应用于中长期电力市场交易中的优化算法的制作方法

1.本发明涉及电力市场交易领域，尤其涉及一种应用于中长期电力市场交易中的优化算法。


背景技术：

2.随着电力体制改革深化推进，将电能作为商品并组织购售电主体参与市场交易，有助于提高电力资源优化配置的水平；以双边协商、集中竞价、挂牌以及合同电量转让等方式开展的电力中长期交易，是我国目前电力市场交易的主要形式；电力交易中的电力交易指数计算及应用，主要是针对集中竞价形式下的成交价格展开分析和计算；采用这种方式，一方面并未充分考虑到电力交易方式的多样性问题；另一方面，仅通过成交价格作为电力交易指数计算的考虑因素，计算出来的指数不能全面的反映买方、卖方市场主体在电力交易中获取的直接效益，并据此指导市场主体开展交易决策。
3.发电企业和电力用户参与市场化交易后将不再按照国家批复上网电价和标杆电价进行发用双方的电费结算，而是通过市场机制形成发用双方的结算价格，价格灵活多样，电费构成多元复杂。目前，有些省份已经建立了科学有效的电力中长期交易规则和相应的结算系统。其中，上网电量包括计划电量和市场电量；交易范围包括日前，月度和年度交易，共有各类交易品种20余种。随着电力市场化交易的深入推进，逐步缩短电力市场化交易结算周期，逐步引入电力现货市场，通过市场化手段更为准确有效地发现电力市场化交易价格。但如何能够快速准确地对市场化交易电量进行准确有效地清分，形成超短期结算清单，发现错误并进行有效提示，提高结算精确度，建立一种应用于中长期电力市场交易中的优化算法是一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种应用于中长期电力市场交易中的优化算法，通过获取各个发电主体在特定时间内的合同电价、合同电量、上网电量以及品种等多个属性，通过对比实际上网电量与合同电量的差值，计算出欠发总电量，充分利用交易规则中欠发电量小于2％时不接受考核的规定，通过将较高电价发电主体的欠发电量不断向较低电价发电主体转移，并尽量保证转移欠发电量后各发电主体的欠发电量在非考核限度内，最终使整体收益最大化。
5.为实现上述目的，本发明提供一种应用于中长期电力市场交易中的优化算法，包括以下步骤：
6.数据获取：获取合同电量、合同电价、实发电量和欠发电量；
7.电量分配：确定各电站所需承担欠发电量的先后顺序，通过比较各电站合同电价的大小，将各电站所对应的合同价格按照一定顺序进行排列；
8.电量修改：按照相关公式对各个电站的合同电量进行修改，并且按照先后顺序依次向各电站分发欠发电量；
9.收益计算：根据公式计算得到整体收益，其中s
ti
表示各个电站的收益。
10.作为优选，在数据获取步骤中，根据各电站的实发电量和合同电量的差值，计算出整体欠发电量，即需要向各个发电电站分配的欠发总电量。
11.作为优选，在电量分配步骤中，通过比较各电站合同均价的大小，将各电站所对应的合同价格由低到高排列，则电价最低的电站优先承担欠发电量，其次是电价次低的电站，以此顺序，直至分配完欠发总电量。
12.作为优选，在电量修改步骤中，由于每个电站的欠发量是由合同电量和实际上网电量所确定，而实际上网电量在某段时间内是可以确定的，因此为了后续确定各个电站所需要承担的欠发电量，就需要修改各个电站所对应的合同电量，偏差范围应当根据发电量/0.98-发电量来确定。
13.作为优选，作为合同价格最高的电站，对于合同电量不进行修改。
14.作为优选，按照电量分配步骤中的所确定的顺序依次向各电站分发欠发电量，直到总欠发电量分配完位置，第一个电站a承担的最大欠发电量q
q1
由下式确定：
15.q
q1
＝q'
ha-q
sa
16.其中q’ha
表示电站a修改后的合同电量，q
sa
表示电站a实际上网电量。
17.作为优选，当q
q1
≥q
qd
，即a电站在2％欠发非考核电量范围内可以承担全部欠发电量，则欠发电量分配结束，电站a所承担的欠发电量就是整体欠发电量q
qd
；如果q
q1
＜q
qd
，即a不能承担全部欠发电量，则需要将剩余欠发电量继续向合同电价第二低的电站b进行分配，此时，电站a所分配的欠发电量为q
q1
，剩余电站需要承担的欠发电量q
q2
为：
18.q
q2
＝q
qd-q
q1
19.而电站b能承担的最大欠发电量为：若q
q2
≤q'
hb-q
sb
，即电站b可以承担剩余的全部欠发电量，并且此时电站b所分配的欠发电量为q
q2
；若q
q2
＞q'
hb-q
sb
，即电站b不能承担剩余的欠发电量，需要继续将剩余欠发电量往下一级电站c分配，此时电站b所分配的欠发电量为q'
hb-q
sb
，电站b以后剩余电站需要承担的欠发电量总量q
q3
为：
20.q
q3
＝q
qd-q
q1-q
q2
21.电站c所能承担的最大欠发电量为：q'
hc-q
sc
，若q
q3
≤q'
hc-q
sc
，则电站c可以承担剩余全部欠发电量，并且承担的欠发电量为q
q3
；若q
q3
＞q'
hc-q
sc
，则剩余欠发电量需要由电站c之后的电站承担，此时，电站c所承担的欠发电量为q'
hc-q
sc
，剩余的欠发电量q
q4
为：
22.q
q4
＝q
qd-q
q1-q
q2-q
q3
23.电站d所能承担的最大欠发电量为：0.02q
hd
，若q
q4
≤0.02q
hd
，则电站d可以在不被考核的情况下承担剩余全部欠发电量，并且承担的欠发电量为q
q4
。
24.作为优选，在收益计算步骤中，每个电站的总收入，按照下列公式进行计算：
[0025][0026]
其中，等式右边第一个括号项为合同收入项；第二括号项为转入/转出合同收入项，p
入
和q
入
分别为转入/转出合同电量和转入/转出合同电价，转入/转出合同是指该电站与另一电站之间的合同交易；最后一个括号项为扣除项，它是由电站欠发所引起的，如果没有欠发电量，则该项为0，括号内的分式项表示“合同均价”；整体收益s
t
由各个电站收益相加，即：
[0027]
本发明的有益效果是：本发明公开了一种中长期电力市场交易中的最优化算法，包括以下步骤：通过获取各个发电主体在特定时间内的合同电价、合同电量、上网电量以及品种等多个属性，通过对比实际上网电量与合同电量的差值，计算出欠发总电量，充分利用交易规则中欠发电量小于2％时不接受考核的规定，通过将较高电价发电主体的欠发电量不断向较低电价发电主体转移，并尽量保证转移欠发电量后各发电主体的欠发电量在非考核限度内，最终使整体收益最大化。本算法针对拥有多个发电站的单位在整体发电量小于合同电量时，充分利用电量交易规则，合理向各个发电主体分配欠发电量，利于电量营销人员快速有效地获得利益最大化的交易结算方案。
附图说明
[0028]
图1为本发明的步骤流程示意图；
[0029]
图2为本发明的分配结构示意图；
[0030]
图3为本发明的详细步骤流程图。
具体实施方式
[0031]
下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、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获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]
本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征
可以明或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0033]
在申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本技术中被描述为示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对已知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本技术所公开的原理的最广范围相一致。
[0034]
由于发电站的发电量会受到各种条件的影响，为了稳固市场环境，国家能源部出台了相关的规定办法对所有的发电站的欠发电量进行了相关考核，只有通过考核的发电站才能进行并网供电，但是不同的发电站所收到的外部环境影响不同，短时间的发电量的会出现波动，为了减少这种波动对考核的影响，特此设定了欠发电量小于2％时不接受考核的规定，从而对发电站的维稳发展提供了有力的保障。
[0035]
请参阅图1至图3，本发明公开了一种应用于中长期电力市场交易中的优化算法，包括以下步骤：数据获取：获取合同电量、合同电价、实发电量和欠发电量；电量分配：确定各电站所需承担欠发电量的先后顺序，通过比较各电站合同电价的大小，将各电站所对应的合同价格按照一定顺序进行排列；电量修改：按照相关公式对各个电站的合同电量进行修改，并且按照先后顺序依次向各电站分发欠发电量；收益计算：根据公式计算得到整体收益，其中s
ti
表示各个电站的收益。在具体实施过程中，当某个单位收到相关的电量订单时，就需要制定相关的合同，在合同中约定相关的电量和电价，同时也需要对本单位所属的发电站的发电量进行摸底调查，了解各个发电站实发电量，通过计算得到总的欠发电量；若单个发电站的实发电量大于合同电量，那说明就能满足合同需求，则无需进行电量调配，若需要结合多个电站的总发电量来满足，则需要根据每个电站的发电成本来进行核算，从而达到最大的利润。
[0036]
为了更方便对本技术的方案进行说明，假设a、b、c、d为同属一个单位的发电站，每个电站的基本交易数据变量如下表所示：
[0037][0038]
为便于说明，特令：
[0039]
(1)a、b、c平发，即q
sa
＝q
ha
、q
sb
＝q
hb
、q
sc
＝q
hc
，或q
sa
＝q
sb
＝q
sc
＝0；
[0040]
(2)d处于“欠发”状态，则整体欠发电量即为q
qd
；
[0041]
(3)d合同电价为四个电站中的最大值，即：
[0042]mhd
＝max{m
ha
，m
hb
，m
hc
,m
hd
}
[0043]
(4)整体欠发电量不超合同总电量的2％，即：(1-2％)
·qht
≤q
st
＜q
ht
。
[0044]
为了解决这个问题，首先就需要在数据获取步骤中，根据各电站的实发电量和合同电量的差值，计算出整体欠发电量，即需要向各个发电电站分配的欠发总电量。为了使得利润最大化，在电量分配步骤中，通过比较各电站合同电价的大小，将各电站所对应的合同价格由低到高排列，则电价最低的电站优先承担欠发电量，其次是电价次低的电站，以此顺序，直至分配完欠发总电量，假设m
ha
＜m
hb
＜m
hc
＜m
md
：则电站a优先承担欠发电量，然后是b、c、d，其中mh表示电价，让电价最低的电站优先承担欠发电量，从而在保证利润最大化的同时也能符合国家的相关规定。
[0045]
在电量修改步骤中，由于每个电站的欠发量是由合同电量和实际上网电量所确定，而实际上网电量在某段时间内是可以确定的，因此为了后续确定各个电站所需要承担的欠发电量，就需要修改各个电站所对应的合同电量，偏差范围应当根据发电量/0.98-发电量来确定，换言之，就是电站a修改后的合同电量为：电站b修改后的合同电量为：电站c修改后的合同电量为：电站d修改后的合同电量为：在实际的操作过程中，电站d作为末级电站，一般不修改电量合同，因为这样会增大电站d的合同电量，本身电站d就电量不足，这样势必会导致欠发电量的进一步增大。
[0046]
当顺序确定后，依次向各电站分发欠发电量，直到总欠发电量被分配完为止。第一个电站a可以承担的最大欠发电量q
q1
由下式确定：
[0047]qq1
＝q'
ha-q
sa
[0048]
如果q
q1
≥q
qd
，即a电站在2％欠发非考核电量范围内可以承担全部欠发电量，则欠发电量分配结束，电站a所承担的欠发电量就是整体欠发电量q
qd
；如果q
q1
＜q
qd
，即a不能承担全部欠发电量，则需要将剩余欠发电量继续向合同电价第二低的电站b进行分配，此时，电站a所分配的欠发电量为q
q1
，剩余电站需要承担的欠发电量q
q2
为：
[0049]qq2
＝q
qd-q
q1
[0050]
而电站b能承担的最大欠发电量为：q'
hb-q
sb
，若q
q2
≤q'
hb-q
sb
，即电站b可以承担剩余的全部欠发电量，并且此时电站b所分配的欠发电量为q
q2
；若q
q2
＞q'
hb-q
sb
，即电站b不能承担剩余的欠发电量，需要继续将剩余欠发电量往下一级电站c分配，此时电站b所分配的欠发电量为q'
hb-q
sb
，电站b以后剩余电站需要承担的欠发电量总量q
q3
为：
[0051]qq3
＝q
qd-q
q1-q
q2
[0052]
电站c所能承担的最大欠发电量为：q'
hc-q
sc
，若q
q3
≤q'
hc-q
sc
，则电站c可以承担剩余全部欠发电量，并且承担的欠发电量为q
q3
；若q
q3
＞q'
hc-q
sc
，则剩余欠发电量需要由电站c之后的电站承担，此时，电站c所承担的欠发电量为q'
hc-q
sc
，剩余的欠发电量q
q4
为：
[0053]qq4
＝q
qd-q
q1-q
q2-q
q3
[0054]
电站d所能承担的最大欠发电量为：0.02q
hd
，若q
q4
≤0.02q
hd
，则电站d可以在不被考核的情况下承担剩余全部欠发电量，并且承担的欠发电量为q
q4
。
[0055]
若q
q4
＞0.02q
hd
，即末级电站d也不能在2％考核范围内承担余下欠发电量，则在
2％非考核范围外的欠发电量(q
qd-q
q1-q
q2-q
q3-q
q4
)需要接受考核，而考核电价是固定的，所以无论哪一级电站承担这部分欠发电量，扣除的资金都是一样的，索性指定末级电站承担剩余全部欠发电量。
[0056]
收益计算：每个电站的总收入s
ti
由“正收入”和“负收入”组成，正收入如合同收入；负收入即为扣除部分，如考核费用等，计算公式如下：
[0057][0058]
其中：等式右边第一个括号项为合同收入项；第二括号项为转入/转出合同收入项，p
入
和q
入
分别为转入/转出合同电量和转入/转出合同电价，转入/转出合同是指该电站与另一电站之间的合同交易；最后一个括号项为扣除项，它是由电站欠发所引起的，如果没有欠发电量，则该项为0，括号内的分式项表示“合同均价”。如果末级电站在2％非考核范围欠发电量范围内还不足以承担剩余欠发电量，则上式还需扣减考核费用项。
[0059]
整体收益s
t
由各个电站收益相加，即：
[0060][0061]
下面通过具体的实施例来对本技术进行说明：
[0062]
以某发电集团a、b、c、d四个电站为例，举例说明整体欠发时的优化过程及优化前后的收益对比。四个电站的基本参数如下表所示：
[0063][0064]
电站a、b、c处于正常“平发”状态，电站d处于“欠发”状态，使整体处于“欠发”状态。电站d不接受考核的电量为：785
÷
0.98-785＝16.02万千瓦时，如果欠发电量大于该值，则超出2％欠发部分的电量需要接受高电价考核(设定考核电价为0.50元/千瓦时)。本例中实际欠发为15万千瓦时，在2％范围内。
[0065]
首先对优化前的情形做相关计算：
[0066]
电站a、b、c处于平发状态，在没有转入/转出合同时的收入就是该电站的总收入，其中：
[0067]
a电站的收益为：300
×
0.21＝63万元；
[0068]
b电站的收益为：500
×
0.22＝110万元；
[0069]
c电站的收益为：600
×
0.23＝138万元；
[0070]
d电站的收益为：800
×
0.24-15
×
0.24＝188.4万元；
[0071]
总收入为：s
t1
＝63+110+138+188.4＝499.4万元；
[0072]
若采用本技术的方案进行计算，对整体的欠发进行优化，首先通过四个电站的参数表所列举的数据，根据各个电站的合同电价大小，由小到大进行排序。根据表中数据，合同电价由小到大分别为a、b、c、d，即如果a在其欠发2％范围内不能承担全部整体欠发电量，则将剩余欠发电量依次按该顺序逐级分配。需要指出：表中数据恰好大小顺序和字母排列顺序一致，如果在其它情况下，将指定合同电价最小值所对应的电站为a，其次是b、c、d
[0073]
由已有数据分别计算各个电站修改后合同电量及可承担最大欠发电量，以电站a为例：a电站的实际上网电量为300万千瓦时，根据上文计算修改后合同电量和可陈动感最大欠发电量的方法，修改后的合同电量应为万千瓦时，可承担最大欠发电量为306.122-300＝6.122万千瓦时，其它各站计算方法相同，计算结果如下表所示。
[0074][0075]
根据所确定的欠发电量分配顺序，依次向各个电站分配欠发电量，直至欠发电量分配完成。
[0076]
根据上表的数据,总欠发电量为15万千瓦时，所以在向电站a分配欠发电量时，a不能在其可承担的最大欠发电量范围内承担剩余的全部欠发电量，需要向下一级电站继续分配。按照分配规则，15万千瓦时欠发电量优先向a分配，由于a可承担的最大欠发电量为6.122万千瓦时，所以a所分配到的欠发电量就是其可承担的最大欠发电量6.122千瓦时，剩余的15-6.122＝8.878万千瓦时的电量继续分配；b可承担的最大欠发电量10.204万千瓦时大于剩余待分配欠发电量8.878万千瓦时，所以b可承担剩余全部欠发电量8.878万千瓦时。
[0077]
由于在向各电站分配整体欠发电量的过程将影响电站内部的合同变化，继而影响每个电站的合同均价，为便于计算或说明，本例规定：在向各电站转移欠发电量过程中的合同电价均分别为欠发承担电站的原合同均价，即表明各电站在承担欠发电量前后的合同均价不变。如：d向a转移电量的合同价格为a的原合同均价0.21。
[0078]
优化后收益计算：
[0079]
a电站的收益为：306.122
×
0.21-6.122
×
0.21＝63万元；
[0080]
b电站的收益为：508.878
×
0.22-8.878
×
0.22＝110万元；
[0081]
c电站的收益为：600
×
0.23＝138万元；
[0082]
d电站的收益为：800
×
0.24-6.122
×
0.21-8.878
×
0.22＝188.761万元；
[0083]
总收入为：
[0084]
相比优化前，优化后总收益提高了：
[0085][0086]
本技术的核心思想是让低电价的电站承担欠发，因整体是欠发，必然有15万的合同无法结算，要尽量让低电价合同不结算，让高电价合同尽量结算，来提高总体收益。现算例中得出的收益增益较小，主要原因是电价差别较小，电量较小，电厂数量较少所导致的结果。
[0087]
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
[0088]
同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
[0089]
同理，应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
[0090]
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明数字允许有
±
20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本技术一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
[0091]
针对本技术引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本技术作为参考，但与本技术内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本技术权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本技术中的)也除外。需要说明的是，如果本技术附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本技术内容有不一致或冲突的地方，以本技术的描述、定义和/或术语的使用为准。
[0092]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。