一种梯级水电站群多尺度多元市场电量分配方法与流程

本发明涉及水电系统调度领域，特别涉及一种梯级水电站群多尺度多元市场电量分配方法。

背景技术：

1、西南地区、长江水系等巨型水电站是我国“西电东送”工程的重要骨干电源，这些电站除枯期部分电量留存西南所在省份外，其余电量通常送电至华东、南方沿海等经济负荷中心。随着我国电力市场建设的快速推进，巨型水电站市场化后将面临区域、省级等多个差异化市场，涉及年度、月度、日前等不同的时间尺度，双边协商、集中交易、增量外送等不同的交易品种，同时在市场化过渡期还包括保量保价、保量限价两种优先发电计划电量。因此，巨型水电站参与电力市场后，在年度交易策略制定前，统筹需要确定次年跨省多市场、多时间尺度、多交易品种分配电量。

2、上述问题的核心在于如何根据电站年径流过程，确定不同市场、不同时间尺度、不同交易品种应该安排多少交易电量以及优先发电计划电量分月执行计划，该问题难点在于市场维度大，涉及区域、省级两类电力市场，年度、月度、日前三个时间尺度，双边协商、集中交易、增量外送等不同的交易品种，同时在市场化过渡期还包括保量保价、保量限价两种优先发电计划电量。现有很多研究主要面向单一市场竞价交易，少量研究则侧重区域电力市场电力输送研究，没有同时考虑区域和省级电力市场，因此开展巨型水电站梯级多尺度多元市场电量分配具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提供一种梯级水电站群多尺度多元市场电量分配方法，以确定巨型水电站群在不同市场、不同月份、不同交易品种的电量配置结果，提高梯级水电系统的发电收益。

2、本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：

3、一种梯级水电站群多尺度多元市场电量分配方法，它包括如下步骤：

4、s1、根据径流、电价过程、梯级水电站运行参数以及水力电力约束条件，以发电收益最大为目标，见下式，计算梯级电站留存本地及外送逐月各品种电量分配策略；

5、

6、式中：ei,t,pro,m为电站i在t时段送pro省m品种的电量，mw·h；pt,pro,m为t时段pro省m品种电价，元/mw·h；t为调度期内时段集合；i为梯级水电站集合；ipro为电站i送电省份集合；为pro省优先电量品种集合；为pro省市场化电量品种集合；

7、s2、根据各市场各品种电价过程，计算逐月各时段分段收益bt，以及梯级电站总收益b为基础收益；

8、s3、根据发电主体对于风险损失的厌恶程度，设置可接受的总体收益偏差因子βr，由基础收益b计算可得发电主体可接受的最低预期收益，见下式；

9、b0＝(1-βr)b

10、式中：βr为总体收益偏差因子；b为基础收益，亿元；

11、s4、引入汛枯收益偏差因子满足同时汛枯期各时段可接受最低收益满足下式；

12、

13、t∈tsta

14、sta∈{flood,dry}

15、式中：为汛期收益偏差因子；为枯期收益偏差因子；bflood为汛期基础收益，亿元；bdry为枯期基础收益，亿元；tsta为sta阶段所包含的时段集合；sta为阶段类型，包括flood,dry，分别表示汛期、枯期；

16、s5、根据汛枯期各时段可接受的最低收益，建立基于igdt的最优收益风险分段鲁棒优化模型，计算得到各个时段下的电价最大波动幅度αt，以及汛枯期收益偏差因子组合；

17、s6、根据电价波动幅度αt，以发电收益最大模型计算各品种电价在范围优先及市场化电量分配方式。

18、优选地，所述步骤s1中，约束条件包括梯级水电站运行约束条件和电力电量约束条件。

19、优选地，所述梯级水电站运行约束条件具体为：

20、①水量平衡方程：

21、

22、式中：vi,t为电站i在t时段初水库库容，m3；为电站i在t时段的区间流量，m3/s；为电站i在t时段的出库流量，m3/s；为电站i第j个上游直接电站t时段的出库流量，m3/s；ji为电站i上游直接电站集合；δt为t时段时长，s；

23、②水位约束：

24、

25、式中：zi,t为电站i在t时段初电站库水位，m；zi,t为电站i在t时段初电站库水位调度下限，m；为电站i在t时段初电站库水位调度上限，m；

26、③出库流量约束：

27、

28、qi,tout＝qi,tp+qi,ts

29、式中：qtout、分别为电站i最小和最大出库流量限制，m3/s；qi,tp为电站i在t时段的发电流量，m3/s；qi,ts为电站i在t时段的弃水流量，m3/s；

30、④发电流量约束：

31、

32、式中：qi,tp、分别为电站i最小和最大发电引用流量，m3/s；

33、⑤发电水头约束：

34、

35、式中：hi.t为电站i在t时段发电水头，m；为电站i在t时段下游尾水位，m；为电站i水头损失，m；

36、⑥电站出力约束：

37、

38、式中：pi,t为电站i在t时段出力，mw；pi,t、分别为电站i最小和最大出力限制，mw；

39、⑦电站水位-库容约束：

40、zi,t＝fzv(vi,t)

41、式中：fzv(vi,t)为电站i水位-库容关系曲线；

42、⑧电站尾水位-泄量约束：

43、

44、式中：fzq(qi,tout)为电站i尾水位-泄量关系曲线；

45、⑨电站动力特性约束：

46、

47、式中：ki为电站i综合出力系数。

48、优选地，电力电量约束条件具体为：

49、①电站送电比例约束：

50、

51、式中：tsta为sta阶段所包含的时段集合；sta为阶段类型，包括flood、dry，分别表示汛期、枯期；

52、②优先电量总量约束：

53、

54、式中：为电站i送pro省m品种优先电量签约总量，mw·h；

55、③优先电量汛枯期比例约束：

56、

57、式中：αi,sta,pro为电站i在sta阶段送pro省优先电量比例；

58、④优先电量各月波动约束：

59、

60、

61、式中：βi,t,pro、分别为电站i在t时段送pro省电量波动比例下限和上限；为电站i在sta阶段送pro省m品种电量平均值，mwh；n(tsta)为sta阶段包含时段数；

62、⑤市场化电量各月波动约束：

63、

64、

65、式中：各变量含义同前；

66、⑥外送通道容量限制约束：

67、

68、式中：pi,pro,m为电站i送pro省m品种出力，mw；mpro为pro省电量品种集合，包括优先电量和市场化电量；ci,pro,l为电站i送pro省第l条通道容量限制，mw；为电站i送pro省通道集合。

69、优选地，所述步骤s2中，

70、

71、式中：bt为t时段梯级电站总收益，亿元；b为梯级电站调度期内总收益，其他变量含义同前。

72、本发明成果有如下有益效果：

73、1、与以往的单一市场电量交易分配方法相比，首先根据结算规则将月度及日前市场统筹考虑，统称为月度市场交易；将保量保价、保量竞价统筹考虑，作为优先发电计划电量，从而将原始多市场、多尺度、多品种电量分配问题转换为不同交易品种组合的分配问题；并且通过分段igdt鲁棒优化，相较于传统模型，其分段计算各时段的电价波动性，更符合实际情况下不同时间电价波动情况不同，量化电站对不同时段电价波动的敏感性；同时，通过电价区间计算所得的电量分配区间优化，可以更加方便决策者制定调度计划。

74、2、本发明构建了以梯级年度总收益最大为目标，考虑水力约束以及送电比例、年度签约比例等政策性约束的数学模型，采用混合整数规划模型实现了高效求解，采用本发明思路能够快速得到梯级水电站在区域和省级不同市场、不同月份、不同交易品种的电量配置结果。