申请/专利权人：大连理工大学;昆明电力交易中心有限责任公司

申请日：2021-09-23

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN113869975B

主分类号：G06Q30/0601

分类号：G06Q30/0601;G06Q30/08;G06Q50/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2022.01.21#实质审查的生效;2021.12.31#公开

摘要：本发明提出一种耦合水电弃能消纳的日前现货市场多阶段出清方法。第一阶段引入弃能电站报价修正策略，通过等比例调减弃能电站报价，实现市场优先出清，从自身角度消纳弃能；第二阶段引入上游电站电量控制策略，利用下游电站弃能反向推算上游电站应消减电量，构建日电量控制约束，从上游电站电量角度消纳弃能；第三阶段引入上游电站出力控制策略，考虑梯级滞时精细化推算上游电站各时段出力上限，构建了出力控制约束，从上游电站电力角度消纳弃能；最后基于“谁获利、谁负责”的公平性原则，构建了多阶段结算补偿策略。本发明能够有效协调上下游电站出清电量，避免报价不匹配导致的竞争性弃水，为高比例水电市场现货交易提供了新的思路。

主权项：1.一种耦合水电弃能消纳的日前现货市场多阶段出清方法，其特征在于，包括如下步骤：1根据各电站投标信息及电网运行约束、市场边界条件，构建常规出清模型M，并计算确定常规出清结果；2若常规出清结果发生弃能，则引入多阶段弃能消纳策略，逐阶段优化出清，以减少水电站弃水；具体如下：第一阶段：弃能电站报价修正策略；即通过调减弃能电站报价，使其能够优先出清，从而减少弃能；第二阶段：上游电站电量控制策略；即通过削减弃能电站上游电站成交电量，减少下泄水量，从而减少下游电站弃能；第三阶段：上游电站出力控制策略；即根据上下游滞时关系，削减上游电站出力，进一步精细化减少下游电站弃能；3根据步骤2中多阶段弃能消纳策略，在常规出清模型M基础上，分别引入控制性约束，构建多阶段出清模型：第一阶段出清模型M1、第二阶段出清模型M2、第三阶段出清模型M3；4为确保各电站获得合理补偿收益，针对第一阶段设计激励相容的结算补偿策略，针对第二、三阶段设计净收益公平分享结算补偿策略；5按顺序依次开展三阶段出清计算，逐阶段减少水电站弃能，并确定各阶段出清结果及节点电价；6根据不同阶段出清结果及节点电价，按照步骤4中结算补偿策略进行结算；所述的常规出清模型M具体如下：A.目标函数：系统购电费用最小 式中：为水电h第k段能量报价；为火电机组th第k段能量报价；为火电机组th在时段t的启动成本；为水电h在时段t的第k段能量报价中标出力；为火电机组th在时段t的第k段能量报价中标出力；火电按机组报价，水电按厂站报价；h和H分别为水电站编号和总数；th和TH分别为火电机组编号和总数；t和T分别为交易时段编号和总数；k和K分别为发电商申报能量段编号和总数；B.约束条件1系统负荷平衡约束 式中：Dt为时段t的系统总负荷；2线路潮流约束 式中：为线路l的潮流传输极限；Gl,h为水电h所在节点对线路l的发电输出功率转移分布因子；Gl,th为火电th所在节点对线路l的发电输出功率转移分布因子；Gl,i为节点i对线路l的转移分布因子；Di,t为节点i在时段t的母线负荷值；i和I分别为节点编号和总数；l和L分别为线路编号和总数；3梯级水电站约束a水量平衡方程 式中：Vh,t为电站h在时段t的库容；QNh,t为电站h在时段t的区间入库流量；QOh,t为电站h在时段t的出库流量；为电站h的第up个直接上游电站在时段t-τh,up的出库流量；UPh为电站h的直接上游电站集合；τh,up为电站h到up的水流滞时；b出库流量方程 式中：QPh,t为电站h在时段t的发电流量；QSh,t为电站h在时段t的弃水流量；c初始水位约束 式中：Zh,begin为电站h的调度期初始水位；d水位上下限约束 式中：和Zh分别为电站h的水位上限和下限；e出库流量上下游约束 式中：和QOh分别为电站h的出库流量上限和下限；f发电流量上下限约束 式中：和QPh分别为电站h的发电流量上限和下限；g弃水流量约束 h出力限制约束 式中：和分别为电站h的出力上限和下限；i净水头方程 式中：ZQh,t、Hh,t及hlossh,t分别为电站h在时段t的尾水位、发电净水头、水头损失；j水位库容曲线 式中：fh,zv·为电站h的水位库容关系函数；k尾水位泄量曲线 式中：fh,zq·为电站h的尾水位泄量关系函数；l水电出力函数 式中：fh·为电站h的出力函数；4火电机组约束a机组出力约束 式中：αth,t为火电机组th在时段t的启停状态变量，αth,t＝1为开机状态，αth,t＝0为关机状态；和分别为火电机组出力上限和下限；b机组爬坡约束 式中：和分别为火电机组th最大上爬坡率和最大下爬坡率；c机组最小连续开停机时间约束 式中：和分别为火电机组th最小连续开机时间和最小连续停机时间；步骤2中所述的多阶段弃能消纳策略具体如下：A.第一阶段：弃能电站报价修正策略本阶段主要从弃能电站自身出发，通过调减弃能电站报价，使其能够优先出清，以获得更多的中标电量，减少弃能；同时需要引入两类约束以保证再次出清结果的合理性；1修正弃能电站报价对于产生弃能的电站，引入一个小于1的修正系数，通过将各段报价与修正系数相乘，确定最终的弃能修正报价，修正后的报价应小于当前市场所有市场主体的报价；若常规市场出清后有多个电站弃能，则应在保持弃能电站原报价序列的基础上修正报价，即满足式21，以确保在有限的市场空间内优先消纳原报价更低的弃能电量； 式中：λi,k和λj,k分别为弃能电站i和j修正前第k段电能量报价；λ′i,k和λ′j,k分别为弃能电站i和j修正后第k段电能量报价；2构建控制约束控制约束包括非弃能电站弃能控制约束、弃能电站弃能控制约束以及弃能电站出力控制约束；具体构建方法如下：a非弃能电站弃能控制约束；常规出清中非弃能的电站，在本阶段出清中仍不能产生弃能；即满足式22： 式中：QS′i,t为非弃能电站i在本阶段出清中时段t的弃水流量；b弃能电站弃能控制约束；常规出清中弃能的电站，在本阶段出清中不能产生新的弃能；即满足式23： 式中：QSi,t为弃能电站i在常规出清中时段t的弃水流量；c弃能电站出力控制约束；常规出清中弃能的电站，在本阶段出清中不能中标弃能出力之上、本不应中标的出力，故各时段需要增加最大可中标出力控制约束；即满足式24： 式中：P′i,t为弃能电站i在本阶段出清中时段t的中标出力；为弃能电站i在本阶段出清中时段t的最大可中标出力；弃能电站各时段最大可中标出力确定方法步骤如下：步骤1：确定弃能电站各时段耗水率；根据常规出清结果，采用式25确定耗水率； 式中：ri,t为弃能电站i在常规出清中时段t的耗水率；QPi,t为弃能电站i在常规出清中时段t的发电流量；Pi,t为弃能电站i在常规出清中时段t的中标出力；步骤2：确定弃能电站各时段弃能出力；采用式26计算弃能电站各时段弃能出力； 式中：PS′i,t为弃能电站i在常规出清中时段t的弃能出力；为弃能电站i在时段t的出力上限；步骤3：按照式27计算弃能电站各时段最大可中标出力； B.第二阶段：上游电站电量控制策略首先，从最后一个弃能时段t′开始，根据第一阶段弃能电站时段[1,t']弃能情况计算上游电站对应时段应削减电量；然后将第一阶段中标电量与应削减电量之差作为上游电站在本阶段出清中时段[1,t']的最大可中标电量，据此构建上游电站电量控制约束，并将其嵌入出清模型中，进而从“电量”角度减少下游电站弃能；上游电站电量控制约束构建步骤如下：步骤1：确定最后一个弃能时段t'；根据第一阶段出清结果，确定弃能电站最后一个弃水时段，并标记为t'；步骤2：确定上游电站时段[1,t']的平均耗水率；根据第一阶段出清结果，首先采用式25确定各时段耗水率r′i-1,t，然而根据式28确定时段[1,t']平均耗水率； 式中：r′i-1为上游电站i-1在第一阶段出清中时段[1,t′]平均耗水率；r′i-1,t为上游电站i-1在第一阶段出清中时段t的耗水率；步骤3：根据第一阶段出清中弃能电站弃能情况，按照式29确定上游电站应削减电量； 式中：ES″i-1为上游电站i-1应削减电量；Δt为时段t的小时数；步骤4：按照式30计算上游电站最大可中标电量； 式中：为上游电站i-1在本阶段出清中时段[1,t']最大可中标电量；步骤5：构建上游电站电量控制约束； 式中：P″i-1,t为上游电站i-1在本阶段出清中时段t的中标出力；C.第三阶段：上游电站出力控制策略首先，根据弃能电站弃能情况以及上下游滞时关系，推算上游电站出力应削减值及削减时段；然后，将对应时段的第二阶段中标出力与应削减出力之差作为上游电站在本阶段中最大可中标出力，据此构建上游电站出力控制约束，并将其嵌入出清模型中，进而从“电力”角度减少下游电站弃能；上游电站出力控制约束构建步骤如下：步骤1：标记弃能时段；根据第二阶段出清结果，逐时段遍历标记弃能电站弃能时段，并将其添加至弃能时段集合Ψ，然后根据上下游滞时关系将弃能时段集合转换为上游电站时段集合Φ；步骤2：确定上游电站时段t”耗水率；具体方式参见式25；步骤3：根据第二阶段出清结果，按照式32确定上游电站时段t”应削减出力； 式中：PS″′i-1,t为上游电站i-1在第三阶段出清中时段t应削减出力；QP″i,t为弃能电站i在第二阶段出清中时段t的弃水流量；r″i-1,t为上游电站i-1在第二阶段出清中时段t的耗水率；步骤4：按照式33计算上游电站时段t最大可中标出力； 式中：为上游电站i-1在本阶段出清中时段t的最大可中标出力；P″i-1,t为上游电站i-1在第二阶段出清中时段t的中标出力；步骤5：构建上游电站出力控制约束，如式34； 式中：P″i-1,t为上游电站i-1在本阶段出清中时段t的中标出力。

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