专利名称：：一种可配置的电能交易出清方法
技术领域：
：本发明涉及一种可配置的电能交易出清方法。
背景技术：
：为了电力资源的优化配置，节能降耗，需要在更大范围内配置电力资源，因此跨省、跨区的电能交易就不可避免。电能交易能否实现节能降耗的目标，关键的一个问题就是交易的规则及交易出清的方法。简单、稳定、快速的出清方法可以增强市场的透明性和可理解性，进而促进市场交易，提高巿场的效率。电能交易的出清方法有很多种，如排队法，线性规划法，动态规划法，拉格朗闩松弛法，遗传算法等，分别适用于不同的场合。排队法(merit-order)是一种简单、快速的方法，适用于分段递升阶梯报价，统一出清或分区出清的场合。由于其计算简单，速度快，稳定性好，排队法在实际系统中得到了大量应用。常规的排队法的计算过程如下将各电厂各时段的报价值由小到大顺序排队，确定其排队号；对各排队号自上而下累加计算总出力，最小出力以及最大出力；根据某时段的负荷，寻找能覆盖此负荷的排队号；校核最小技术出力等约束，如不满足需要提交给人工处理。传统的排队法存在以下问题当找到能覆盖负荷的排队号不满足最小技术出力等约束时，一种方法是提交给人工处理，一种是穷举所有的组合方法，前一种方法需要人工的干预，不适合作为一种客观的稳定的算法，后一种方法需要穷举，效率低下。比如一个市场有三个电厂，某个时段的报价如表l所示表l<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>根据表1可以得到排队表，如表2所示:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>如果负荷二135，则根据前面所述的方法，找到排队号为3，但是检查约束发现不满足最小出力约束。这时就需要人工干预。实际上，如果将排队号2和排队号3对应的报价交换位置，即可得到可行方案。在运用计算机自动处理时，一种方法是人工干预，一种是对所有的组合方案进行穷举。第一种方法系统不稳定，不客观，第二种方法效率低下。比如，如果有100台机组，在边际价格处有10个约束报价，则需要计算IO！=3.6万种情况。排队法存在的以上问题一定程度上限制了其在市场出清中的应用。
发明内容本发明针对现有技术的不足，提出一种可配置的电能交易出清方法，该方法计算速度快且稳定，可大大减少人工干预的次数。本发明的技术方案如下一种可配置的电能交易出清方法，包括如下步骤(a)根据售电者的注册数据以及当前状态对时段的所有报价单元进行预处理，包括有效性检查，输电价格折算及网损折算；(b)组织价格段数据集合(bl)将某一时段的所有的报价单元按报价从低到高的顺序排序；(b2)将报价相同的报价单元组织为一个价格段，将所有的价格段按价格从低到高的顺序排序；(b3)计算每个价格段的以下数据最大容量等于所有报价单元的最大出力之和；可调容量等于所有报价单元的可调出力之和；约束报价最大容量所有约束报价单元的最大出力之和；无约束报价最大容量所有无约束报价单元的最大出力之和；(C)寻找边际价格段取得要分配的负荷总数；待分配负荷等于总负荷；从第一个价格段开始，依次将价格段的最大容量从待分配负荷中减去；直到未分配负荷小于零为止，当前的价格段就是边际价格段；(d)在边际价格段内分配负荷(dl)如果上个价格段有未开机组，修改本价格段相应的容量最大容量，可调容量，约束报价最大容量，无约束报价最大容量；(d2)如果"无约束报价最大容量"大于待分配负荷，按比例在"无约束报价"中分配负荷，否则必须至少加入一个"约束报价"，进入下一步；(d3)对约束报价，如果有多个，从加入一个约束报价开始，逐渐增加约束报价的数目，采用迭代方法寻找可行方案；如果找到可行方案，则结束，否则一直到所有约束机组开机；如果所有约束机组都调度后还找不到可行方案，则通过向上价格段调整寻找可行方案，若还是找不到可行方案，则向下价格段调整寻找可行方案。进一步地，步骤(a)中对报价单元的有效性检査中，如果市场模式为无约束出清，则所有报价单元都为有效报价，否则根据售电者申报的技术参数计算该时段实际可以达到的最小出力和最大出力，将不满足最大出力、最小出力约束的报价标识为无效报价；最大出力、最小出力的计算需要考虑售电者的最小技术出力，最大出力，向上爬坡速率，向下爬坡速率，最小开机时间，最小停机时间，具体方法如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中，P,.g为售电者g的最小技术出力，iL^为售电者g的最大技术出力；《w为售电者g在时段i的最小出力，/L.g为售电者g在时段i的最大出力；A^和^。，g分别为机组g的向上和向下爬坡速率；《为机组g在时段i-l的出力；如果市场模式中需要考虑物理合同，售电者的技术出力以及爬坡速率应该用以下修正的参数时段最小技术出力—勿理的最小技术出力-时段的物理合同量；时段最大技术出力=物理的最大技术出力-时段的物理合同量；时段的向上爬坡速率=物理的向上爬坡速率-(本时段物理合同量-上时段物理合同时段的向下爬坡速率=物理的向下爬坡速率+(本时段物理合同量-上时段物理合同进一歩地，步骤(d3)所述向上价格段调整寻找可行方案的方法如下计算总可调容量，即等于前面所有价格段的可调容量之和，如果总可调容量大于需要调整量，从价格最高的价格段开始依次进行减小出力的调整，直到总的调整量等于需要调整量。进一步地，歩骤(d3)所述的向下价格段调整寻找可行方案的方法如下将本价格段内未选中的"约束机组"进行标记，进入下一价格段，返回到歩骤(d)进行处理。相关概念说明售电者(seller):市场中一个独立的完成卖电功能的市场参与者。时段电力市场的日前市场中，分为若干个时段出清，一般为24或48。容量段对售电者在每个时段的报价，一般允许有若干个容量段，并且要求各容量段的价格是不降的。机组最小技术出力或称技术最小出力，指发电机组安全运行的最小稳定的发电能力，主要与机组本身的物理特性有关。。(某时刻的)最小出力在具体的某一时刻，发电机组的最小稳定的发电能力，除了受到机组最小技术出力的约束，还受上一时刻出力及最大向下爬坡速率的限制。如果不考虑机组的向下爬坡速率(认为爬坡速率无穷大)，则所有时刻的最小出力都等于机组的最小技术出力。机组最大技术出力发电机组能够达到的最大发电能力。主要受机组容量的限制。某时刻的最大出力在具体的某一时刻，发电机组的最大发电能力。除了受到机组最大技术出力的约束，还受上一时刻出力及最大向上爬坡速率的限制。如果不考虑机组的向上爬坡速率(认为爬坡速率无穷大)，则所有时刻的最大出力都等于机组的最大技术出力。报价单元每个售电者报价的每个时段的报价中的一个容量段的报价，称为一个报价单元，一个报价单元可以由售电者，时段号，容量段号共同唯一标识。每个报价单元包含以下数据开始容量，结束容量，报价，可以计算得到以下数据1)最小出力如果是第一个容量段，最小出力=开始容量，否则，最小出力=0;2)最大出力对所有容量段，最大出力二结束容量-开始容量。3)可调出力对所有容量段，可调出力=最大出力_最小出力。约束报价指具有最小出力约束的报价，只有第一个容量段可能是约束报价。无约束报价指没有最小出力约束的报价，最小出力=0的第一个容量段报价，以及所有的非第一容量段报价都是无约束报价。价格段具有相同的报价的报价单元的数据集合。本发明方法与现有的排队法相比的有益效果在于-一，提出了价格段的概念，出清价的寻找是在不同价格段之间，而不是独立的报价单元之间，因此可以计算反映价格段特性的一些参数，如可调容量，最小出力约束容量等。二、在价格段内寻找可行方案，并考虑前后价格段之间的联系，避免了在全体报价单元之间的查询，提高了交易出清的效率。三、在价格段内寻找可行方案时采用了迭代方法，进一步提高了交易出清的效率。四、传统的排队法在考虑机组最小出力约束的情况下，对一些本来可以出清的情况会出清不了，因此需要人工干预，而利用本发明提出的方法，可以大大减少人工干预的次数。图1是电力市场交易出清的总流程图。图2是时段出清流程图。图3是价格段内分配负荷流程图。图4是迭代寻找可行方案流程图。具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步详细说明。图1是本发明的总流程图。对于每个交易时段，首先读取相关数据，包括机组的初始状态，系统状态，合同数据等，然后对该时段进行出清。所有时段出清完毕后计算一天总的成本、收入利润等。成本中包括机组的启停费用。图2是时段出清的流程图。首先对报价单元进行预处理，也就是对原始的报价，进行有效性检查，输电价格折算，网损折算等，得到处理后的报价，后面步骤中所用的报价数据都是这歩预处理后的报价。预处理后，形成价格段，然后对每个价格段分别检验是否边际价格段。检验一个价格段是否边际价格段，首先确定如果本价格段满发，剩余待分配的负荷。如果待分配的负荷大于零，则这个价格段一定不是边际价格段，迸入下个价格段。否则，在本价格段内分配负荷。如果分配成功，则该价格段即为边际价格段，时段出清结束。否则，检查是否可以通过向上调整(调整上个价格段，即较低价格段的出清量)实现分配。如果向上调整成功，本价格段仍然是边际价格段，时段出清结束。否则，在本价格段中寻找一个总出力不超过总负荷的最大出力方案，确定本价格段未调度的售电者和剩余待分配的负荷，进入下一价格段。图3是在价格段内分配负荷的流程图。首先计算本价格段的一些特性参数，包括最大出力，可调出力，约束报价最大出力及无约束报价最大出力。如果无约束报价的最大容量大于待分配的负荷，则按比例在所有的无约束报价中分配负荷即可，分配成功。否则，调度的有约束报价单元数ffl等于1开始，一直到m等于总约束报价单元数，依次对这m个约束报价单元用图4的迭代算法寻找可行的出清方案。如果在某个m值时找到了可行方案，则循环结束，分配成功。如果一直到m等于总约束报价单元数也没有找到可行方案，则在本价格段内分配负荷不成功。图4是用迭代方法在若干个约束报价单元(m)中寻找可行的出清方按的流程图。假设对应的价格段中的总约束报价单元数为n，这些约束报价单元分别为B1，B2，…，Bn,需要在该价格段中选择m个约束报价单元进行调度。因此，需要分别确定这m个约束报价单元的序号。迭代函数circle(varyPosition)用来确定m个约束报价单元中的第i个的序号。比如，n二8，萨3，指总共有8个约束报价，现在需要在其中寻找三个约束报价来分配负荷。varyPosition=l用来寻找第一个约束报价单元的序号，varyPosition=2用来寻找第二个约束报价单元的序号，VaryPoSition=3用来寻找第三个约束报价单元的序号。在确定了vaiyPosition后，需要确定要寻找的这个约束报价单元的可能的序号范围。如果varyPositio『1，要寻找的这个约束报价单元可以是n个约束报价单元中的任一个。如果varyPosition〉1，寻找的这个约束报价单元的序号需要大于varyPosition-1位选择的序号。比如，varyPosition:2，第一位varyPosition=l时选择的约束单元报价的序号为4，则这个循环中约束报价单元的最小序号为5，最大序号=『8。第varyPosition个约束报价单元的序号j选定了后，判断varyPosition是不是m中的最后一个，即varyPosition是否小于m。如果varyPosition〈m，说明m个约束报价单元还没有全部选定，需要进入下一轮的迭代，即circle(varyPosition+l)。否则说明m个约束报价单元全部选定，对选定的报价单元进行调度。调度的结果有三种可能1)可以调度，2)容量不够，3)总最小出力过大。如果可以调度，则迭代结束，返回结果。如果容量不够，选择的序号j=j+l，重新进行调度。如果总最小出力过大，尝试向上调整。向上调整中，需要首先计算需要前面的价格段下调的出力，如果前面价格的总可调出力大于需要调整的出力，则调度成功，返回结果，否则将这个组合的信息记录，选择的序号j^'+l，重新进行调度。为了说明本发明的原理，这里采用了一个简单系统为例。该系统由四个发电厂组成，分别位于四个节点。每个发电厂拥有一台机组，分别作为一个独立的市场参与者参加市场的竞价。各电厂的主要参数如下。9表3<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>市场模式设定为不分区无合同有约束出清，时段数为3，容量段数为4.市场在这三个时段的负荷见表4。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>吋段1各电厂的报价如表5。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>按照传统的排队法，过程如下1)构造报价排队表如表6所示表6<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>2)根据寻找可行方案。负荷475MW，找到排队号为4，发现不满足最小技术要求，因此需要人工干预。按照本发明提出的方法，市场出清的过程如下。1)报价的预处理首先根据各电厂的初始状态确定其第一时段的技术约束。根据表3，四个电厂的最大最、出力分别如表7所示。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>利用上表对第一时段的报价即表3进行检查，所有报价都有效。2)生成价格段从表5可看出，共有8个价格段，如表8所示。3)寻找边际价格段第一时段的负荷为175,从表8中可知边际价格段为0.11。本价格段需要分配的负荷为175-72=103。在这个价格段内，共有四个报价。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>4)在边际价格段内分配负荷。本段内bidderl，bidder2，bidder3的报价都是第一段报价，因此具有最小出力约束。Bidder4的报价是第三段报价，是可调报价。因此本段的可调报价容量为28=100-72，剩佘的负荷为103-28=75。i.确定最小开机数目。由于单台最大的最小出力为bidder2或者bidder3的60，小于剩余负荷75，因此至少需要新开两台机组。检验发现两台机组的最大最小出力为120，大于剩余负荷75，因此确定需要开启两台机组。ii.在具有最小出力约束的三台机组中寻找满足要求的两台机组。这里利用图4的迭代方法。1Circled)2选择Ghbidder23选择的是第一台机组，不是最后一台(第二台机组)因此迭代调用circle(2)4选择G2-bidder35选择的是第二台机组，即需要选择的最后一台，因此6对Gl=bidder2，G2=bidder3方案进行评估7总最小出力=60+60+72二1928可调出力=2+14二169调整后最小出力=192-16=17610由于176〉175，本方案不可行。11选择G2^idderl.12对Gl=bidder2，G2=bidderl方案进行评估13总最小出力=60+40+72=17214由于172〈175，本方案可行15返回16返回这样，就找到了可行方案，即接受bidderl和bidder2的报价。iii.对找到的可行方案分配负荷。本价格段总负荷为103，减去必然容量60+40=100，还有103-100=3丽.需要将这3MW在bidderl、2及4之间分配。这个分配方法取决于市场规则。比如规定按比例分配，按环保指标分配等。如果规定优先分配给没有技术约束的机组，则这3Mw将分配给bidder4.这样，最终的结果如表9所示。表9<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>权利要求1、一种可配置的电能交易出清方法，包括如下步骤(a)根据售电者的注册数据以及当前状态对时段的所有报价单元进行预处理，包括有效性检查，输电价格折算及网损折算；(b)组织价格段数据集合(b1)将某一时段的所有的报价单元按报价从低到高的顺序排序；(b2)将报价相同的报价单元组织为一个价格段，将所有的价格段按价格从低到高的顺序排序；(b3)计算每个价格段的以下数据最大容量等于所有报价单元的最大出力之和；可调容量等于所有报价单元的可调出力之和；约束报价最大容量所有约束报价单元的最大出力之和；无约束报价最大容量所有无约束报价单元的最大出力之和；(c)寻找边际价格段取得要分配的负荷总数；待分配负荷等于总负荷；从第一个价格段开始，依次将价格段的最大容量从待分配负荷中减去；直到未分配负荷小于零为止，当前的价格段就是边际价格段；(d)在边际价格段内分配负荷(d1)如果上个价格段有未开机组，修改本价格段相应的容量最大容量，可调容量，约束报价最大容量，无约束报价最大容量；(d2)如果“无约束报价最大容量”大于待分配负荷，按比例在“无约束报价”中分配负荷，否则必须至少加入一个“约束报价”，进入下一步；(d3)对约束报价，如果有多个，从加入一个约束报价开始，逐渐增加约束报价的数目，采用迭代方法寻找可行方案；如果找到可行方案，则结束，否则一直到所有约束机组开机；如果所有约束机组都调度后还找不到可行方案，则通过向上价格段调整寻找可行方案，若还是找不到可行方案，则向下价格段调整寻找可行方案。2、根据权利要求1所述的可配置的电能交易出清方法，其特征在于步骤(a)中对报价单元的有效性检查中，如果市场模式为无约束出清，则所有报价单元都为有效报价，否则根据售电者申报的技术参数计算该时段实际可以达到的最小出力和最大出力，将不满足最大出力、最小出力约束的报价标识为无效报价；最大出力、最小出力的计算需要考虑售电者的最小技术出力，最大出力，向上爬坡速率，向下爬坡速率，最小开机时间，最小停机时间，具体方法如下C=min(尸,，m)尸min.g=歸X(尸min.g，-K卿'A'j其中，^m.g为售电者g的最小技术出力，/L^为售电者g的最大技术出力；P二.g为售电者g在时段l的最小出力，《^g为售电者g在时段i的最大出力；W^和^。，g分别为机组g的向上和向下爬坡速率；《:为机组g在时段1-1的出力；如果市场模式中需要考虑物理合同，售电者的技术出力以及爬坡速率应该用以下修正的参数时段最小技术出力=物理的最小技术出力-时段的物理合同量；时段最大技术出力=物理的最大技术出力-时段的物理合同量；时段的向上爬坡速率—勿理的向上爬坡速率-(本时段物理合同量-上时段物理合同时段的向下爬坡速率=物理的向下爬坡速率+(本时段物理合同量-上时段物理合同3、根据权利要求l所述的可配置的电能交易出清方法，其特征在于步骤(d3)所述向上价格段调整寻找可行方案的方法如下计算总可调容量，即等于前面所有价格段的可调容量之和，如果总可调容量大于需要调整量，从价格最高的价格段开始依次进行减小出力的调整，直到总的调整量等于需要调整量。4、根据权利要求3所述的可配置的电能交易出清方法，其特征在于步骤(d3)所述的向下价格段调整寻找可行方案的方法如下将本价格段内未选中的"约束机组"进行标记，进入下一价格段，返回到步骤(d)进行处理。全文摘要本发明公开了一种可配置的电能交易出清方法，包括如下步骤(a)根据售电者的注册数据以及当前状态对时段的所有报价单元进行预处理，包括有效性检查，输电价格折算及网损折算；(b)组织价格段数据集合(c)寻找边际价格段(d)在边际价格段内分配负荷。本发明方法提出了价格段的概念，出清价的寻找是在不同价格段之间，而不是独立的报价单元之间，并考虑前后价格段之间的联系，避免了在全体报价单元之间的查询，提高了出清的效率。文档编号G06Q50/00GK101661604SQ20081021906公开日2010年3月3日申请日期2008年11月13日优先权日2008年11月13日发明者荆朝霞,陈皓勇申请人:华南理工大学;西北电网有限公司