一种柔性负荷市场出清电价调节方法、装置、设备及介质与流程

[0001]
本申请涉及电力市场领域，尤其涉及一种柔性负荷市场出清电价调节方法、装置、设备及介质。


背景技术：

[0002]
随着新型负荷，如电动汽车，储能电站等的快速发展，电力系统中柔性负荷的占比逐步上升。柔性负荷能够与电网进行互动，在一定时间内灵活调节其用电行为，以对价格信号做出响应。柔性负荷的增多使得需求侧的可调节潜力也大大增强，柔性负荷作为一种可调节的负荷资源日益受到关注。
[0003]
然而在现在的电力市场框架下，未考虑到柔性负荷参与市场调节，导致了电力系统的调节能力受限的技术问题。


技术实现要素：

[0004]
本申请提供了一种柔性负荷市场出清电价调节方法、装置、设备及介质，用于解决现在的电力市场框架下，未考虑到柔性负荷参与市场调节，导致了电力系统的调节能力受限的技术问题。
[0005]
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种柔性负荷市场出清电价调节方法，包括：
[0006]
获取运行日的电网运行边界条件以及系统主体申报信息，所述系统主体申报信息包括：电价成本申报信息；
[0007]
将所述电网运行边界条件和所述系统主体申报信息输入到预设的现货市场出清模型，使得所述现货市场出清模型根据所述电网运行边界条件更新模型约束条件，并根据所述模型约束条件结合模型目标函数，通过scuc/sced计算方式进行优化求解，得到电网中各个柔性负荷节点的边际电价，以便于按照所述边际电价调节柔性负荷的市场出清电价；
[0008]
其中，所述模型约束条件为所述现货市场出清模型中预设的约束条件，包括：柔性负荷运行约束、能源-负荷平衡约束、备用容量约束、常规电源机组运行约束、风电机组运行约束；
[0009]
所述模型目标函数为所述现货市场出清模型中基于所述电价成本申报信息构建的购电成本最小化目标函数。
[0010]
优选地，所述柔性负荷运行约束具体包括：可中断负荷运行约束和可转移负荷运行约束；
[0011]
其中，所述可中断负荷运行约束具体包括：可中断负荷出力上下限约束和中断次数约束，具体为：
[0012]
(1-i(i1,t))
×
p
min
(i1)≤d1(i1,t)≤(1-i(i1,t))
×
p
max
(i1)(i1＝1,2,...,i1；t＝1,2,...,t)；
[0013]
[0014]
式中，i1为可中断负荷数量，t为调度周期，d1(i1,t)为可中断负荷在时段t的负荷，i(i1,t)为可中断负荷i1在时段t的状态变量，为(0,1)变量；当i(i1,t)＝1时，表示中断负荷，则d1(i1,t)＝0，当i(i1,t)＝0时，表示不中断负荷，则d1(i1,t)＝p
max
(i1)，p
max
(i1)为可中断负荷i1的容量；n(i1)为调度周期内可中断负荷i1的最高中断次数；
[0015]
其中，所述可转移负荷运行约束具体包括：可转移负荷出力上下限约束和可转移电量约束，具体为：
[0016]
p
min
(i2)≤d2(i2,t)≤p
max
(i2)(i2＝1,2,...,i2；t＝1,2,...,t)；
[0017][0018]
式中，q(i2)为可转移负荷i2在调度周期下总的电量需求，d2(i2，t)为可转移负荷在时段t的负荷。
[0019]
优选地，所述能源-负荷平衡约束具体为：
[0020][0021][0022]
式中，p
e
(e,t)为第e个常规电源机组下的出力，p
w
(w,t)为第w个风电机组在时段t下的出力，d(t)为时段t的负荷需求，d1(i1,t)为可中断负荷在时段t的负荷，d2(i2,t)为可转移负荷在时段t的负荷，d3(i3,t)为固定负荷在时段t的负荷。
[0023]
优选地，所述风电机组运行约束具体为：
[0024][0025]
式中，为风电场w在时段t下的预测出力，p
w
(w,t)为第w个风电机组在时段t下的出力。
[0026]
优选地，所述备用容量约束具体为：
[0027][0028]
式中，r
e
(e,t)为常规能源机组在时段t的备用容量、为可中断负荷在时段t的备用容量、r
i2
(i2,t)为可转移负荷在时段t的备用容量，r(t)为预设的备用容量阈值。
[0029]
优选地，所述常规电源机组运行约束具体包括：常规电源机组出力上下限约束、爬坡率约束和最小开停机时间约束
[0030]
其中，所述常规电源机组出力上下限约束具体为：
[0031][0032]
式中，p
e
(e,t)为第e个常规电源机组在时段t的出力，为常规电源机组的出力下限，为常规电源机组的出力上限，r
e
(e,t)为常规能源机组在时段t的备用容量，为常规能源机组的备用容量下限，为常规能源机组的备用容量上限。
[0033]
优选地，所述常规电源机组运行约束还包括：
[0034][0035]
式中，q(h)为第h个水电机组的日发电量上限，p
h
(h,t)为第h个水电机组在时段t的出力，r
h
(h,t)为第h个水电机组在时段t的备用容量。
[0036]
本申请第二方面提供了一种柔性负荷市场出清电价调节装置，包括：
[0037]
数据获取单元，用于获取运行日的电网运行边界条件以及系统主体申报信息，所述系统主体申报信息包括：电价成本申报信息；
[0038]
模型运算单元，用于将所述电网运行边界条件和所述系统主体申报信息输入到预设的现货市场出清模型，使得所述现货市场出清模型根据所述电网运行边界条件更新模型约束条件，并根据所述模型约束条件结合模型目标函数，通过scuc/sced计算方式进行优化求解，得到电网中各个柔性负荷节点的边际电价，以便于按照所述边际电价调节柔性负荷的市场出清电价；
[0039]
其中，所述模型约束条件为所述现货市场出清模型中预设的约束条件，包括：柔性负荷运行约束、能源-负荷平衡约束、备用容量约束、常规电源机组运行约束、风电机组运行约束；
[0040]
所述模型目标函数为所述现货市场出清模型中基于所述电价成本申报信息构建的购电成本最小化目标函数。
[0041]
本申请第三方面提供了一种柔性负荷市场出清电价调节设备，包括：存储器和处理器；
[0042]
所述存储器用于存储与本申请第一方面提及的柔性负荷市场出清电价调节方法对应的程序代码；
[0043]
所述处理器用于执行所述程序代码。
[0044]
本申请第四方面提供了一种存储介质，所述存储介质中保存有与本申请第一方面提及的柔性负荷市场出清电价调节方法对应的程序代码。
[0045]
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
[0046]
本申请基于典型柔性负荷参与市场电价调节的模式，在考虑柔性负荷的情况下，构建能量市场和备用市场联合出清的现货市场出清模型，实现了将需求侧柔性负荷资源参与现货市场交易的出清电价调节，挖掘和释放需求侧柔性负荷资源的调节潜力，解决了现有的电力系统的调节能力受限的技术问题。
附图说明
[0047]
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0048]
图1为本申请提供的一种柔性负荷市场出清电价调节方法的流程示意图；
[0049]
图2为本申请提供的一种柔性负荷市场出清电价调节装置的结构示意图。
具体实施方式
[0050]
本申请实施例提供了一种柔性负荷市场出清电价调节方法、装置、设备及介质，用于解决现在的电力市场框架下，未考虑到柔性负荷参与市场调节，导致了电力系统的调节能力受限的技术问题。
[0051]
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0052]
请参阅图1，本申请第一个实施例提供了一种柔性负荷市场出清电价调节方法，包括：
[0053]
步骤101、获取运行日的电网运行边界条件以及系统主体申报信息，系统主体申报信息包括：电价成本申报信息。
[0054]
需要说明的是，柔性负荷的成本分为用电成本和机会成本两个部分，用电成本与负荷的响应量相关，而负荷的响应量又与电价相关。为简化建模过程，可以合理的假设柔性负荷的响应量与电价线性相关，并定义负荷响应量对电价的敏感度因子，即负荷弹性系数α
r
、β
r
。除用电成本外，柔性负荷响应还会产生相应的机会成本，二者共同构成了柔性负荷的成本。
[0055]
更具体地，假定柔性负荷的响应量与电价线性相关，柔性负荷的响应量可由下式进行表示：
[0056]
p
r,t
＝α
r
×
c
r，t
+β
r
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0057]
式中，p
r,t
表示第r个柔性负荷在t时刻时在市场中的响应量，主要与电价线性相关；c
r,t
表示负荷r在t时刻的出清电价；α
r
、β
r
为价格弹性系数，表示负荷r的响应量对电价的敏感程度，α
r
＜0、β
r
＞0恒成立且绝对值越小，表示该类型负荷在市场环境下对价格信号越不敏感。
[0058]
基于上述响应关系，柔性负荷的成本可由下式进行表示：
[0059]
c
r,t
＝c
r,t
×
p
r,t
×
δt+f
r,t
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0060]
式中，c
r,t
表示负荷r在t时刻的成本，包括用电成本和机会成本两部分，其中，f
r,t
为负荷r在t时刻的机会成本；δt为柔性负荷响应持续的时间间隔。
[0061]
将式(1)代入(2)中可得柔性负荷的成本函数如下所示：
[0062]
c
r,t
＝α
r
×
c
r,t2
×
δt+β
r
×
c
r,t
×
δt+f
r,t
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0063]
由上式可知柔性负荷的成本为电价的二次函数形式，用户可根据上式对其负荷进行报价。
[0064]
步骤102、将电网运行边界条件和系统主体申报信息输入到预设的现货市场出清模型，使得现货市场出清模型根据电网运行边界条件更新模型约束条件，并根据模型约束条件结合模型目标函数，通过scuc/sced计算方式进行优化求解，得到电网中各个柔性负荷节点的边际电价，以便于按照边际电价调节柔性负荷的市场出清电价。
[0065]
其中，本实施例提供的现货市场出清模型中的模型约束条件为现货市场出清模型中预设的约束条件，包括：柔性负荷运行约束、能源-负荷平衡约束、备用容量约束、常规电
源机组运行约束、风电机组运行约束。
[0066]
其中，将柔性负荷分成可中断、可转移两类，分别对这两类负荷进行建模，分别得到可中断负荷和可转移负荷的约束条件。对可中断负荷，主要考虑其上下限约束和中断次数的约束，分别如式(4)、式(5)所示：
[0067]
(1-i(i1,t))
×
p
min
(i1)≤d1(i1,t)≤(1-i(i1,t))
×
p
max
(i1)(i1＝1,2,...,i1；t＝1,2,...,t)
ꢀꢀꢀ
(4)
[0068][0069]
式中，可中断负荷数量为i1，t为调度周期，i(i1,t)为可中断负荷i1在时段t的状态变量，为(0,1)变量；当i(i1,t)＝1时，表示中断负荷，则d1(i1,t)＝0，当i(i1,t)＝0时，表示不中断负荷，则d1(i1,t)＝p
max
(i1)，p
max
(i1)为可中断负荷i1的容量；n(i1)为调度周期内可中断负荷i1的最高中断次数。
[0070]
对可转移负荷，主要考虑出力上下限约束和可转移电量约束，分别如式(6)、式(7)式所示：
[0071]
p
min
(i2)≤d2(i2,t)≤p
max
(i2)(i2＝1,2,...,i2；t＝1,2,...,t)
ꢀꢀ
(6)
[0072][0073]
式(7)中，q(i2)为可转移负荷i2在调度周期下总的电量需求，d2(i2,t)为可转移负荷在时段t的负荷。
[0074]
模型目标函数为现货市场出清模型中基于电价成本申报信息构建的购电成本最小化目标函数。
[0075]
更具体地，能源-负荷平衡约束具体可表示为：
[0076][0077][0078]
式中，p
e
(e,t)为第e个常规电源机组下的出力，p
w
(w,t)为第w个风电机组在时段t下的出力，d(t)为时段t的负荷需求，d1(i1,t)为可中断负荷在时段t的负荷，d2(i2,t)为可转移负荷在时段t的负荷，d3(i3,t)为固定负荷在时段t的负荷。
[0079]
备用容量约束可由下式表示：
[0080][0081]
式中，r
e
(e,t)、分别表示常规能源机组、可中断负荷、可转移负荷在时段t的备用容量，r(t)为预设的备用容量阈值。
[0082]
对于常规电源机组，还需考虑机组出力上下限约束：
[0083]
[0084][0085][0086]
爬坡率约束：
[0087][0088]
式中，分别为第e个发电机组的向上、向下爬坡速率，p
e
(e,t)为第e个常规电源机组在t时段下的出力，u
e
(e,t)为第e个常规电源机组在t时段下的电压。
[0089]
最小开停机时间约束：
[0090][0091][0092]
式中，t
u
(e)、t
d
(e)分别为第e个发电机的最小连续开机时间和最小连续停机时间。i
e
(e,t)为第e个常规电源机组在t时段下的电流。
[0093]
对于风电，只需考虑其机组的上下限约束
[0094][0095]
式中，为风电场w在时段t下的预测出力，p
w
(w,t)为第w个风电机组在时段t下的出力。
[0096]
常规电源机组运行约束还包括水电机组，而且由于水电机组日发电量存在上限，因此还需考虑水电的水量约束。
[0097][0098]
式中，q(h)为第h个水电机组的日发电量上限，p
h
(h,t)为第h个水电机组在时段t的出力，r
h
(h,t)为第h个水电机组在时段t的备用容量。
[0099]
最后，基于上述实施例构建的现货市场出清模型，及其约束条件，按照获取到的市场主体电价申报信息以及运行日的电网运行边界条件，采用安全约束机组组合(scuc)、安全约束经济调度(sced)算法进行优化计算，出清得到日前市场交易结果。
[0100]
具体为采用节点电价定价机制，通过计算sced模型，获得各约束条件的对偶乘子后，出清形成每小时的节点的边际电价，以便于按照此边际电价调节柔性负荷的市场出清电价。
[0101]
本申请实施例基于典型柔性负荷参与市场电价调节的模式，在考虑柔性负荷的情况下，构建能量市场和备用市场联合出清的现货市场出清模型，实现了将需求侧柔性负荷资源参与现货市场交易的出清电价调节，挖掘和释放需求侧柔性负荷资源的调节潜力，解决了现有的电力系统的调节能力受限的技术问题。
[0102]
同时，通过应用本实施例的现货市场出清模型，利用获取的市场主体电价申报信息以及运行日的电网运行边界条件，可以进一步柔性负荷现货市场出清电价的动态调整，提高出清电价调整的效率。
[0103]
以上为本申请提供的一种柔性负荷市场出清电价调节方法的一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种柔性负荷市场出清电价调节装置的一个实施例的详细说明。
[0104]
请参阅图2，本申请第二个实施例提供了一种柔性负荷市场出清电价调节装置，包括：
[0105]
数据获取单元201，用于获取运行日的电网运行边界条件以及系统主体申报信息，系统主体申报信息包括：电价成本申报信息；
[0106]
模型运算单元202，用于将电网运行边界条件和系统主体申报信息输入到预设的现货市场出清模型，使得现货市场出清模型根据电网运行边界条件更新模型约束条件，并根据模型约束条件结合模型目标函数，通过scuc/sced计算方式进行优化求解，得到电网中各个柔性负荷节点的边际电价，以便于按照边际电价调节柔性负荷的市场出清电价；
[0107]
其中，模型约束条件为现货市场出清模型中预设的约束条件，包括：柔性负荷运行约束、能源-负荷平衡约束、备用容量约束、常规电源机组运行约束、风电机组运行约束；
[0108]
模型目标函数为现货市场出清模型中基于电价成本申报信息构建的购电成本最小化目标函数。
[0109]
更具体地，柔性负荷运行约束具体包括：可中断负荷运行约束和可转移负荷运行约束；
[0110]
其中，可中断负荷运行约束具体包括：可中断负荷出力上下限约束和中断次数约束，具体为：
[0111]
(1-i(i1,t))
×
p
min
(i1)≤d1(i1,t)≤(1-i(i1,t))
×
p
max
(i1)(i1＝1,2,...,i1；t＝1,2,...,t)；
[0112][0113]
式中，i1为可中断负荷数量，t为调度周期，d1(i1,t)为可中断负荷在时段t的负荷，i(i1,t)为可中断负荷i1在时段t的状态变量，为(0,1)变量；当i(i1,t)＝1时，表示中断负荷，则d1(i1,t)＝0，当i(i1,t)＝0时，表示不中断负荷，则d1(i1,t)＝p
max
(i1)，p
max
(i1)为可中断负荷i1的容量；n(i1)为调度周期内可中断负荷i1的最高中断次数；
[0114]
其中，可转移负荷运行约束具体包括：可转移负荷出力上下限约束和可转移电量约束，具体为：
[0115]
p
min
(i2)≤d2(i2,t)≤p
max
(i2)(i2＝1,2,...,i2；t＝1,2,...,t)；
[0116][0117]
式中，q(i2)为可转移负荷i2在调度周期下总的电量需求，d2(i2,t)为可转移负荷在时段t的负荷。
[0118]
更具体地，能源-负荷平衡约束具体为：
[0119][0120][0121]
式中，p
e
(e,t)为第e个常规电源机组下的出力，p
w
(w,t)为第w个风电机组在时段t下的出力，d(t)为时段t的负荷需求，d1(i1,t)为可中断负荷在时段t的负荷，d2(i2,t)为可转移负荷在时段t的负荷，d3(i3,t)为固定负荷在时段t的负荷。
[0122]
更具体地，风电机组运行约束具体为：
[0123][0124]
式中，为风电场w在时段t下的预测出力，p
w
(w,t)为第w个风电机组在时段t下的出力。
[0125]
更具体地，备用容量约束具体为：
[0126][0127]
式中，r
e
(e,t)为常规能源机组在时段t的备用容量、为可中断负荷在时段t的备用容量、为可转移负荷在时段t的备用容量，r(t)为预设的备用容量阈值。
[0128]
更具体地，常规电源机组运行约束具体包括：常规电源机组出力上下限约束、爬坡率约束和最小开停机时间约束。
[0129]
其中，常规电源机组出力上下限约束具体为：
[0130][0131]
式中，p
e
(e,t)为第e个常规电源机组在时段t的出力，为常规电源机组的出力下限，为常规电源机组的出力上限，r
e
(e,t)为常规能源机组在时段t的备用容量，为常规能源机组的备用容量下限，为常规能源机组的备用容量上限。
[0132]
更具体地，水电机组运行约束具体为：
[0133][0134]
式中，q(h)为第h个水电机组的日发电量上限，p
h
(h,t)为第h个水电机组在时段t的出力，r
h
(h,t)为第h个水电机组在时段t的备用容量。
[0135]
以上为本申请提供的一种柔性负荷市场出清电价调节装置的一个实施例的详细说明，下面为本申请提供的一种柔性负荷市场出清电价调节设备及存储介质的实施例的详细说明。
[0136]
本申请第三个实施例提供了一种柔性负荷市场出清电价调节设备，包括：存储器和处理器；
[0137]
存储器用于存储与本申请第一个实施例提及的柔性负荷市场出清电价调节方法对应的程序代码；
[0138]
处理器用于执行程序代码，以实现本申请第一个实施例提及的柔性负荷市场出清电价调节方法。
[0139]
本申请第四个实施例提供了一种存储介质，存储介质中保存有与本申请第一个实施例提及的柔性负荷市场出清电价调节方法对应的程序代码。
[0140]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0141]
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0142]
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0143]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0144]
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0145]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0146]
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。