一种促进风电消纳的多时间尺度发电权交易方法
【专利说明】一种促进风电消纳的多时间尺度发电权交易方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统领域，涉及一种促进风电消纳的多时间尺度发电权交易方 法。 【【背景技术】】
[0002] 发电权指发电厂商发电运行并将电能出售给电网或用户的权利。在管制电力系统 中，它对应于厂商在特定调度机制下获得发电配额；而在自由竞争的电力市场中，它指厂商 在提前电能市场（如远期市场、日前市场）中的中标电量。相应地，发电权交易即指上述配 额或中标电量的买卖。
[0003] 发电权交易本质上是电力系统再调度、发电资源重新配置的过程。积极、合理的发 电权交易能够使经济尚效、供电可靠的发电厂商替代尚耗能、尚风险发电厂商承担负荷，提 升系统运行的经济性和可靠性，同时使参与交易的厂商获益。需指出的是，发电权交易完成 后，各发电厂商的出力计划会相应调整，这意味电力系统运行方式的改变。
[0004] 长期以来，我国的发电权交易以中长期电量交易为主，在年、月、周等时间尺度上 对各个发电厂商的发电量进行调整，不涉及网络阻塞等运行层面的问题。发电权交易主要 用于处理水电厂来水情况的随机性，规避弃水和水电缺额的风险，实现水火置换；而水火互 济、丰枯互补是我国发电权交易的基本原则。"以大易小"、"压大上小"是我国发电权交易的 另一准则与特征，在三公调度的背景下，利用高效大型火电机组替代高耗能的老厂、小厂承 担负荷。发电权交易在发电资源重新配置特别是短期的电力系统运行方式调整方面的效益 并未有得到充分发挥。
[0005] 近年来，随着能源危机和环境恶化问题的加剧，以风力发电为代表的可再生能源 电力获得了持续、迅速的发展，电力系统中可再生能源渗透率不断提高。与火电、水电等常 规电源相比，风电出力具有随机性、波动性，这给电力系统运行带来了极大挑战。风电预测 是降低系统运行不确定性有效途径，目前较为常见的风电功率短期预测可以划分为日前、 4h前和lh前三种不同时间尺度。
[0006] 在现有的风电功率的消纳过程中，通常以日前功率预测为基础，制定电力系统日 前运行方案；在实时运行过程中，根据风电实际出力实时调整各发电机组、发电厂的出力， 保证系统功率平衡。这种"日前计划+实时调整"的风电消纳策略并没有充分利用不同时 间尺度下风电功率预测信息；由于在实时的时间尺度上，电力系统中可供调整的发电资源 已非常有限，这将限制发电功率的调整，造成系统因实际风电功率不足而失负荷或因实际 风电功率过多而弃除部分风功率的不利后果。
[0007] 综上，现有的发电权交易方法没有充分其自身在发电资源重新配置，特别是系统 运行灵活调整方面的潜力；同时，现有的风电消纳体系也无法充分利用不同时间尺度的风 电功率预测信息，有必要结合风电功率预测结果，设计发电权交易方法，灵活调整系统运行 方式，促进风电功率消纳。 【
【发明内容】
】
[0008] 本发明的目的在于针对现有发电权交易方法的不足，提供一种促进风电消纳的多 时间尺度发电权交易方法，充分利用不同时间尺度下、不同精度的风电功率预测结果，发掘 电力系统中的灵活调节资源，促进风电吸纳，降低系统失负荷或弃除风电功率的风险，从而 提升电力系统运行的经济性与安全性。
[0009] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0010] 一种促进风电消纳的多时间尺度发电权交易方法，包括以下步骤：
[0011] 步骤一：以远期合同和日前风电功率预测为基础，进行日前发电权交易，确定各发 电厂商日前发电权，锁定大型火电机组的开机、停机状态；
[0012] 步骤二：以日前发电权交易结果和4h前更新的风电功率预测结果为基础，开展4h 前发电权交易，确定各厂商的发电权，调整快速启停机组的开机、关机状态；
[0013] 步骤三：以4h前发电权交易结果和lh前风电功率预测结果为基础，进行lh前发 电权交易，确定各厂商最终发电权和电力系统运行方式。
[0014] 本发明进一步的改进在于：步骤一中通过建立日前发电权交易模型确定各发电厂 商日前发电权；
[0015]日前发电权交易模型为：
[0016](1) t=\
ij
[0017] 式中：F表示发电权交易社会效益的总和；表示购买方发电厂商i、售出方发电 厂商j进行发电权交易的社会效益，即二者报价的差值，发电商i向发电商j购买的发 电量；下标t表示交易时段；T= 24表示日前发电权交易市场。
[0018]日前发电权交易约束条件：
[0025] 其中，表示发电厂商i在日前交易中希望购买的发电权；€表示未进行日前 交易时电厂商i的发电权，表示日前交易结算后发电厂商i所拥有的发电权；式（4)给 出了发电厂商i在日前交易中购买发电权的限制，如机组容量、最小技术出力；相应地，式 (5)-式（7)中下标为j的变量和约束表示与发电权出售方j相关的变量和约束。
[0026] 本发明进一步的改进在于：步骤二中通过建立4h前发电权交易模型确定各发电 厂商4h前发电权；
[0027] 4h前发电权交易模型： T_ /!
[0036] 式中上标T= 4表示4h前发电权交易，相应变量与约束的含义与日前模型类似。
[0037] 本发明进一步的改进在于：步骤三中通过建立lh前发电权交易模型确定各发电 厂商lh前发电权；
[0038] lh前发电权交易模型：
[0048] 式中T= 1表示lh前发电权交易，变量和约束的含义与日前、4h前模型类似。特 别地，由于邻近系统运行时刻（仅提前lh)，在式（22)中考虑电力系统运行约束，包括系统 功率平衡、线路传输容量限制。
[0049] 与现有的发电权交易方法和风电消纳方法相比，本发明具有如下突出有益效果：
[0050] 本方法通过多时间尺度的发电权交易实现了电力系统再调度和发电资源的重新 配置，充分利用了逐渐精确的风电功率预测结果，在日内运行中适时地调整了快速启停机 组的开停状态，发掘系统灵活调节资源、配合风电机组运行，能够促进风电功率的消纳，提 升风电场的收益，降低系统生产成本，降低电力系统运行中失负荷或者弃除风电功率的风 险。 【【附图说明】】
[0051] 图1为本发明的整体流程图；
[0052] 图2为一个具体实施例风电场的日实际出力曲线；
[0053] 图3为一个具体实施例风电场的日前功率预测结果；
[0054] 图4为一个具体实施例风电场的4h前功率预测结果；
[0055] 图5为一个具体实施例风电场的lh前功率预测结果。 【【具体实施方式】】
[0056] 以风电功率预测为基础，在日前到实时的时间尺度空隙内，设置日前、4h前和lh 前三种不同时间尺度的发电权交易（对应于三种常见时间尺度的风电功率预测）；通过它 们特别是日内（4h前）的发电权交易，根据风电功率预测结果的更新，调整中小规模火电机 组、燃气轮机的启停状态，实现发电资源的重新配置，配合风电功率消纳。
[0057] 请参阅图1所示，本发明一种促进风电消纳的多时间尺度发电权交易方法，包括 以下步骤：
[0058] 步骤一：以远期合同和日前风电功率预测为基础，进行日前发电权交易，确定各发 电厂商日前发电权，锁定大型火电机组的开机、停机状态。本步骤与现有的长时间尺度发电 权交易功能上类似，目的在于弥补中长期交易计划和发电厂商特别是风电场实际发电能力 的差别，校验电力系统平衡约束，调整中长期交易计划。当允许风电参与中长期市场时，此 环节的意义在于允许风电厂商根据日前功率预测结果，进行发电权的"多退少补"，避免违 约或弃风。当风电厂商不允许参与中长期市场时，此环节的意义在于引导以火电为主的发 电厂商为风电让出带负荷空间。
[0059] 公式（1)为撮合交易机制下的日前发电权交易模型，它以社会效益最大化为目标 函数：
[0060]
(1)
[0061] 式中：F表示发电权交易社会效益的总和；表示发电厂商i(购买方）、j(售出 方）进行发电权交易的社会效益，即二者报价的差值，％发电商i向发电商j购买的发电 量；下标t表示交易时段；T= 24表示日前发电权交易。
[0062] 发电厂商i购买的发电权应低于其发电权需求：
[0063]
[0066]
[0064] 式中表示发电厂商i在日前交易中希望购买的发电权。[0065]同时，发电厂商i结算后的发电权，满足其运行的技术约束：
[0067]
[0068] 式中表示未进行日前交易时电厂商i的发电权，表示日前交易结算后发 电厂商i所拥有（承担）的发电权。式⑷表示对发