布：
式中：NB为配电网结点总数；Pi,t，Qi,t，θi,t，Vi,t分别为节点i在t时刻的注入有功功率、注入无功功率、母线相位及电压幅度的标幺值；SN为系统基准容量；Pij,t，Qij,t，rij，xij分别为节点i和节点j之间线路在t时刻的有功潮流、无功潮流、电阻和电抗的标幺值；/>和/>分别为节点i处的风电场和光伏电站在t时刻提供的有功出力；/>为节点i处的发电机组在t时刻提供的无功功率；/>和/>分别为节点i处的有功和无功负荷需求；
各节点电压及各支路潮流应限制在一定范围内：
式中： P ij和/> Q ij分别为节点i和节点j之间线路的有功和无功功率上、下限；/>和V i分别为节点i处电压限制上、下限；
配电网直控的分布式发电机组及可再生能源机组出力范围受其装机容量和预测值限制：
式中：和/>分别为节点i处的发电机组的有功和无功出力下、上限；λDG为发电机组的功率因数限制值；/>和/>分别为节点i处的风电场和光伏电站在t时刻的预测功率；k和/>分别为单位调频容量下的最小和最大利用比率；
配电系统中各时刻旋转备用、调频容量和调频里程应满足供需平衡：
式中：和/>分别为t时刻系统调频备用需求、调频容量需求和调频里程需求；
虚拟电厂投标模型约束：考虑到各类市场产品之间的耦合关系，虚拟电厂投标模型约束见式(22)至式(28)，其中式(22)至式(25)为有功功率、无功功率、旋转备用和调频容量投标范围约束；式(26)代表了调频容量和调频里程出清结果的时序一致性，即只有提供调频容量服务的虚拟电厂参与者才能提供调频里程服务；式(27)和式(28)代表了有功功率、旋转备用和调频容量3类产品共同受虚拟电厂有功出力投标范围的限制；
式中：和/>分别为节点i处的虚拟电厂在t时刻的有功和无功出力范围的投标下、上限；/>分别为旋转备用、调频容量、调频里程出力范围的投标上限；
为保障各节点处功率因数限制在一点范围内，对虚拟电厂功率因数限制如下：
式中：λVPP为虚拟电厂功率因数限制值。
7.根据权利要求6所述的一种面向零售侧市场的多类电力商品交易方法，其特征在于：所述求解配电侧市场联合优化出清模型，具体包括：
将配电侧市场联合优化出清模型的优化问题进行汇总：
式中：x为决策变量；fn(x)≤0和amx＝bm分别为市场出清模型中涉及的不等式约束和等式约束；am和bm为等式约束中的系数；N为不等式约束总数；M为除式(7)、式(8)、式(19)、式(20)、式(21)之外的等式约束总数；
引入拉格朗日乘子，得到优化问题的拉格朗日增广目标函数如下：
式中：μn为不等式约束n对应的拉格朗日乘子；λm为等式约束m对应的拉格朗日乘子；和/>分别为等式约束条件式(7)、式(8)、式(19)、式(20)、式(21)对应的拉格朗日乘子；
对应的Karush-Kuhn-Tucker条件如下：
对式(32)所得的Karush-Kuhn-Tucker最优化条件进行求解，得到该优化问题的最优解，其中决策变量的计算结果分别对应于虚拟电厂在电力市场中有功功率、无功功率、旋转备用、调频容量和调频里程的分时中标量；
定义满足最优条件时的目标函数V如下：
式中：x*，μ*，λ*分别为满足KKT条件式(32)的决策变量值、不等式约束拉格朗日乘子和等式约束拉格朗日乘子；
各节点的有功和无功功率的分时分节点出清价格，以及旋转备用、调频容量和调频里程的分时价格推导如下：
式中：和/>分别为t时刻配电网节点i处的有功和无功功率的节点出清价格；和/>分别为t时刻配电网旋转备用、调频容量和调频里程的边际出清价格。
8.一种面向零售侧市场的多类电力商品交易系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收虚拟电厂介入的配电侧市场信息，所述虚拟电厂介入的配电侧市场信息包括虚拟电厂介入的配电侧市场运营模式和虚拟电厂介入的配电侧市场组织实施流程；
优化问题建立模块，用于根据虚拟电厂介入的配电侧市场信息，建立配电侧市场联合优化出清的优化问题，其中，所述优化问题的目标为配电系统总运营成本最小化；
模型构建模块，用于根据优化问题构建配电侧市场联合优化出清模型，其中，所述配电侧市场联合优化出清模型的约束条件包括电网拓扑结构和潮流分布、配电网直控的分布式发电机组及可再生能源机组出力范围、配电系统中各时刻旋转备用、调频容量和调频里程以及虚拟电厂投标模型约束；
求解模块，用于求解配电侧市场联合优化出清模型，完成电力商品多样性市场机制的优化。
9.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1-7所述的方法中的任一方法。
10.一种计算设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行根据权利要求1-7所述的方法中的任一方法的指令。
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